RU2333185C1

RU2333185C1 - Method of explosive crushing

Info

Publication number: RU2333185C1
Application number: RU2007106153/02A
Authority: RU
Inventors: Михаил Андреевич Чернов; Татьяна Григорьевна Анциферова; Владимир Васильевич Асафов; Завдят Касимович Гимадеев
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-09-10

Abstract

FIELD: explosive works.

SUBSTANCE: invention is related to explosives. Method is suggested for explosive crushing, which includes crushing of explosive in liquid medium in barrel mill with balls or cylinders as milling bodies. For crushing barrel mill is used with barrel installed as inclined to horizon and milling bodies made of elastic materials. Explosive is loaded in the form of preliminarily prepared suspension with ratio of explosive and liquid medium of 1:1. Duration of crushing is established for preparation of explosive with preset specific surface. Invention makes it possible to control level of produced explosive dispersion.

EFFECT: obtainment of possibility to control level of produced explosive dispersion.

3 cl, 1 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике измельчения твердых материалов, в том числе взрывчатых веществ (ВВ). Измельчение твердых материалов является широко распространенным процессом и применяется во многих отраслях промышленности. В зависимости от размера исходного материала и требуемой тонины помола применяются различные способы измельчения и конструктивного исполнения оборудования.The invention relates to techniques for grinding solid materials, including explosives (BB). Grinding solid materials is a widespread process and is used in many industries. Depending on the size of the starting material and the required grinding fineness, various grinding methods and equipment design are used.

При изготовлении смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ) для повышения их энергетических характеристик вводятся взрывчатые вещества. Для регулирования баллистических характеристик применяют различные фракции по дисперсности. Основным способом формирования фракций ВВ по размерам частиц при промышленном производстве является кристаллизация из раствора (см. книгу Орловой Е.Ю. "Химия и технология бризантных взрывчатых веществ". Ленинград, издательство "Химия", 1977 (источник 1).In the manufacture of mixed solid rocket fuels (STRT), explosives are introduced to increase their energy characteristics. To regulate ballistic characteristics, various dispersion fractions are used. The main way to form explosive fractions by particle size in industrial production is crystallization from a solution (see Orlova E.Yu. Chemistry and Technology of Explosive Explosives. Leningrad, Chemistry Publishing House, 1977 (source 1).

Более тонкое регулирование дисперсности ВВ может быть достигнуто путем измельчения. Основные положения теории измельчения и описание конструкции применяемых измельчителей даны в книге (источник 2) автора Сиденко П.М. " Измельчение в химической промышленности", Москва, издательство "Химия", 1977, а также в (источнике 3) "Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий". Часть 1, НПО "Профессионал", Санкт-Петербург, 2004. Из вышеперечисленных литературных источников 2 и 3 следует, что наиболее простыми измельчителями в конструктивном исполнении и по ведению технологического процесса являются барабанные мельницы. Известны способы измельчения материалов из класса порошкообразных взрывчатых веществ, например перхлората аммония.More finely controlled dispersion of explosives can be achieved by grinding. The main provisions of the theory of grinding and a description of the design of the used grinders are given in the book (source 2) of the author P. Sidenko "Grinding in the chemical industry", Moscow, publishing house "Chemistry", 1977, as well as (source 3) "A new reference chemist and technologist. Processes and apparatuses of chemical technologies." Part 1, NPO Professional, St. Petersburg, 2004. From the above literature sources 2 and 3 it follows that the most simple shredders in design and process control are drum mills. Known methods of grinding materials from the class of powdered explosives, such as ammonium perchlorate.

В патенте US 3953257 (US ARMY, 27.04.1976) класс 149-7 описан способ получения мелких частиц перхлората аммония (ПХА) с покрытием. Измельчение ПХА осуществляют в облицованной полиуретаном или в необлицованной из нержавеющей стали вибромельнице. Недостатком процесса измельчения в вибромельнице является попадание в продукт "намола" от износа мелющих элементов из-за их интенсивного перемещения.In patent US 3953257 (US ARMY, 04/27/1976) class 149-7 describes a method for producing fine particles of ammonium perchlorate (PCA) with a coating. The grinding of PHA is carried out in a vibro-mill lined with polyurethane or in a non-lined stainless steel. The disadvantage of the grinding process in a vibratory mill is the ingress of “grinding” into the product from wear of the grinding elements due to their intensive movement.

Известен способ измельчения перхлората аммония в бисерных мельницах в присутствии стеклянных шариков (патент RU №2247101, С06В 21/00, В02С 17/6). В данном случае также имеет место некоторое загрязнение продукта частицами от износа стеклянных шариков. В указанных патентах описаны способы измельчения до частиц менее 5 мкм. При изготовлении СТРТ используют взрывчатые вещества с различным размером частиц, в том числе с дисперсностью по удельной поверхности от 2000 до 4000 см²/г.A known method of grinding ammonium perchlorate in bead mills in the presence of glass beads (patent RU No. 2247101, C06B 21/00, B02C 17/6). In this case, there is also some contamination of the product by particles from the wear of the glass balls. These patents describe methods of grinding to particles less than 5 microns. In the manufacture of STRT, explosives with various particle sizes are used, including with a specific surface dispersion of 2000 to 4000 cm ² / g.

Для измельчения до указанной дисперсности могут быть использованы барабанные мельницы. Применение барабанных мельниц для измельчения промышленных взрывчатых веществ описано в источнике Генералов М.Б. "Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ", М., ИКЦ "Академкнига", 2004, который является наиболее близким аналогом заявленного изобретения. В данном источнике приведены схемы использования горизонтальных барабанных мельниц. В барабанных мельницах при горизонтальном расположении и вращении мелющие элементы совершают в основном движение по траектории, перпендикулярной к оси, что в некоторой степени снижает эффективность измельчения. Представляется возможным повысить эффективность, сообщив движение мелющим телам по более сложной траектории, изменив положение барабана, расположив его наклонно. В барабанных мельницах измельчение материала происходит мелющими телами ударом при их падении, раздавливанием и растиранием при их скатывании. В качестве мелющих тел преимущественно применяют шары или цилиндры из стали, керамики, фарфора, в некоторых случаях гальки.To grind to the specified dispersion can be used drum mills. The use of drum mills for grinding industrial explosives is described in the source of Generals MB "The main processes and apparatuses of technology for industrial explosives", M., ICC "Akademkniga", 2004, which is the closest analogue of the claimed invention. This source shows the use of horizontal drum mills. In drum mills, with horizontal arrangement and rotation, the grinding elements mainly move along a path perpendicular to the axis, which to some extent reduces the grinding efficiency. It seems possible to increase efficiency by reporting movement to grinding bodies along a more complex path, changing the position of the drum, positioning it obliquely. In drum mills, grinding of material occurs by grinding bodies by impact when they fall, crushing and grinding when they are rolled. As grinding media, balls or cylinders made of steel, ceramics, porcelain, in some cases pebbles, are mainly used.

Взрывчатые вещества обладают чувствительностью к механическим воздействиям (удару и трению) и при определенных условиях могут возникнуть очаги воспламенения с возможным переходом во взрыв или детонацию с разрушением аппарата и находящихся вблизи объектов. В случае применения мелющих тел из указанных прочных материалов при механических воздействиях возникают большие усилия, которые создают благоприятные условия для возникновения очагов загорания. Кроме того, при возможном наличии осколков от разрушения мелющих тел, что также не исключается, в точках острых углов прочных материалов возникают большие напряжения, способствующие повышению чувствительности измельчаемого ВВ. Из вышеперечисленных мелющих тел в промышленности преимущественно используют шары и цилиндры из стали, которые подвержены коррозии. Попадание продуктов коррозии в ВВ и далее в СТРТ приведет к некоторому изменению одной из основных баллистических характеристик, что не допускается. В связи с этим при измельчении ВВ следует использовать мелющие тела из других материалов.Explosives are sensitive to mechanical stress (impact and friction) and, under certain conditions, ignition foci may occur with a possible transition to explosion or detonation with the destruction of the apparatus and objects located near it. In the case of the use of grinding media from these durable materials under mechanical stresses, great efforts arise that create favorable conditions for the occurrence of foci of sunbathing. In addition, with the possible presence of fragments from the destruction of grinding media, which is also not excluded, large stresses arise at the points of sharp angles of strong materials, which increase the sensitivity of the ground explosive. Of the above grinding media, industry predominantly uses steel balls and cylinders that are susceptible to corrosion. The ingress of corrosion products into explosives and further into STRT will lead to some change in one of the main ballistic characteristics, which is not allowed. In this regard, when grinding explosives, grinding media from other materials should be used.

Организация безопасного процесса измельчения ВВ будет обеспечена при мокром способе ведения процесса, т.е. в присутствии жидкой среды. В промышленных условиях по мокрому способу измельчения ведут процесс с применением технической воды. При измельчении ВВ применение технической воды может привести к попаданию в измельченный продукт нежелательных примесей.The organization of a safe process of grinding explosives will be provided with a wet method of conducting the process, i.e. in the presence of a liquid medium. In industrial conditions, a wet grinding process is conducted using industrial water. When grinding explosives, the use of industrial water can lead to the ingress of undesirable impurities into the crushed product.

Технической задачей изобретения является разработка безопасного способа измельчения ВВ в барабанной мельнице с получением измельченных фракций с регулируемым уровнем дисперсности.An object of the invention is to develop a safe method of grinding explosives in a drum mill to obtain crushed fractions with an adjustable level of dispersion.

Технический результат по способу измельчения взрывчатого вещества в жидкой среде в барабанной мельнице шарами или цилиндрами в качестве мелющих тел достигается за счет того, что для измельчения используют барабанную мельницу с установленным наклонно к горизонту барабаном и мелющими телами из упругих материалов фторопласта или эбонита, или износостойкого полиуретана, которые загружают в барабан при соотношении взрывчатого вещества и мелющих тел

, при этом взрывчатое вещество загружают в виде предварительно полученной суспензии при соотношении взрывчатого вещества и жидкой среды - дистиллированной воды 1:1, устанавливают продолжительность измельчения, требуемую для измельчения взрывчатого вещества до заданной удельной поверхности и определяемую по формуле The technical result on the method of grinding explosives in a liquid medium in a drum mill with balls or cylinders as grinding media is achieved due to the fact that they use a drum mill with a drum mounted inclined to the horizon and grinding media made of elastic materials of fluoroplastic or ebonite, or wear-resistant polyurethane that are loaded into the drum at a ratio of explosive to grinding media

while the explosive is loaded in the form of a pre-prepared suspension at a ratio of explosive to liquid medium - distilled water of 1: 1, the grinding time required to grind the explosive to a given specific surface and determined by the formula

τ=0,6963е^0,0011S,τ = 0.6963e ^0.0011S ,

где τ - продолжительность измельчения, час;where τ is the duration of grinding, hour;

S - удельная поверхность, см²/г;S is the specific surface, cm ² / g;

е - число, равное 2,718.e is a number equal to 2.718.

Возбуждение взрывных процессов при ударном воздействии вызвано возникновением горячих очагов с достаточной температурой при адиабатическом скоростном сжатии воздушных включений в массе ВВ. При ведении процесса измельчения с воздействием ударного характера в водной среде исключается вышеописанная возможность, тем самым обеспечивается безопасность.The excitation of explosive processes during impact is caused by the occurrence of hot centers with sufficient temperature during adiabatic high-speed compression of air inclusions in the mass of explosives. When conducting the grinding process with the impact of a shock in the aquatic environment, the above-described possibility is excluded, thereby ensuring safety.

Известно, что величина усилия, воспринимаемого измельчаемым веществом при ударе, прямо пропорциональна прочности материала, из которого выполнены мелющие тела. Имеющиеся данные исследований показывают, что при использовании мелющих тел из фторопласта, износостойкого полиуретана в значительной степени снижается показатель чувствительности ВВ к удару. Это объясняется амортизирующим эффектом, а именно поглощением энергии ударов при применении мелющих тел из упругих материалов. В качестве мелющих тел возможно использовать также шары или цилиндры из эбонита, пластмасс, обладающих также определенной упругостью. Взрывчатое вещество загружают в виде предварительно полученной суспензии. Наиболее приемлемым соотношением между ВВ и жидкой средой - водой является 1:1. Уменьшение количества ВВ приводит к снижению единовременной загрузки его в аппарат и одновременно к снижению производительности. Увеличение количества ВВ повышает концентрацию и вязкость суспензии, что затрудняет выгрузку ее из аппарата из-за потери подвижности. Оптимальное соотношение между ВВ и мелющими телами составляет

. Увеличение количества ВВ замедляет процесс измельчения и приводит к снижению производительности. Уменьшение количества ВВ приводит к дополнительному износу мелющих тел и загрязнению продукта, что не допускается. При горизонтально расположенном барабане мелющие тела двигаются практически по одной траектории в плоскости, перпендикулярной к оси аппарата. При расположении барабана с наклонной осью к горизонту мелющие тела совершают более сложное движение.It is known that the magnitude of the force perceived by the crushed substance upon impact is directly proportional to the strength of the material from which the grinding bodies are made. Available research data show that when using grinding fluoropolymer bodies, wear-resistant polyurethane, the sensitivity of explosives to impact is significantly reduced. This is due to the cushioning effect, namely the absorption of shock energy when using grinding media from elastic materials. As grinding media, it is also possible to use balls or cylinders made of hard rubber, plastics, which also have a certain elasticity. The explosive is loaded in the form of a pre-prepared suspension. The most acceptable ratio between explosives and liquid medium - water is 1: 1. A decrease in the number of explosives leads to a decrease in a one-time loading of it into the apparatus and at the same time to a decrease in productivity. An increase in the number of explosives increases the concentration and viscosity of the suspension, which makes it difficult to unload it from the apparatus due to loss of mobility. The optimal ratio between explosives and grinding media is

. An increase in the number of explosives slows down the grinding process and leads to a decrease in productivity. Reducing the number of explosives leads to additional wear of the grinding media and contamination of the product, which is not allowed. With a horizontally located drum, grinding media move almost along one trajectory in a plane perpendicular to the axis of the apparatus. With the location of the drum with an inclined axis to the horizon, the grinding bodies make a more complex movement.

В данном случае при вращении барабана при изменении положения на 180° от исходного (пол-оборота) мелющие тела по ходу вращения с правой стороны переходят на левую, а при дополнительном повороте еще на 180° возвращаются в первоначальное положение. Далее процесс многократно повторяется. При этом происходит более эффективное измельчение.In this case, when the drum rotates when the position is changed 180 ° from the original (half-turn), the grinding media move to the left along the rotation from the right side, and when they rotate an additional 180 °, they return to their original position. Further, the process is repeated many times. In this case, more efficient grinding occurs.

Одним из определяющих факторов, влияющих на степень измельчения ВВ, является продолжительность процесса. По многочисленным экспериментам установлена зависимость между продолжительностью измельчения и дисперсностью измельченного ВВ, характеризуемой величиной удельной поверхности. Эта зависимость выражается формулой One of the determining factors affecting the degree of grinding of explosives is the duration of the process. According to numerous experiments, the relationship between the grinding time and the dispersion of the ground explosive, characterized by the specific surface area, was established. This dependence is expressed by the formula

τ=0,6963е^0,0011S,τ = 0.6963e ^0.0011S ,

е - число, равное 2,718.e is a number equal to 2.718.

По этой формуле определяют продолжительность измельчения, требуемую для получения заданной удельной поверхности измельчаемого ВВ.This formula determines the grinding time required to obtain a given specific surface area of the crushed explosives.

Технологический процесс измельчения ведут следующим образом. Через открытый люк при снятой крышке 3 (см. фигуру) загружают в барабан 1 мелющие тела, а затем предварительно приготовленную суспензию при соотношении ВВ и дистиллированной воды или конденсата 1:1. По вышеуказанной формуле определяют продолжительность измельчения, требуемую для получения измельченного ВВ с заданной удельной поверхностью.The grinding process is as follows. Through the open hatch with the cover 3 removed (see the figure), grinding bodies are loaded into the drum 1, and then the previously prepared suspension with the ratio of explosives and distilled water or condensate 1: 1. The above formula determines the grinding time required to obtain a crushed explosive with a given specific surface area.

Например. Путем измельчения необходимо получить ВВ с удельной поверхностью 2500 см²/г. Для этого определяют продолжительность измельчения τ=0,6963e^0,0011S=0,6963e^0,0011·2500=0,6963е^2,75=0,6963·2,718^2,75=0,6963·15,64=10,9 часа.For example. By grinding, it is necessary to obtain explosives with a specific surface area of 2500 cm ² / g. To do this, determine the grinding time τ = 0.6963e ^0.0011S = 0.6963e ^{0.0011 · 2500} = 0.6963е ^2.75 = 0.6963 · 2.718 ^2.75 = 0.6963 · 15.64 = 10.9 hours.

Таким образом, для получения измельченного ВВ с удельной поверхностью 2500 см²/г устанавливают продолжительность измельчения 10,9 часов при вращающемся барабане с включением привода 2. После измельчения в течение 10,9 часов аппарат останавливают, открывают затвор 4 и сливают суспензию в приемную емкость. Суспензия проходит через отверстия в решетке 5, которая служит для задержки мелющих тел. После слива суспензии операции по загрузке исходной суспензии и измельчению многократно повторяют до выполнения объема заказа.Thus, to obtain a crushed explosive with a specific surface area of 2500 cm ² / g, the grinding time is set to 10.9 hours with the rotating drum turning on the drive 2. After grinding for 10.9 hours, the apparatus is stopped, the shutter 4 is opened and the suspension is drained into a receiving tank . The suspension passes through the holes in the grill 5, which serves to delay the grinding media. After draining the suspension, the operations of loading the initial suspension and grinding are repeatedly repeated until the order is completed.

Таким образом, предлагаемый способ измельчения взрывчатого вещества позволяет вести процесс в безопасных условиях и обеспечить получение фракций с разным уровнем дисперсности.Thus, the proposed method of grinding explosives allows you to conduct the process in safe conditions and to ensure the receipt of fractions with different levels of dispersion.

Заявленное изобретение проверено с положительными результатами в условиях опытного завода ФГУП "НИИПМ".The claimed invention was verified with positive results in the conditions of the pilot plant FSUE "NIIPM".

Claims

1. The method of grinding explosives, including grinding explosives in a liquid medium in a drum mill with balls or cylinders as grinding media, characterized in that for grinding use a drum mill with an inclined drum and grinding media made of elastic materials that are loaded into drum with the ratio of explosives and grinding media

wherein the explosive is loaded in the form of a pre-prepared suspension at a ratio of explosive to liquid medium of 1: 1, the grinding time required for grinding the explosive to a given specific surface area and determined by the formula τ = 0.6963e ^0.0011S , where τ - the duration of grinding, hour; S is the specific surface, cm ² / g; e is a number equal to 2.718.

2. The method according to claim 1, characterized in that distilled water is used as the liquid medium.

3. The method according to claim 1, characterized in that the grinding media of fluoroplastic or ebonite, or wear-resistant polyurethane, are used as grinding media from elastic materials.