Шпаргалка по Мамашеву

Пороха – твердые многокомпонентные метательные ВВ, способные к закономерному горению с выделением большого количества высоконагретых газообразных продуктов, энергия которых используется для метания боевых частей или выполнения другой работы.

ПП – НЦ пороха, получаемые с применением инертного растворителя, который в процессе производства почти целиком удаляется из пороха.

Классификация порохов по Зеленскому

В зависимости от природы компонентов, входящих в состав пороха, пороха делятся на две группы:

1) пороха на основе органических кислородосодержащих веществ (НЦ пороха и ТРТ);

2) пороха на основе неорганических веществ (пороха-механические смеси).

НЦ пороха и ТРТ в своей основе представляют собой пластифицированные различными растворителями и уплотненные в процессе производства НЦ.

В зависимости от природы растворителей-пластификаторов НЦ пороха делятся на четыре группы:

1) на инертном удаляемом в процессе производства растворителе (ПП);

2) на взрывчатом не удаляемом в процессе производства растворителе (БП);

3) на смеси двух типов растворителей, т.е. используются как удаляемый так и не удаляемый в процессе производства растворители (кордитный, сферический);

4) без растворителя (вискозный).

Пороха-механические смеси также делятся на четыре группы:

1. дымный порох;

2. СРТТ;

3. твердые топлива для прямоточных воздушно-реактивных двигате-

лей;

4. пиротехнические составы.

Классификация порохов по Зеленскому с учетом особенностей боевого применения

Все пороха делятся на шесть групп:

1. пороха в стрелковом орудии;

2. орудийные пороха;

3. пороха к минометам и безоткатным орудиям;

4. ТРТ;

5)твердые топлива для прямоточных воздушно-реактивных двигателей;

6)пиротехнические составы.

Требования к ПП

Физико-химические требования:

1. достаточно высокая плотность пороха, которая должна быть не ме

нее 1500 кг/м³;

2. малая гигроскопичность;

3. высокая химическая стойкость ПП, обеспечивающая длительное

хранение порядка 15 – 25 лет и не менее 5 лет в военное время;

4. высокие ФХ свойства пороховых элементов не допускающие раз

рушение пороха при хранении, транспортировке и процессе горения;

5. нелетучесть компонентов при температурах до +60ºС.

Баллистические и тактические требования:

1. достаточное содержание потенциальной энергии для получения тре

буемого баллистического эффекта не менее 2700 кДж/кг;

2. легкая безотказная воспламеняемость ПП от штатных средств вос

пламенения при температуре 50ºС;

3. сила пороха не менее 800 кДж/кг;

4. устойчивое горение при начальной температуре 50ºС и соответст

вующих заданных давлениях, отсутствие неполного и нестабильного горения, отсутствие выскоков давления пороховых газов при низких и высоких температурах;

5)возможно меньший температурный коэффициент изменения давления

Условные обозначения

Пл – пластинчатый ПП (Пл-10-20, где 10 – толщина, 20 – длина и ширина);

Л – ленточный ПП (Л – 35, Л – 30, где 30 и 35 – толщина горящего свода);

П – пористый ПП (П – 45, П – 90, П – 125, где 45, 90, 125 – содержание КNО₃ в %);

В - винтовочный ПП, изготавливается в виде зерен, цилиндров (0,23 – 0,25 Вл – под легкую пулю, 0,35 Вт – под тяжелую пулю, 0,28 – 0,30 Ву – под укороченную пулю);

М – минометные ПП изготавливаются в виде зерен с каналами (Втм). Используются для морской артиллерии. Числитель – калибр, знаменатель – длина ствола в калибрах (152/57, 130/50, 160/30).

БП – беспламенный, МГ – малогигроскопичный, УГ – универсальный гаситель; ВТХ – 10 – порох пламегасящий, содержит 10 % перхлорвиниловой смолы; Ц – церезин в качестве малоэрозионной добавки; Пер – переделанный порох.

5/7 Ц ФЛ 2/95 Ш – семиканальный, в состав входит церезин, партия №2, 1995 г., Ш – шифр завода изготовителя.

ВУФл 3/88 Р; 6/7 БП 4/92 К; 305/52; 6/90 Ш; 18/1 ЧГ 6/93 К; 15/7 3/93 Р.

Основные материалы для производства ПП

Перед использованием материала в производстве ОТК делает заключение об их пригодности. Делается 100 % контроль на ДФА и на камфору. Характеристики: содержание азота в %; вязкость; растворимость в спиртоэфирной смеси; степень измельченности.

Обоснование необходимости пластификации

Рыхлый ПП -  = 100 кг/м³, измельченный непрессованный – 300 кг/м³, прессованный – Р = 1500 кг/см² и  = 1250 кг/м³, Р = 1200 кг/см² и  = 1560 кг/м³. Расчетная плотность 1650 – 1670 кг/м³.

Для НЦ характерны силы межмолекулярного взаимодействия:

- межмолекулярные силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса);

- водородные связи (8 – 34 кДж/моль).

Общая энергия связи между молекулами по всей их длине значительно превышает энергию связи между отдельными звеньями цепи, поэтому оторвать одну молекулу от другой трудно.

Требования к растворителям

1. высокая пластифицирующая способность;

2. должен легко удаляться в ходе процесса;

3. быть нейтральным, нетоксичным и безвредным;

4. не должен снижать химическую стойкость;

5. должен быть дешевым т иметь широкую сырьевую базу.

В качестве растворителя используются:

= 300 – 350 кг/см².

4) температура спирта: с увеличением температуры обезвоживание увеличивается.

При увеличении температуры молекула спирта наиболее подвижна, т.е. имеет меньшую вязкость; способность спирта взаимодействовать с пироксилинами с увеличением температуры снижается.

Обезвоживание проводят при температуре 30 – 40 ºС.

Аппаратура для обезвоживания

Первоначально применялись диффузоры.

Недостаток: большой расход спирта.

Диффузоры были заменены на центрифуги и гидравлические пресса.

В наше время используются центрифуги для обезвоживания пироксилинов ВГ – 1000 – 400.

1 – металлическая корзина;2 – металлический кожух;3 – конус;4 – вал;5, 6 – крышка;

7 – трубка, по которой подается этиловый спирт.

Загружается по три мешка пироксилина снизу и сверху.

Режим обезвоживания:

- загрузка 60 кг на сухой вес;

- смачивание отработанным спиртом 70 – 75 º Тр, объем спирта 5 – 10 л;

- разгон центрифуги 1 минута;

- заливка отработанного спирта в период разгона и уплотнения 50 – 80 л;

- предварительный отжим и уплотнение примерно 4 – 6 минут;

- заливка спирта – ректификата 70 – 100 л в течении 4 – 5 минут;

- последний отжим 7 минут;

- загрузка и выгрузка пироксилина 3 – 8 минут;

- полный оборот центрифуги 22 – 53 минуты.

Полная работа примерно 1 час.

За рубежом используют гидравлический пресс Лумиса.

Обезвоживание заключается в подпрессовке навески пироксилина с последующем продавливанием через частично обезвоженную массу этилового спирта.

Полный цикл составляет примерно 5 – 8 минут.

Недостатки:

- продукт получается в идее плотноспрессованной лепешки;

- нужен дополнительный аппарат для измельчения.

Приготовление пороховой массы

Назначение данной операции: приготовление однородной массы и придание ей пластичных свойств, позволяющих обеспечить формование пороховых элементов.

На эту фазу поступает обезвоженный спиртовой пироксилин 25 – 28 %, а также раствор ДФА в этиловом спирте и в зависимости от марки пороха все соответствующие добавки.

цепных макромолекул. Волокна НЦ имеют пористую структуру с широко развитой внутренней поверхностью. Макромолекулы и пачки НЦ удерживаются друг относительно друга за счет сил межмолекулярного взаимодействия.

2) полимерные молекулы растворителя до момента взаимодействия с НЦ находятся в виде комплексов, составленных из однотипных молекул, при использовании комбинированных растворителей в их массе образуются смешанные молекулярные комплексы, состоящие из разнообразных молекул.

3) при сближении молекул растворителя с полимерными группами НЦ –ОNО₂, -ОН, происходит разрушение молекулярных комплексов растворителя, полимерные молекулы растворителя вступают в силовое взаимодействие с полимерными молекулами с образованием сольватных комплексов, при этом нейтрализуется силовое поле полимерных группировок, ослабляется межмолекулярное взаимодействие и происходит раздвижка макромолекул НЦ, что способствует диффузии большей растворителя по капиллярам волокна. Диффузия растворителя способствует силам осмотического характера.

4) в ходе распространения молекул растворителя по всему объему и образования сольватных комплексов на полимерных функциональных группах происходит постепенное разрушение сложной надмолекулярной структуры НЦ.

В результате полимерная масса становится пластичной и пригодной для технологической переработки.

Основные факторы, влияющие на расход растворителя и на качество пороховой массы

1) растворимость смесевого пироксилина: при одинаковом содержании азота в смесевом пироксилине и увеличение растворимости приводит к повышению расхода растворителя для получения пороховой массы одной и той же степени пластичности;

2) содержание азота в пироксилине № 2: по мере уменьшения азота в пироксилине № 2 значительно улучшается набухаемость и сокращается расход растворителя при одинаковом содержании азота в смесевом пироксилине;

3) вязкость пироксилинов;

4) степень измельчения: оказывает влияние на качество пироксилина № 1, при недостаточном измельчении пироксилина № 1 в последующем будут заметные вкрапления, не пластифицированного пластификатора;

5) температура смешения: процесс взаимодействия протекает с выделением тепла и необходим отвод тепла;

6) интенсивность перемешивания;

7) продолжительность перемешивания.

Прессование пороховой массы

Во время прессования происходят следующие операции:

1) завершение пластификации пироксилинов под воздействием давления;

2) уплотнение пироксилинов за счет нарушения фибриллярной структуры, ликвидация микро- и макро- пустот, увеличение степени ориентации и плотности упаковки набухших волокон, фибрилл, пачек, макромолекул, причем большая ориентация происходит в направлении выпрессовывания, за счет этого пороховые элементы имеют большую механическую прочность;

Для вымочки используют железобетонные резервуары – бассейны.

Конец процесса вымочки определяется анализом на содержание не удаляемых летучих веществ.

Сушка и увлажнение пороха

После свободного слива влажность пороха составляет 20 – 25 %. Гигроскопическая влажность для готового пороха в среднем составляет 1,5 %.

В процессе сушки порох обычно пересушивают, а затем путем увлажнения доводят содержание влаги до нормы, предусмотренной ТУ.

В соответствии с классификацией академика Ребиндера различают следующие формы связи влаги с материалом:

- химическая форма связи (кристаллогидраты солей);

- ФХ форма связи (адсорбционно-связанная влага);

- механическая форма связи (капиллярная влага и влага, удерживаемая на поверхности за счет сил смачивания).

Применительно к сушке имеем дело с ФХ и механической формами связи.

В качестве сушильного агента для сушки пороха используется воздух.

Основные факторы, определяющие характер процесса сушки пороха:

- режим сушки, который включает температуру, влажность, скорость и направление потока воздуха;

- ФХ свойства пороха.

Для сушки пороха по периодической схеме используются аппараты двух типов:

- шахтная сушилка;

- столовая сушилка.

В столовую сушилку загружается 5 – 10 т пороха толщиной 20 – 50 см.

Время сушки определяется маркой и размерами высушиваемого пороха (20 – 120 ч).

В зависимости от марки пороха содержание влаги по ТУ 1,0 – 1,8 %, но на практике порох, как правило, пересушивают.

Продувка пороха осуществляется воздухом с температурой 15 – 20 ºС, относительной влажности 75 – 90 %.

Необходимость пересушивания и увлажнения объясняется тем, что:

- прямой сушкой трудно достичь такого содержания влаги в порохе, которое он должен иметь по ТУ;

- равновесное содержание влаги в порохе зависит от порядка введения влаги, т.е. имеем дело с гистерезисовой влагой.

Если содержание влаги в порохе достигается сушкой, то оно будет больше, чем при увлажнении после сушки.

Время увлажнения 5 – 10 ч.

Шахтная сушилка по конструкции аналогична шахтной провялке. Она используется для сушки только зерненых порохов.

Флегматизация ПП

В качестве флегматизатора используется камфара (1 – 2 % от количества пороха).

Также в качестве флегматизатора используется ДНТ. Он снижает скорость горения пороха.

Для улучшения сыпучести и уменьшения электризуемости пороха в аппарат вводят 0,3 – 0,4 % графита.

Для сохранения химической стойкости пороха в спиртовой раствор камфары вводят до 0,2 % ДФА.

В один полировальный аппарат может

Резка пороховых шнуров

Для резки зерненых порохов применяется резательный агрегат РА-1-2.

Необходимость двухступенчатой резки обусловлена разной скоростью движения пороховых шнуров, выходящих из пресса.

Скорость выхода шнура из Ш-2В 5 – 6 м/мин.

В зависимости от марки количество трубок может быть различным.

Для резки порохов трубчатой формы используется 55-ти секционный станок.

Длина трубки до 1м.

Удаление растворителя по непрерывной технологии

Аппарат Г-3Ф состоит из:

- загрузочного бункера;

- закрытого металлического корпуса тоннельного типа.

Длина корпуса 35 м, ширина 1,5 м.

Внутри корпуса размещен пластинчатый конвейер с закрепленными металлическими ячейками (141 ящик, из них 70 расположены вверху, 70 - внизу, а один ящик находится под разгрузкой).

Ящики прямоугольной формы вместимостью 250 – 300 кг пороха.

Скорость движения конвейера с ящиками 0,25 – 0,75 м/час.

Корпус аппарата состоит из 13-ти секций и по длине разбит на четыре зоны:

I – зона провялки (1 и 2 секции);

II – зона вымочки (3 – 8 секции);

III – зона сушки (9 - 12).

В состав аппарата Г-3Ф также входят:

- разгрузочный бункер;

- напорные баки;

- насосы для подачи воды;

- вентиляторы для нагнетания воздуха.

Особенность аппарата – находится в одном здании.

Загрузочный бункер является емкостью-накопителем, автоматически питающим органом аппарата Г-3Ф. Он также выполняет функции агрегата предварительного провяливания.

Порох поступает в бункер с содержанием растворителя 25 – 35 %, выходит – 20 – 30 %.

Время пребывания пороха в бункере составляет 3 – 5 часов.

В процессе конвейер постоянно находится в движении.

Параметры воздуха: относительная влажность не менее 65 %, температура 30 ºС.

Провяливание осуществляется за счет продувки воздухом снизу через сетчатое дно секций.

При скорости движения конвейера ящики с порохом поступают во II зону. Она снабжена напорными баками, насосами.

При вымочке пороха реализован принцип противотока.

Из напорного бака чистая вода поступает в бак 8-ой секции.

Температура орошающей воды по секциям:

3 секция – 20 ºС;

4 секция – 30 ºС;

5 секция – 40 ºС;

6, 7, 8 секции – 50 ºС.

При скорости движения конвейера 0,4 м/час для пороха марки 11/7 время вымочки составляет 35 – 40 часов.

По мере движения конвейер после вымочки поступает в зону III. Температура подаваемого на сушку воздуха 55 – 75 ºС.

В секции 9, 11 воздух поступает снизу, а в 10, 12 – сверху.

Время пребывания пороха в этой зоне составляет 20 часов.

примерно 5 – 6 тонн/сутки.

Рекуперация растворителей

(улавливание растворителя и повторное его использование в производстве)

Если готовится порох мелких марок (ВТ, ВУ), то основное количество растворителя теряется на фазе прессования, приемки и предварительной провялки.

При изготовлении зерненых порохов средних и крупных марок (7/7, 14/7) основное количество растворителя теряется на фазе прессования.

На фазе вымочки теряется 10 – 12 % растворителя для порохов мелких марок и 24 – 27 % для порохов трубчатой формы.

Наиболее простым методом улавливания паров растворителя является метод конденсации. Он не нашел широкого применения.

Метод абсорбции: в качестве поглотителя использовали крезол, воду и серную кислоту. Вследствие своей малой эффективности был вытеснен методом адсорбции. Основным аппаратом в улавливании растворителя является адсорбер.

Транспортировка паров путем отсасывания их вместе с воздухом от различного оборудования называется капсюляцией.

Приспособления, при помощи которых отсасывается растворитель, называются капсюлирующими устройствами. Они имеют различную конструкцию в зависимости от основного технологического процесса и устройства аппарата. Они выполняются в идее зонтов, воронок, поддонов.

Эффективность улова характеризуется коэффициентом капсюляции, он представляет собой отношение количества улавливаемого растворителя к количеству всего выделяемого растворителя.

Капсюляция растворителя применяется в тех случаях, когда концентрация спирта и эфира в паро-воздушной смеси составляет не менее 2 – 3 г/м³.

Максимально допустимая концентрация спирто-эфира 30 г/м³, если она больше, то смесь разбавляют воздухом.

Нижний предел взрывоопасной концентрации для эфира 52 г/м³, а для спирта – 80 г/м³.

Висциновый фильтр нужен для того, чтобы улавливать пыль.

Висциновое масло: его характерная особенность – не плавится при высокой температуре и не замерзает при низкой температуре.

Огнепереградитель: его действие основано на неспособности взрывоопасных смесей растворителя с воздухом гореть в узких каналах и щелях, т.к. в этих условиях тепло, выделяемое при горении, быстро поглощается насадкой.

В качестве такой насадки используют гравийную насадку. Конструктивно гравийный огнепреградитель представляет собой два перфорированных цилиндра, выложенных внутри металлическими сетками.

Специальные преградительные устройства.

Вентилятор.

Калорифер.

Адсорбер.

В качестве адсорбентов используют силико гель и активированный уголь.

Основной характеристикой адсорбента является его активность, т.е. адсорбционная способность к парам растворителя. Она определяется количеством поглощенного растворителя на единице массы адсорбента.

Технологический процесс производства вискозного зерна включает

следующие операции:

- получение алкалицеллюлозы (щелочной Ц);

- ксантогенирование щелочной Ц и приготовление вискозы;

- прядение вискозной нити;

- приготовление вискозного сырья.

1. процесс мерсеризации:

[С₆Н₇О₂(ОН)₃]_m  [С₆Н₇О₂(ОН)₂ОNа]_m +Н₂О;

2. ксантогенирование:

[С₆Н₇О₂(ОН)₂ОNа]_m + СS₂  [С₆Н₇О₂(ОН)₂ – О – С – S - Nа]_m.

Раствор ксантогената Ц в едком натре называют вискозой.

Для уменьшения вязкости вискозы ее выдерживают при постоянной

температуре порядка 60 часов. (т.е. идет процесс созревания вискозы).

3. если раствор ксантогената Ц продавливать через фильеры ванны с осадительным раствором, то получается вискозная нить.

Ванна с осадительным раствором представляет собой раствор серной кислоты, содержащий раствор сульфата натрия (Nа₂SО₄).

[С₆Н₇О₂(ОН)₂ – О – С – S - Nа]_m  [С₆Н₇О₂(ОН)₃]_k + СS₂ + NаНSО₄.

Далее идет этап промывки нитей теплой и холодной водой. Затем нить режется на отрезки длиной 1,5 – 2 мм. Далее отрезки идут на стадию получения ВП.

Длина зерен 1,5 – 2 мм, диаметр 0,15 – 0,25 мм.

Эти зерна подвергаются нитрации. Нитрующим агентом является катион нитрония.

Состав нитрующей кислотной смеси:

- Н₂SО₄ – 27 %;

- Н₂О – 3 %;

- НNО₃ – 70 %.

Время нитрации не менее 1,58 часов, температура 30 – 40 ºС.

Далее идет стабилизация ВП (ацетанилид – 1,5 %).

Далее идет отделение от воды и сушка. Перед сушкой зерна опудривают графитом для снижения электризуемости.

После сушки отделяется свободный графит от зерен и далее идет на мешку, испытания и укупорку.

Особенности получения ВП, имеющего канал

1. Используют специальные фильеры со спаянным каналом;

2. порох подвергается флегматизации после стабилизации для регулирования скорости газообразования.

Использовался «мокрый» метод флегматизации (эмульсионный метод). До фазы сушки после стабилизации пороховые зерна подвергались флегматизации (ДБФ).

Порох выдерживается 2 часа в эмульсии.

Технологический цикл получения ВП примерно такой же как у ПП.

Общие сведения о кордитных порохах (КП)

Впервые КП был получен в 1889 году Абелем.

МК – 1:

- пироксилин № 1 – 37 %;

- НГЦ – 58 %;

- стабилизатор химической стойкости (ВМ – вазелиновое масло) – 5 %;

- ацетон для пластификации – 25 %.

Этот порох отличается высоким РЭД.

МД:

- пироксилин № 1 – 65%;

нашли ДНТ или ДНТ + централит № 1, а также смесь ДБФ + централит № 2 (2 – 3,5 %).

5. Графит: снижает электризуемость. Используют графит марки С – 3 (не более 0,3 %).

6. Этилацетат: температура кипения 77 ºС. Растворитель НЦ. Это азеотропный раствор состава 8,5 % Н₂О и 91,5 % этилацетата. Температура кипения 70,4 ºС.

7. Эмульгатор: эмульсия порохового лака в оде является концентрированной эмульсией. Для облегчения процесса образования таких эмульсий и увеличения их устойчивости применяют ПАВ.

При получении СП в качестве таких ПАВ нашли применение белки и углеводы.

Из белковых эмульгаторов в производстве СП может применяться желатина, мездровый клей.

Из углеводов крахмал и декстрин.

Основное назначение белковых эмульгаторов – образование на поверхности эмульгированных пороховых частиц адсорбционного защитного слоя, т.е. стабилизация эмульсии.

Декстрин, крахмал используют для увеличения вязкости дисперсионной среды. Они практически самостоятельно не используются, а используются в сочетании с белковым эмульгатором.

8. Осушители: используются для извлечения влаги из эмульгированных пороховых частиц (Na₂SO₄, NaCl – 0,1 – 3,5 % от концентрации соли в водном растворе).

Выделяют три важные фазы, где формируются будущие свойства пороха:

1. формирование порохового элемента;

2. Флегматизация;

3. сушка пороха.

ФХ процессы, протекающие при формировании сферических пороховых элементов

На фазе формирования закладываются такие свойства пороха как:

- гомогенность состава;

- плотность;

- форма и размеры;

- остаточное содержание растворителя.

Процесс формирования СП, начиная от ввода исходных компонентов, осуществляется в одном аппарате – реакторе-диспергаторе и включает в себя следующие ФХ процессы:

1. растворение НЦ и других компонентов пороха в этилацетате с образованием порохового лака;

2. диспергирование порохового лака в воде с образованием эмульсии определенной степени дисперсности;

3. стабилизатор эмульсии;

4. обезвоживание эмульгированных пороховых частиц;

5. удаление этилацетата из эмульгированных частиц с фиксированием их формы.

Эти процессы протекают последовательно, хотя четкой грани между ними проводить нельзя. При введении в эмульсию эмульгатора наряду с образованием защитного слоя на эмульгированных частицах имеет место диспергирование. Диспергирование частично продолжается и в процессе обезвоживания.

1. Образование порохового лака.

предполагает равномерное смешение компонентов пороха с одновременным растворением их в этилацетате.

Этилацетат, будучи активным высокополярным растворителем хорошо растворяет все основные компоненты пороха.

защитный гидратный слой, т.е. молекулы солей, будут стремиться уменьшать толщину защитного гидратного слоя.

В связи с тем, что сорбция воды на поверхности эмульгатора – это процесс, идущий самопроизвольно, при уменьшении толщины защитного гидратного слоя он стремится восполнить потерянную воду за счет воды, находящейся в эмульгированных частицах.

Для полного извлечения воды и получения СП правильной шаровой формы и высокой плотности требуется не менее полуторной концентрации сульфата натрия.

Уменьшая количество соли можно регулировать плотность и гравиметрическую плотность.

При не менее 1,5 % Na₂SO₄ -  = 0,95 – 1,02 г/мл, а при 0,1 % Na₂SO₄ -  = 0,7 г/мл.

На процесс обезвоживания также влияет влажность порохового лака.

Если используется влажная НЦ (30 – 40 %), то она находится внутри в виде микропленок и обезвоживание облегчается.

Повышение поверхностного натяжения на границе раздела фаз, выдвигаемой выделением соли способствует механическому вытеснению из порохового лака воды как вещества инородного.

На практике нашли применение следующие соли: NaCl и Na₂SO₄.

5. Удаление этилацетата из эмульгированных пороховых частиц с фиксированием их формы.

К удалению этилацетата приступают после того, как получена эмульсия необходимой степени дисперсности.

В данном случае необходимо удалять растворитель из пороховых частиц, которые взвешены в воде, т.к. каждая частица порохового лака омывается водой и изолирована ею от воздушной среды это делает процесс удаления этилацетата из пороха двухстадийным.

I стадия: система «жидкость - жидкость», т.е. происходит диффузия этилацетата из глубинных слоев на наружную поверхность и далее в воду. В воде этилацетат, хотя и ограниченно, но растворим. В частности при температуре 50 ºС растворяется 6,5 г на 100 г воды. Поэтому можно сказать, что вода экстрагирует этилацетат из порохового лака до состояния насыщения.

II стадия: система «жидкость – газовая фаза». Протекает под воздействием температуры разряжения, происходит отгонка этилацетата из его водного раствора.

Экстрагирующая способность воды по отношению к этилацетату порохового лака определяется скоростью второй стадии процесса, т.е. скоростью отгонки этилацетата из воды.

На процесс удаления растворителя большое влияние имеет поверхность частицы, т.е. зеркало удаления.

В процессе удаления этилацетата происходит постепенная усадка пороховых частиц.

В связи с тем, что у СП отсутствует какая – либо ориентация молекул НЦ, то усадка по всем направлениям одинакова.

Технологический процесс получения СП

Различают два метода:

- дистрибутивный;

- лаковый.

Эти методы отличаются лишь по способу подачи основных компонентов пороха на эмульгирование в реактор.

В случае лакового метода в воду вводится

На реборде винта натянута в виде цилиндра сетка соответствующего размера.

Барабаны расположены параллельно друг другу со смещением по высоте. Каждый барабан установлен в отдельную ванну с наклонным дном.

Ванны расположены рядом со смещением по высоте 600 мм.

Первый барабан соединяется со вторым переменным патрубком, который отходит от кругового кармана, находящегося в конце ванны.

5.Флегматизация.Особенностью флегматизации СП является то, что она осуществляется эмульсионным способом при соотношении воды и пороха 1:3.

Процесс флегматизации осуществляется периодическим способом.

Аппарат для флегматизации представляет собой вертикальный смеситель с мешалкой пропеллерного типа и с рубашкой для подогрева.

Аналогичную конструкцию, только лишь меньшую по объему, имеет эмульгатор – аппарат по приготовлению эмульсии.

Используются следующие флегматизаторы:

- ДНТ + централит № 1 (чаще всего);

- централит № 1;

- ДБФ.

Эти соединения имеют резко отрицательную .Они обладают некоторой пластифицирующей способностью к НЦ.

Процесс флегматизации ведется при температуре 78  2 ºС.

В начале готовится эмульсия флегматизатора: в аппарат заливается рассчитанное количество воды и заливается мездровый клей. Содержимое аппарата перемешивается в течение 30 минут с одновременным подогревом до 78 ºС. В подогретый раствор вводят расплав ДНТ + централит № 1. Параллельно в аппарат для флегматизации загружается суспензия пороха, температура суспензии доводится до 78 ºС. В подготовленную суспензию заливается эмульсия флегматизатора.

Время флегматизации примерно 1 час.

Далее идет промывка от остатков флегматизатора теплой и холодной водой. Далее идет формирование частной партии пороха.

6. Отжим пороха от воды: проводят на карусельных вакуум-фильтрах – это аппарат роторного типа, в котором вращаются только фильтровальные воронки (8 штук).

За счет вращения центрального вала – ротора, насаженного на вал фильтровальной воронки, последовательно проходят зоны загрузки, отжима и выгрузки.

В одну воронку загружается около 40 кг пороха.

В рабочей зоне – зоне отжима с помощью вакуумного водокационного насоса создается разряжение, которое способствует отжиму.

Влажность пороха после зоны отжима составляет 15 – 22 %.

Далее в трубу пневмотранспорта добавляют графит.

7. Сушка и графитовка СП: осуществляется в аэрофонтанной сушилке АС – 12.

Принцип действия аппарата АС – 12 основан на создании кипящего слоя пороха в потоке нагретого воздуха, подаваемого в камеры вентиляторами высокого давления через распределитель.

Это аппарат роторного типа.

Сам аппарат по мере движения проходит пять зон: 4 зоны сушки и одну зону охлаждения.

начальной скорости снаряда и давления пороховых газов при выстреле;

5. малое РЭД пороховых газов на канал ствола;

6. минимальная дымность выстрела и отсутствие обратного и дульного

пламени при выстреле.

Производственно экономические требования:

1. наличие широкой отечественной сырьевой базы;

2. безопасность производства;

3. непрерывная механизированная и автоматизированная технологич

ность процесса;

4. кратковременность и гибкость технологических циклов, минималь

ный расход рабочей силы, сырья и материалов;

5. надежный и быстрый контроль производства.

Назначение и область применения ПП, достоинства и недостатки

ПП применяются в большинстве артиллерийских систем, особенно, в

дальнобойных и скоростных орудиях. ПП обладают меньшим РЭД, лучшей воспламеняемостью, более высокой термостабильностью, чем БП. ПП также применяются в стрелковом орудии и минометах.

Достоинства ПП:

1) ПП не термопластичны и обладают высокой механической прочностью, поэтому при изменении температуры заряда наблюдается меньшее по сравнению с БП отклонение от нормы начальной скорости заряда и максимального давления пороховых газов в канале ствола орудия;

2) ПП легче придать зерненную многоканальную форму, что обеспечи

вает прогрессивность горения и универсальность их использования;

3) ПП можно изготовить с малой толщиной горящего свода 0,1 мм;

4) старые ПП, которые не могут быть использованы, поддаются пере

делке.

Недостатки ПП:

1) на летучем спиртоэфирном растворителе нельзя готовить толсто

сводные шашки это связано с тем, что не полностью удаляется растворитель;

2) гигроскопичность и перераспределение растворителя при хранении

порохов, для сохранения постоянных баллистических свойств необходима герметическая укупорка;

3) малый диапазон теплот взрывчатого превращения;

4) длительность производства.

Разновидности ПП

1) самым простейшим является обыкновенный (орудийный) ПП: состав

– смесевые пироксилины, спиртоэфирный растворитель, стабилизатор химической стойкости;

2) беспламенный ПП: содержит в своем составе пламегасящие добавки (2 - 4 % K₂SO₄ или канифоль 3 - 6 %). Используется для артиллерийского орудия;

3) малогигроскопичный ПП: содержит в своем составе гидрофобные добавки (ДНТ, ДБФ 2 – 4 %). Используется для раздельно-гильзового заряжания;

4) малоэрозионный ПП: содержит в своем составе добавки, снижающие РЭД (парафин, церезин, вазелин);

Недостатки спиртоэфирной смеси:

1. опасность производства;

2. невозможность пластификации пироксилина № 1;

3. длительность технологического цикла;

4. токсичность.

Заменители: формаль глицерин, карбитол, тетрагидрофурфуриловый

спирт.

Требования к стабилизаторам

1. должен связывать окислы азота;

2. не должен обладать кислотными и основными свойствами;

3. хорошо растворяться в растворителях;

4. быть высокоэффективным и вводиться в порох в небольших количе

ствах;

5. не должен быть летучим;

6. не должен маскировать химическую стойкость.

Требования к флегматизаторам

Флегматизаторы вводят в ПП с целью снижения скорости горения и

создания прогрессивного горения.

Требования:

-должен быть легкоплавким и легко растворяться в спирте и эфире, образуя устойчивые соединения;

-не должен быть летучим;

-должен быть нейтральным и не должен снижать химическую стойкость порохов.

В качестве флегматизатора используется камфора – бициклический кетон терпенового ряда, Т_пл. = 180ºС; Т_возг. = 204ºС. В воде мало растворим, растворяется в большинстве органических растворителей. Также в качестве флегматизатора используют ДБФ и централит № 1.

Графит используют для снижения электризуемости.

Технологическая схема производства ПП

1. смешение компонентов и пластификация НЦ в растворителе с целью

получения пороховой массы, обладающей упруго эластичными и пластичными свойствами;

2) формование пороховой массы за счет вязкого течения через формующее устройство;

3) получение пороховых элементов требуемых размеров для обеспечения баллистических и эксплуатационных качеств порохового заряда и стадия удаления растворителя;

4) получение однообразия пороховых элементов в заряде путем смешения их в общую партию.

Различают непрерывную и периодическую схему производства.

Основные стадии производства:

1. обезвоживание пироксилинов;

2. приготовление пороховой массы;

3. прессование пороховой массы в шнуры;

4. резка пороховых шнуров;

5. удаление растворителя из пороха:

а) провялка;

б) вымочка пороха в воде;

в) сушка и увлажнение;

6) мешка пороха и формирование общих партий;

7) испытание партий пороха;

8) укупорка пороха;

9) изготовление зарядов.

Все компоненты поступают в виде приготовленных растворов, нерастворенные в эфире компоненты подаются на смешение в виде суспензии.

На данной стадии протекает два процесса:

1) чисто механический процесс: смешение, перераспределение компонентов с целью получения однородной смеси.

2) процесс пластификации пироксилинов в спиртоэфирном растворителе.

Для приготовления пороховой массы выделяют два типа аппаратов:

- двухвальный лопастной мешатель Вернера-Афельдера;

- «перовой» мешатель.

Двухвальный лопастной мешатель Вернера-Афельдера:

1 – стальной корпус;

2 – вал с винтообразными лопастями;

3 – крышка;

4 – рубашка-охладитель;

5 – люки для отбора проб и заливки эфира.

Общая загрузка до 20 кг.

Время смешения 45 – 60 минут. Полный оборот мешателя 60 – 80 минут.

Достоинство: меньшее время.

Недостаток: может встречаться брак.

«Перовой» мешатель:

1 – корпус;2 – станина;3 – крышка;

4 – люк загрузки; 5 – вал, на конце которого закреплено перемешивающее устройство 6;

6 - перемешивающее устройство.

В процессе работы вал с пером совершает как вращательные, так и возвратно-поступательные движения.

Время обработки 75 – 95 минут.

Масса 90 – 110 кг.

Достоинство: равномерное усреднение.

Недостаток: длительность.

При получении орудийных порохов на основе смесевых пироксилинов марки СА с растворимостью 40 %, на 100 массовых долей пироксилина берется 85 – 100 массовых долей растворителя.

При получении винтовочных порохов из смесевых пироксилинов марки ВА с растворимостью 25 %, на 100 массовых долей сухого пироксилина берется 95 – 110 массовых долей растворителя.

Соотношение спирта к эфиру может быть 1:0,9 – 1:1,5.

Как оценивается качество пороховой массы - пластомеры.

Используется метод оценки контрольного давления прессования, используется специальный лабораторный гидравлический пресс, в изложницу загружается 0,5 кг пороховой массы и за счет воздействия давления эта пороховая масса пропекается через металлическую сетку с отверстиями диаметром 1,1 мм и фиксируется давление.

Для пороха марки ВТ Р_к = 95 – 98 кг/см², Р_пр.

3) формование пороховых шнуров заданных геометрических размеров, формы и плотности.

Величина необратимой деформации кроме свойств самой пороховой массы зависит от приложенного к системе напряжения и от времени воздействия.

В периодической технологии для прессования пороховой массы используют вертикальный гидравлический пресс отечественного производства типа ВИВ (Р = 450 кг/см²).

Для получения качественной пороховой массы производится двухкратное прессование с предварительной фильтрацией пороховой массы.

Общий цикл длится примерно 12 – 15 минут.

Пресс-инструмент представляет собой сборку, основной деталью которой является матрица. Сборка для прессования порохов мелких марок состоимт из обоймы с отверстиями, диска с матрицами, цилиндра из двух фильтрующих сеток (средней сетки между дисками и верхней - сверху), вся скоба скрепляется четырьмя болтами.

Назначение всех дисков-сеток – задержать посторонние включения в пороховой массе, создать противодавление при прессовании и произвести дополнительную пластификацию. В диск вставляется до 252 матриц.

Пресс-инструмент для фильтрации отличается отсутствием средней сетки и вместо 252 матриц в диск вставляется 15 матриц без иглодержателей.

Пресс-инструмент для прессования зерненых порохов и порохов трубчатой формы с большей толщиной горящего свода, т.е. средних и крупных марок, отличается от первого отсутствием отдельного диска с матрицами, матрицы вставляются в обойму.

Количество матриц в обойме может быть различным в зависимости от марки пороха.

Устройство матриц

Матрицы бывают:

1) коническими: для формования пороховой массы мелких марок - одноканальные;

2) цилиндрическими: формование одно- или семиканальных порохов.

3) добровольного: получение семиканальных порохов с малой толщиной горящего свода.

Матрица состоит из:

- матричной втулки;

- иглодержателя;

- иглы.

Брак при прессовании

1) шнуры с неправильными каналами (узкие, широкие, смещенные каналы);

2) с шероховатой поверхностью («рыбья чешуя»);

3) шнуры с плохо пластифицированным пироксилином.

Резка пороховых шнуров

Цель этой операции: придание пороховым элементам требуемой длины.

При резке берут длину с 10 % усадкой.

Аппаратура:

1) станок Сан-Галли для резки порохов мелких марок и порохов трубчатой формы.

2) для семиканальных порохов, порохов средних и крупных марок используют станки Разумеева и ленточный резательный станок. Станок имеет капсюлирующее устройство. Он отсасывает пары растворителя.

Удаление растворителя из пороховых элементов

После резки остается 30 – 40 % растворителя.

входить до 160 кг пороха. Общее время флегматизации 3 – 6 ч. Температура флегматизации 30 ºС.

Мешка ПП

Общая партия 50 – 80 т.

Причины разнообразия качеств пороха в отдельных порциях:

- разнообразие качеств пороха в отдельных порциях зависит от разнообразия условий фабрикации пороха и от различных условий исходных компонентов пороха;

- некоторую погрешность вводят дозирующие устройства.

Для мешки зерненных ПП используется аппарат Тарасова - распределительный стол, состоящий из 14 сваренных желобов. Он основан на том, что сначала осуществляется выставка пороха.

После мешки проводится полный ФХ анализ пороха:

- плотность;

- толщина горящего свода;

- химическая стойкость;

- содержание компонентов в порохе;

- Р_max;

- начальная скорость полета пули;

- r_V:

.

Укупорка ПП

Цели:

1)удобство в эксплуатации;

2)сохранение постоянства свойств.

В качестве укупорочных средств используются короба, различные емкости.

Исправление некондиционных и малых общих партий пороха

1)содержание удаляемых летучих веществ:

- больше нормы: порох подвергается дополнительной сушки;

- меньше нормы: проводится увлажнение пороха.

2) содержание не удаляемых летучих веществ:

- больше нормы: порох подвергается вымочке, сушке и увлажнению;

- меньше нормы: эту партию пороха расформировывают и добавляют в

партии, где содержание не удаляемых летучих веществ больше нормы.

3)насыпная плотность:

- меньше нормы: эту партию пороха расформировывают и добавляют в

партии, где содержание не удаляемых летучих веществ больше нормы.

4)максимальное давление пороховых газов (Р_max):

- больше нормы: производят дополнительное увлажнение пороха;

- меньше нормы: порох нужно дополнительно подсушивать, либо спе

циально изготавливают маленькие партии пороха с меньшей толщиной горящего свода.

5)r_V:

- больше нормы (1 – 3 м/с): производят дополнительную операцию мешки.

Непрерывный способ производства ПП

Недостатки:

- каждая операция осуществляется в отдельном здании;

- худшее качество;

- использование ручного труда.

Причины:

- не явилась универсальной, по ней нельзя было получать качественные пороха мелких марок и пороха, содержащие добавки.

В зоне сушки порох пересушивается до содержания удаляемых летучих веществ 0,4 – 1%. Поэтому, чтобы довести содержание летучих веществ в порохе до норм по ТУ осуществляется его увлажнение. Увлажнение осуществляется холодным воздухом 15 – 20 ºС и относительной влажности 80 – 90 %. Время пребывания пороха в этой зоне 5 часов.

Далее ящики поступают в загрузочный бункер.

Общее время процесса 60 – 85 часов.

Для удаления растворителя из порохов трубчатой формы имеются некоторые отличия.

Нарезанные пороховые трубки укладываются в кассеты, в них помещаются провялочные шкафы на 1,5 – 2 часа. В провялочных шкафах содержание растворителя уменьшается до 20 – 25 %. Далее пороховые трубки увязываются в пучки и вручную вертикально укладываются в ящики.

Для того чтобы происходило равномерное орошение водой, ящики внутри имеют перегородки.

При необходимости может быть реализован комбинированный способ для удаления растворителя.

Недостатком этой технологии (аппарата Г-3Ф) явилась невозможность удаления растворителя у порохов мелких марок (толщина горящего свода до 0,7 мм: 4/1, ВУ, ВТ, 5/7, 4/7, 6/7).

Мешка пороха

Аппарат механизированной мешки ТТ (ленточно-бункерный способ мешки).

В основу работы установки механизированной мешки положен принцип линейной и возвратно-круговой мешки.

Этот аппарат предназначен для мешки малых партий пороха в общие.

Линейный принцип заключается в наслоении порций пороха от всех партий друг на друга с последующей перемешкой.

Возвратно-круговой принцип основан на подмешивании ранее перемешанного пороха к вновь поступающим порциям. Вследствие этого свежие порции перемешиваются между собой.

Сама установка мешки это большой комплекс взаимосвязанных аппаратов.

Критерием после мешки являются баллистические характеристики (r_V).

Общая партия 80 – 100 тонн.

Данная установка позволяет смешивать 5 – 8 малых партий в общие.

Достоинства: высокая производительность до 50 тонн/сутки.

Этот аппарат применяется для мешки зерненных порохов крупных марок (толщина горящего свода 0,7 мм и более).

Для порохов мелких марок используется установка каскадно-бункерный способ мешки.

Три смесителя расположенные каскадно друг над другом.

Активность:

- статическая: характеризуется максимальным количеством пара или газа, поглощенного адсорбентом до полного его насыщения, т.е. до установления состояния равновесия при заданной температуре и концентрации;

- динамическая: характеризуется количеством поглощенного адсорбентом растворителя до его проскока, т.е. появления растворителя с другой стороны адсорбента.

Статическая > динамической.

Активность угля как адсорбента зависит от:

- температуры: чем меньше температура, тем лучше сорбция;

- влажности; чем выше влажность, тем ниже адсорбирующая способность;

- концентрации адсорбированного вещества в ПВС: чем выше концентрация, тем больше скорость и степень адсорбции.

На рекуперационных промышленных установках с адсорберами периодического способа возможны три метода:

1)включает в себя сорбцию, десорбцию, сушку и охлаждение угля.

Десорбция осуществляется острым паром с температурой 115 – 120 ºС, происходит съем паров растворителя.

Сушка осуществляется теплым воздухом с температурой 70 – 80 ºС.

Рабочими являются только фазы сорбции и десорбции.

Динамическая активность угля 10 – 12 %.

2)включает сорбцию, десорбцию и сушку.

В этом методе исключена как самостоятельная фаза охлаждение.

После сушки горячий слой угля переключается на фазу сорбции. Здесь происходит охлаждение.

3)Состоит из адсорбции и десорбции.

Процессы сушки и охлаждения угля совмещаются с процессом ад

сорбции.

С этой целью в начале ПВС подается в адсорбер, нагретый до 50 – 70

ºС, затем температуру угля, равной 110 – 115 ºС начинает падать из расхода тепла на удаление влаги. Когда уголь подсушивается, его температура снова увеличивается и в этот момент выключается подогреватель ПВС. Далее фазу насыщения проводят на холодной смеси.

Динамическая активность 7 – 8 %.

Двухфазный метод наиболее предпочтителен.

Процесс насыщения 2 – 48 часов.

Спиртовая вода после вымочки имеет концентрацию 6 – 10 º Тр.

Получение диэтилового эфира

Температура кипения эфира 34 ºС.

Схема получения эфира основана на реакции взаимодействия этилового спирта и серной кислоты.

1) С₂Н₅ОН + Н₂SО₄  С₂Н₅ОSО₃Н + Н₂О реакция экзотермическая;

2) С₂Н₅ОSО₃Н + С₂Н₅ОН  (С₂Н₅)₂О + Н₂SО₄.

Реализуется непрерывный процесс получения эфира.

Побочные реакции:

1) С₂Н₅ОSО₃Н + С₂Н₅ОН  С₂Н₄ + Н₂SО₄.

2) С₂Н₅ОН  СН₃С  СН₃С .

Процесс получения эфира:

1 стадия: получение и нейтрализация «сырого» эфира;

2 стадия: очистка «сырого» эфира от примесей путем ректификации.

- НГЦ – 30 %;

- ВМ – 5 %.

Характерная особенность КП это получение стержня, струны, корда.

Технология изготовления КП близка к технологии получения ПП.

Недостаток КП: толщина горящего свода колеблется от 0,2 до 5 мм.

Технологические стадии производства:

1. обезвоживание пироксилина № 1.

Для этого используют гидравлические пресса Лумиса.

Конечный продукт:

- этиловый спирт – 20 – 25%;

- влага – 1 – 3 %.

2. смешение компонентов и приготовление пороховой массы:

Цель операции: получение по возможности однородной массы и процесс пластификации.

В мешатель добавляется 35 % ацетона по отношению к составу пороха.

К ацетону добавляют до 10 % воды по отношению к количеству ацетона.

НГЦ добавляется в идее раствора в ацетоне.

Процесс смешения идет при комнатной температуре, время смешения 1- 2 часа.

3. формование пороховой массы:

Процесс прессования осуществляется при комнатной температуре на вертикальных гидравлических прессах.

4. резка пороховых шнуров.

5. удаление растворителя.

Для удаления растворителя выбрали сушку теплым воздухом 35 – 55 ºС, т.к. НГЦ улетает.

Для более полного удаления растворителя время сушки 7 – 15 суток. Это существенный недостаток в технологии.

6. мешка: для дальнейшего усреднения свойств пороха.

Качество смешения определяется величиной r_v: чем меньше r_v, тем порох более однородный.

7. укупорка.

Некоторые основные процессы и аппараты из курса «Химия и технология сферического пороха (СП)»

СП впервые был получен в 1933 году в США Фредом Олсеном.

В СССР разработки по СП были начаты в 1954 году.

В 1962 году промышленное получение СП.

Используется два вида растворителя в производстве СП:

- инертный;

- взрывчатый.

В основе производства СП лежит эмульсионная (водно-дисперсионная) технология.

СП называются НЦ мелкозерненые пороха шаровой или сплюснутой эллипсоидной формы, получаемые с использованием легко летучего растворителя по эмульсионной технологии.

Основой СП является НЦ, преимущественно высокой степени замещения.

Обязательным компонентом является стабилизатор химической стойкости (ДФА и централит № 2).

В качестве легколетучего растворителя используется этилацетат:

В состав большинства СП входит также НГЦ.

Готовый СП содержит также небольшой количество остаточного растворителя (этилацетата), влагу и графит.

Технологический процесс получения СП

По отношению к пороховому составу этилацетат берется 300 – 400 %.

Влажная НЦ растворяется в этилацетате легче, чем сухая.

Наличие влаги в НЦ понижает активность растворителя, замедляет скорость набухания и растворения в этилацетате.

Этилацетат свободно диффундирует внутри волокон НЦ, равномерно пропитывает их и лишь, потом почти одновременно по всей массе начинается процесс набухания и растворения НЦ в этилацетате.

Скорость диффузии опережает скорость набухания.

Если мы имеем дело с сухой НЦ, то этилацетат, являясь весьма активным растворителем, быстро растворяет сухую НЦ в точках соприкосновения с ней. При этом образуется плотная пленка вязкого раствора, которая препятствует дальнейшей диффузии этилацетата во внутреннем слое НЦ. В этом случае скорость растворения превышает скорость диффузии.

Процессу смешения с образованием порохового лака способствует механическое перемешивание.

Выпускаемая промышленностью НЦ обычно содержит 28 – 33 % влаги. Эта вода при растворении НЦ в этилацетате равномерно распределяется по всей массе порохового лака.

При влажности НЦ 40 – 50 % часть воды отслаивается, не смешиваясь с пороховым лаком. Это говорит о том, что состав порохового лака при дистрибутивном и лаковом способах получения СП практически одинаково.

При дистрибутивном методе, когда компоненты пороха суспендированы в воде и сюда же заливается этилацетат, сначала происходит сорбция растворителя, а затем диффузия и растворение.

Поскольку этилацетат не имеет химического сродства к воде, он быстро образует с компонентами пороха внутреннюю фазу эмульсии, в которой благодаря диффузионным процессам, происходит гомогенизация состава порохового лака.

2. Диспергирование порохового лака: представляет собой эмульгирование очень вязкой жидкости в воде. В данном случае пороховой лак является дисперсной фазой, а вода – дисперсионной средой.

Процесс эмульгирования осуществляется за счет механического перемешивания; для диспергирования могут использоваться УЗ колебания.

В связи с тем, что процесс диспергирования сопровождается увеличением свободной поверхностной энергии, то его облегчают введением в систему «пороховой лак - вода» гидрофильных эмульгаторов.

Они снижают поверхностное натяжение дисперсной фазы и тем самым облегчают диспергирование.

Диспергирование порохового лака в воде – процесс многостадийный и длительный.

Сначала пороховой лак разбивается на крупные куски. Затем при непрерывном перемешивании они вытягиваются в направлении движения и дробятся на мелкие кусочки, а те в свою очередь еще на более мелкие кусочки. Причем каждая частица делится на две равновеликие (это энергетически более выгодно). Именно по этой причине эмульсии всегда полидисперсны.

На процесс диспергирования влияет влага в

предварительно приготовленный раствор компонентов пороха в этилацетате, так называемый пороховой лак, который в результате механического перемешивания диспергируется в воде с образованием эмульсии.

При дистрибутивном методе в воду вводят компоненты пороха в смеси или по отдельности, а затем заливается этилацетат.

Поскольку НЦ и другие компоненты пороха не растворимы в воде, но хорошо растворимы в этилацетате, они очень быстро переходят из водной суспензии в этилацетат, т.е. процесс образования порохового лака осуществляется непосредственно под водой.

Образовавшийся пороховой лак тут же за счет механического перемешивания начинает диспергироваться в воде, образуя эмульсию.

Некоторой разновидностью лакового метода является гранулирование.

Достоинства гранулирования:

- меньшая полидисперсность;

- возможность получения более крупных пороховых элементов (диаметр 1 – 3 мм, толщина горящего свода 3 мм).

Более простым в использовании является дистрибутивный метод, но более универсальным – лаковый метод.

Лаковый метод позволяет повторно использовать отработанную технологическую воду, что важно сточки зрения экологии и экономики.

Он позволяет осуществить полноценный ввод различных добавок не растворимых в этилацетате, но растворимых в воде.

Он обеспечивает более высокую однородность пороха по составу без предварительного приготовления.

Современная промышленная схема изготовления СП представляет собой многостадийный дискретно непрерывный технологический процесс с циклической и непрерывной работой аппаратов.

Единая технологическая линия стадий производства требует согласования интенсивности материальных потоков всех фаз.

В технологии различают следующие фазы:

1. подготовка компонентов;

2. формирование пороховых элементов;

3. промывка пороха;

4. «мокрая» сортировка пороха, т.е. сортировка пороха в воде;

5. Флегматизация пороха;

6. отжим пороха от воды;

7. сушка с одновременным графитованием и полированием пороха;

8. смешение (мешка), развеска и укупорка.

Основным аппаратом технологической схемы является реактор - диспергатор.

1. Рецептура СП:

- пироксилин № 1;- коллоксилин «Н»;

- НГЦ;- ДФА;- централит № 2;- ДНТ;

- растворитель – этилацетат;

- Na₂SO₄;- мездровый клей;- декстрин.

Три мешателя для:

- Na₂SO₄;- мездровый клей;- декстрин.

Подготовка Na₂SO₄ заключается в том, что готовится 10 % водный раствор.

Подготовка мездрового клея и декстрина заключается в том, что готовится 7 % водный раствор.

Подготовка этилацетата: погружными насосами он перекачивается в мерники.

Мерник – сгуститель: из него производится подача пороховой взвеси.

В начале готовится пороховая смесь. Это равномерное смешение всех компонентов,

Загрузка в одной камере 40 кг.

Весь цикл занимает от 1 часа 45 минут до 2 часов 45 минут.

Производительность аппарата АС – 12 может быть увеличена примерно в 1,5 – 2 раза за счет ведения процесса предварительной сушки для удаления влаги до 10 % в потоке горячего воздуха за счет использования пневматической трубы – сушилки.

Производительность 300 кг/час. Влажность пороха после сушки составляет 1,0 – 1,5 %.

Далее после сушки порох с помощью сжатого воздуха транспортируется на окончательную сортировку с использованием аппарата ЗРШ – 4М или ЗРШ – 6М (зернорассев шкафной).

Недостаток этого аппарата – малая эффективность.

8. Мешка. Для мешки СП используется каскадно-бункерный агрегат смешения, в котором реализован порционный принцип смешения.

Этот агрегат включает:

- наклонно-секционный смеситель НСС – 500 для предварительного смешения;

- объемный делитель;

- двадцати секционный бункер – делитель;

- далее через статический делитель порох поступает на линию развески и укупорки.

Прежде чем произвести развеску и упаковку проводят ФХ испытания.

Оценка качества пороха определяется по следующим показателям:

1. определение ФХ характеристик:

- геометрические размеры;

- фракционный состав;

- состав пороха, т.е. содержание остаточного этилацетата, НГЦ, влаги,

стабилизатора химической стойкости, флегматизатора;

- определяется удельная теплота горения;

- плотность;

- пористость пороха.

2. оцениваются баллистические испытания:

- максимальное давление пороховых газов при выстреле (Р_max);

- начальная скорость полета пули или снаряда (V₀);

- вероятное отклонение начальной скорости полета пули или снаряда от

среднего значения (r_V = 1 – 5 м/с).

5) флегматизированный ПП: является

порохом прогрессивного горения, за счет возрастающей калорийности пороховой массы от слоя к слою. Поверхность пороховых элементов пропитывается флегматизированным веществом, которое снижают скорость горения;

6) пористый ПП: имеет пористую структуру, низкую плотность и малое время горения. Используется для стрельбы из короткоствольного орудия;

7) пламегасящий ПП: содержит в своем составе пламегасящую добавку

(K₂SO₄ 45 – 50 % или перхлорвиниловая смола 10 – 30 %). Используется для гашения обратного пламени при выстреле;

8) цветной ПП: состоит из 30 – 40 % красителей;

9) высококалорийный ПП: содержит в своем составе 5 – 10 % добавок

мощных ВВ (октоген, гексоген);

10) малоградиентный ПП: порох, баллистические характеристики которого мало изменяются в зависимости от температуры заряда. В состав вводят водорастворимые добавки до 5 % K₂SO₄. Сочетание пористости с флегматизацией дает возможность получить ПП, у которого температура 80ºС и отсутствует градиент.

Основные характеристики ПП, их определение, обозначение и размерность

1) форма и геометрические характеристики пороховых элементов: важной характеристикой является толщина горящего свода, определяющая время сгорания заряда (0,1 – 6 мм). Величина горящего свода – кратчайшее расстояние, по которому перемещается фронт горения пороха.

2) плотность пороха зависит от природы компонентов входящих в состав пороха и от их процентного содержания, от условий изготовления пороха (для штатных ПП 1560 – 1620 кг/м³).

3) гравиметрическая (насыпная) плотность – отношение массы пороха, свободно насыпанного в сосуд к объему этого сосуда. Характеризует максимальный вес заряда, т.е. количество пороха, которое войдет в гильзу. Зависит от плотности пороха, от формы и размеров пороховых элементов и состояния поверхности пороховых элементов.

4) содержание остаточного растворителя в готовом ПП: это инертные вещества (С₂Н₅ОН, (С₂Н₅)₂О, Н₂О 1,5 – 5 %). Удаляемые летучие вещества – вещества, которые удаляются из готового пороха (Н₂О и частично спиртоэфирная смесь, 1 – 1,8 %). Не удаляемые – которые остаются (остаточный спиртоэфирный растворитель, не менее 0,2 – 1 %).

5) калорийность – количество тепла, которое выделяется при горении 1 кг пороха в постоянном объеме и при охлаждении газов при температуре +18ºС (3250 – 3750 ккал/кг).

6) удельный объем газов (W₁, л/кг) – количество газов, выделяющихся при горении 1 кг пороха и приведенные к температуре 0ºС и давлению 760 мм рт. ст.

7) температура горения – средняя температура пороховых газов в момент их образования при горении пороха в постоянном объеме (2700 – 2900).

8) сила пороха (f = 37,85 · W₁· Т₁)– теоретическая работа, которую производили бы газообразные продукты горения 1 кг пороха, расширяясь под атмосферным давлением при нагревании от 0 до Т₁ (800 – 1000 кДж/кг).

Обезвоживание пироксилинов

Содержание влаги 2 – 5 % является благоприятным для пластификации, улучшается смачиваемость и диффузия волокон.

Влага удаляется сушкой в сушильных печах при температуре 45 – 50 ºС.

В 1892 г. Менделеев предложил для обезвоживания использовать водоотжимающие жидкости (этиловый спирт).

Метод основан на вытеснении из пироксилина воды этиловым спиртом при продавливании спирта через плотный слой пироксилина.

Во время обезвоживания происходит смешение влаги с диффундировавшим пироксилином и удаление ее со спиртом.

Удаление воды из пироксилина происходит главным образом в результате вытеснения спирта, который имеет более сильное сродство, чем вода.

При обезвоживании его этиловым спиртом в нем остается влаги 3 – 5 % и 25 – 29 % этилового спирта.

При обезвоживании из пироксилина удаляются растворенные низкоазотные фракции НЦ и нестойкие примеси.

Основные факторы, которые влияют на процесс обезвоживания:

1) содержание азота: высокоазотные пироксилины обезвоживаются легче, чем средне- или низкоазотные.

Низкоазотные НЦ вследствие их структуры труднее уплотняются, масса их более рыхлая, этиловый спирт при движении через слой пироксилина встречает меньше сопротивления и частично проскакивает в зазоры между частицами пироксилина.

Низкоазотные НЦ содержат большее количество гидроксильных групп и имеют большее сродство к воде, чем высокоазотные НЦ, поэтому они труднее отдают воду при обезвоживании.

Низкоазотные НЦ содержат значительно большее количество растворенных в спирте веществ по сравнению с высокоазотными НЦ, вследствие этого отжимаемый спирт в случае пироксилина ВА будет иметь меньшую вязкость и будет легче отжиматься от пироксилина.

2) природа Ц, из которой получен пироксилин: пироксилин из ХЦ обезвоживается легче, чем из древесной Ц.

Пироксилин на основе древесной Ц требует большего времени и большего расхода спирта, т.к. в нем содержится больше примесей растворенных в спирте (лигнин пектиновые вещества).

Так же влияет структура древесного волокна, с учетом этого ВА пироксилины комплектуются из:

пироксилин № 1 на основе ДЦ;

пироксилин № 2 на основе ХЦ.

3) крепость спирта:

ВА НЦ лучше обезвоживаются при применении крепкого спирта, т.к. в них мало содержится растворимых примесей и наоборот для НА НЦ процесс обезвоживания замедляется с повышением крепости спирта.

Спирт высокой концентрации вызывает растворение поверхностного слоя пироксилина с образованием высоковязкой пленки, препятствующей дальнейшему обезвоживанию, с учетом этого для снижения растворимости НА фракций НЦ в первый период применяется спирт повышенной крепости примерно 70 – 75 º Тр.

Если пороховая масса не пластична, то давление будет выше.

Далее масса поступает на прессование пороховых шнуров.

ФХ процессы, протекающие при смешении пироксилинов со спиртоэфирным растворителем

1)смачивание капиллярной пропиткой;

2)набухание;

3)собственно растворение.

Смачивание капиллярной пропиткой: относится к адсорбционным про-

цессам, чисто диффузионный процесс.

Закономерности этого процесса определяются диффузионной активно-

стью растворителя, которая зависит от вязкости и температуры растворителя, а так же физическими свойствами НЦ.

Скорость капиллярной пропитки будет тем больше, чем меньше поверхностное натяжение на границе раздела НЦ - растворитель.

Набухание: эта стадия связана с изменением структуры НЦ, с раздвижкой структурных образований и цепей НЦ.

Расстояние между макромолекулами НЦ увеличивается, что приводит к общему увеличению объема, внутренняя поверхность набухших НЦ возрастает на 2 – 3 порядка и достигает значений 2 · 10⁶ см²/г НЦ.

Различают:

- ограниченное;

- неограниченное набухание.

Неограниченное набухание – набухание, которое непосредственно переходит в растворение с образованием однофазной гомогенной системы. Оно имеет место, когда силы взаимодействия в системе растворитель – полимер существенно выше сил взаимодействия в системе полимер – полимер.

Примером неограниченного набухания в системе полимер – растворитель является набухание НЦ в ацетоне, в спиртоэфирной смеси; набухание натурального каучука в бензине, бензоле.

Ограниченное набухание – набухание, которое не переходит самопроизвольно в растворение.

Примерами ограниченного набухания является набухание НЦ в НГЦ при комнатной температуре; Ц и желатина в воде.

Было установлено, что спиртоэфирный растворитель вызывает ограниченное набухание пироксилина № 1 и неограниченное – пироксилина № 2.

При увеличении температуры, а так же при сильном ее снижении ограниченно набухающий полимер начинает растворяться, и двухфазная гомогенная система переходит в однофазную.

Вследствие ограниченного количества смешиваемых с НЦ растворителей, а так же не высокой активности в производстве порохов реализуется лишь стадия набухания, которую мы называем пластификацией.

Собственно растворение: эта стадия достигается при избытке и высокой активности растворителей. Эта стадия в производстве порохов не достигается. Такая степень растворения широко применяется при любых испытаниях и исследовании НЦ.

Механизм пластификации

1) в обычных условиях НЦ находятся в жидкофазном стеклообразном состоянии; основными элементами их макроструктуры являются волокна, состоящие из фибрилл, которые в свою очередь образуются из пачек

где N – содержание азота;

h - содержание не удаляемых летучих веществ;

Т₀ – температура порохового заряда.

Время стадии удаления растворителя составляет примерно 70 – 90 % от общего времени.

Растворитель необходимо удалять таким образом, чтобы усадка пороховых элементов была равномерной и приводила к достижению надлежащей гравиметрической плотности пороха.

Реальный процесс складывается из следующих стадий:

- провялка;

- вымочка пороха в воде;

- сушка и увлажнение.

Провялка пороха

Эта операция предназначена для частичного удаления спиртоэфирного растворителя до его содержания в пороховом элементе примерно 15 – 18 % при температуре 25 – 35 ºС.

Для провялки пороха используются провялочные шкафы.

Время провялки зависит от толщины горящего свода и марки пороха (20 – 120 часов).

Общее время 8 – 10 часов (только для зерненых порохов в режиме непрерывной работы).

Вымочка пороха в воде

Для порохов мелких марок перед стадией вымочки введена предварительная сортировка пороха по размерам.

Вымочка реализуется для более полного удаления растворителя (1 – 4 %).

В основе процесса вымочки лежит процесс экстракции водой.

При вымочке пороха за счет процесса экстракции происходит ослабление связи спирта с НЦ. Энергия взаимодействия спирта с молекулами воды значительно превышает энергию взаимодействия спирта с макромолекулами НЦ, поэтому при погружении пороховых элементов в оду спирт стремится распределиться между водой и НЦ в соответствии с этими фазами.

Вода не только извлекает из пороха спирт, но и сама проникает в поры и капилляры пороха, растворяясь при этом.

Процесс экстракции заканчивается, когда достигается равновесие между растворами спирта в порохе и воды (примерно 24 – 40 часов в зависимости от марки пороха).

Крепость спиртовых вод не должна превышать 10 – 12 º Тр. Она выщелачивается ДФА и этот порох является недостаточно химически стойким.

Факторы, влияющие на процесс вымочки

1) общее содержание растворителя в порохе перед вымочкой (15 – 18 %);

2) состояние поверхности пороховых элементов и природы НЦ: чем больше плотность пороховых элементов, тем дольше идет процесс вымочки;

3) температура воды при вымочке: чем выше температура, тем быстрее идет процесс;

4) размер пороховых элементов: чем меньше размеры, тем больше суммарная поверхность пороховых элементов;

5) смена вод, перемешивание: чем чаще меняется вода, тем быстрее идет процесс вымочки.

Хорошо применялась для трубчатых и зерненных порохов начиная с толщины горящего свода 0,7 мм и более.

- значительное превышение мощности непрерывных комплексов над потребностью и расходами порохов в мирное время.

Технологическая схема включает те же операции, что и по периодической схеме, разница лишь в аппаратурном оформлении.

Аппарат ШОП – шнековое обезвоживание пироксилинов, в производстве не был реализован.

РАВО – роторный аппарат водоотжимное обезвоживание, не был внедрен.

В середине 80-ых годов была разработана непрерывно-действующая центрифуга марки ФГП-909К.

Загружается 100 кг пироксилино-водной взвеси влажностью 7 – 8 % и отжимается от избытка влаги, затем подается этиловый спирт (95 – 96 ºТр) и происходит вытеснение воды.

Приготовление пороховой массы

НМ-2: непрерывно-действующий мешатель, сюда входит дозер пироксилина и ДФА в спирте.

В основу работы НМ-2 положен принцип работы первого мешателя периодического действия.

В отдельном здании периодическим способом готовится раствор ДФА в эфире, далее этот раствор поступает в напорный бак, а затем в насос и дозер.

Дозировка ДФА в эфире осуществляется с помощью насоса-дозера плунжерного типа, работающего на принципе объемного дозирования.

Обезвоженный пироксилин поступает на дозировочную площадку, высыпается из мешков в протирочный барабан и далее поступает в приемный бункер шнек-дозера пироксилина.

Единовременная загрузка пироксилина на сухой вес 270 кг.

Общее количество спирто-эфирного растворителя 210 – 220 кг.

Прессование пороховой массы в шнуры

Шнек-пресс (Ш-2В) состоит из двух одинаковых по конструкции прессов, расположенных в одной плоскости под углом 90º.

Первый шнек-пресс – питающий, а второй – формующий.

Шнек-пресс представляет собой чугунный цилиндр диаметром 250 мм, внутри которого имеется рифленая латуниевая втулка и одноходовой винт. На выходном конце шнек-пресса крепится шнек-инструмент с помощью разъемного и срезного колец.

Сам пресс-инструмент в отличие от пресс-инструмента по периодическому способу прост по устройству и состоит из стальной обоймы с отверстиями для матриц и направляющей решетки для удержания иглодержателей во втулках матриц. Решетка скреплена с обоймой четырьмя винтами. Шнек-пресс развивает удельное давление до 250 кг/см².

Шнур получается с меньшей плотностью, чем по периодической схеме.

Для получения качественных пороховых шнуров имеет большое расстояние между головкой шнек-винта и инструментом.

Количество матриц, находящихся в обойме различно в зависимости от марки пороха (19, 37, 61).

В основу работы смесителей положен принцип работы аппарата Тарасова. Происходит трехкратное смешение партий пороха.

Общая партия пороха 50 – 80 тонн.

Особенности производства порохов специального назначения

1) все дополнительные компоненты (KSO₄, KNO₃) измельчаются, сушатся, просеиваются и подаются в мешатель.

2) изготавливаются преимущественно по периодической схеме производства.

Для короткоствольных оружий применяются пористые пороха марок П-45, П-90, П-125, П-220 (число показывает количество KNO₃ в %).

После смешения порох подвергается формованию, резке и минуя стадию провялки поступает на фазу вымочки.

Пламегасящие пороха (ВТХ-10, ВТХ-20, УГ 8/1, УГ 12/1) осуществляют плавление церезина.

Флегматизированный порох – добавляется операция флегматизации.

Производство мелкозерненых порохов полунепрерывным способом

Для приготовления пороховой массы по периодическому способу используют перовой и лопастной мешатели.

КСП-500 (каскадный смеситель пресс) состоит из: смесителя и шнек-пресса. Шнек-пресс состоит из: верхнего и нижнего отделения. Каждое отделение имеет два вала с мешалками якорного типа. В верхнее отделение с помощью шнек-дозера поступает пироксилин и эфир. Внизу нижнего отделения расположен шнек-пресс. Полученная пороховая таблетка идет на фазу прессования.

Достоинства КСП-500:

1) позволяет качественно провести процесс пластификации, обе изложницы гидравлического пресса используются, доя прессования;

2) усовершенствование фазы удаления растворителя:

- провялка;

- вымочка;

- сушка.

Сначала порох обрабатывался паровоздушной смесью с температурой 60 – 70 ºС и относительной влажности 95 – 98 %. При таком воздействии на поверхности пороха образуется бинарная смесь спирт-вода, которая уменьшает скорость внешней диффузии растворителя, соизмеряя ее со скоростью внутренней диффузии.

В результате такого удаления спиртоэфирного растворителя порох увлажняется до влажности 26 %.

3) затем порох сушится за счет горячего воздуха с температурой 75 ºС.

4) охлаждение пороха.

Весь цикл занимает около 2,5 – 3 часов.

Сушилка вмещает порох до 60 кг.

Аппарат многокамерный, который имеет 12 рабочих камер.

Аппарат роторного типа, на центральный вал которого насажены камеры.

В процессе работы в пяти камерах идет удаление растворителя, в четырех – процесс сушки, в двух – увлажнение и охлаждение пороха, последняя камера находится на загрузке и выгрузке.

Количество пороха в одной камере 20 кг.

Каждая из зон имеет свою автономную приточную камеру.

Полный оборот вала происходит за 2,5 – 3 часа.

Высокая производительность аппарата

Основным аппаратом технологической схемы является эфиризатор.

Существует два метода получения эфира:

- жидкофазный (менее эффективный);

- парофазный.

Парофазный способ получения эфира: спирт из хранилищ поступает в

трубчатый подогреватель, где он нагревается до 50 – 70 ºС и далее поступает в спиртоиспаритель, предназначенный для превращения жидкого спирта в пары и подогрева паров до 120 – 150 ºС.

Спиртоиспаритель это теплообменник – стальной куб, с боку которого находится выносной трубчатый кипятильник, а сверху – трубчатый перегреватель паров спирта.

Перегретые пары спирта далее поступают в эфиризатор. Перед началом процесса в этом аппарате готовится этилсерная кислота:

С₂Н₅ОН + Н₂SО₄  С₂Н₅ОSО₃Н + Н₂О.

Далее этилсерная кислота нагревается до 120 – 130 ºС и в эту кислоту барботируется этиловый спирт, далее процесс идет непрерывно.

Полученный продукт – «сырой» эфир поступает из эфиризатора в нейтрализатор.

«Сырой» эфир представляет собой тройную смесь:

- 58 % (С₂Н₅)₂О;

- 22 % С₂Н₅ОН;

- 20 % Н₂О.

Нейтрализатор это медная колонна к колпачковыми тарелками (5 – 6 шт.).

Нейтрализация паров «сырого» эфира осуществляется водным раствором едкого натра.

Далее «сырой» эфир поступает на операцию ректификации.

1 колонна – спиртовая: происходит отделение «сырого» эфира от воды;

2 колонна – эфирная.

Далее пары эфира поступают в конденсатор – холодильник, а затем в хранилище.

Общие сведение о вискозных порохах (ВП)

ВП по своей структуре и составу близки к ПП. Однако отличаются от них способом получения.

Из Ц получают уплотненные, имеющие определенную форму элементы, которые подвергают нитрации с последующей стабилизацией.

ВП являются порохами военного времени.

ВП производятся для пистолетов, минометов в виде элементов цилиндрической формы с каналом и без него.

Условное обозначение ВП:

ВВТ – вискозный винтовочный порох;

ВМ – вискозный минометный порох;

ВП – вискозный пистолетный порох.

Состав ВП:

- НЦ с содержанием азота примерно 211 мл NO/г НЦ (13,2 – 13,4 %) – 94 – 97 %;

- стабилизатор химической стойкости (ацетанилид) – 1,5 – 2 %;

- гигроскопическая влага примерно 1 %.

В состав ВВТ также входит флегматизатор (ДБФ) примерно 3 %.

Все ВП мелкозерненые, сильно электризуются, поэтому в их состав входит графит в количестве 0,3 %.

Толщина горящего свода для ВП не более 0,4 мм.

ВП применяли для 82 мм батальонных минометов; 7,62 мм пулеметов.

Производство ВП складывается из двух стадий:

1. получение вискозного зерна;

2. получение ВП.

основан на полном растворении основных компонентов пороха в легколетучем растворителе - этилацетате и эмульгировании полученного раствора в воде с последующим удалением этилацетата из образовавшихся капелек раствора с фиксированием их формы. Размер пороховых элементов зависти от технологического режима и лежит в переделах от 0,1 до 2 мм.

У порохов средних и крупных марок толщина горящего свода 0,7 мм и более (7/7, 12/7).

Достоинства СП:

1. кратковременность технологического цикла примерно в 10 раз меньше, чем для ПП;

2. более простое технологическое оборудование.

Большинство аппаратов представляют собой цилиндрические емкости с мешалками, т.е. не требуется дорогого оборудования.

3. простота варьирования химическим и композиционным составом в структуре порохового зерна;

4. снижение опасности производства, т.к. основные фазы производства по формированию пороха и его межфазной транспортировки осуществляются в водной среде;

5. более низкая, чем у мелкозерненых ПП электризуемость, чувствительность к удару и трению;

6. хорошая сыпучесть, обеспечивающая высокую точность дозировки гильзы;

7. высокая физическая и химическая стабильность СП;

8. высокая гравиметрическая плотность СП (0,3 – 1,02 г/мл).

Недостатки СП:

1. ограниченность размеров СП, т.к. процесс эмульгирования не может обеспечить получение крупных пороховых элементов;

2. невозможность получения СП нужного размера в строго заданном узком интервале ( 0,1 мм), т.к. эмульсии по своей природе полидисперсны и наряду с пороховыми элементами всегда получаются неизбежными.

Марки СП:

СФ033фл либо ССНФ – 30/3,69.

Для автомата Калашникова используются патроны калибра 7,62 мм и порох ВУфл.

Автомат Калашникова АК – 74: патрон калибра 5,45 мм и порох СФ033фл. Был принят в вооружение в 1973 году.

Составы СП. Назначение компонентов.

Эмульгированная технология предполагает наличие двух несмешивающихся фаз.

Одной из фаз является вода, а раствор пороховой массы в легколетучем растворителе, способен быстрее возгоняться, чем вода.

1. Основным компонентом является НЦ (он является полимерной и энергетической основой) – 80 – 95 %.

Учитывая, что эмульгирование (диспергирование) в воде этилацетатных растворов НЦ происходит легче при более высоких содержаниях азота, отдают предпочтение пироксилину № 1.

Пироксилин № 1 обеспечивает большую калорийность состава.

2. НГЦ (10 – 15 %) – энергетическая добавка.

Добавка ГНЦ позволяет получать пороха с более высокой плотностью.

Присутствие в составе пороха НГЦ облегчает удаление этилацетата в процессе производства СП.

3. Стабилизатор химической стойкости (ДФА + централит № 1 – 2,5 – 3,5 %).

4. Флегматизатор: практическое применение

пороховом лаке. Использование исходной влажной НЦ с влажностью 30 – 40 % для приготовления порохового лака делает этот лак хрупким, т.е. способным легко дробиться при перемешивании в дисперсионной среде.

Вода не растворяет НЦ, но она сорбируется их громадной поверхностью и частично связывается с замещенными гидроксильными группами.

При дроблении влажной НЦ и этилацетата его молекулы сольватируют. Макромолекулы НЦ легко вытесняют сорбируемую воду, эта вода остается в пороховом лаке, но уже в виде микропленок, разделенных сольватным этилацетатом макромолекул НЦ.

Она ослабляет связь макромолекул между собой и тем самым облегчает процесс диспергирования порохового лака.

Если взять НА НЦ, он отличается от ВА тем, что имеет большое количество незамещенных гидроксильных групп и, следовательно, связь НЦ с водой выражена сильнее, чем у ВА НЦ. Вода здесь не только разделяет, но и связывает, поэтому пороховой лак на основе коллоксилина диспергируется труднее и требует применения более интенсивного перемешивания. Такой пороховой лак обладает меньшей хрупкостью, т.е. он является более тягучим, хотя его вязкость меньше вязкости порохового лака на основе пироксилина № 1.

Диспергированию порохового лака благоприятствует применение более низких температур ( 40 ºС).

3. Стабилизация эмульсии.

Эмульсия порохового лака в воде относится к типу эмульсий «масло в воде». Обязательным компонентом концентрированных эмульсий такого типа является гидрофильный эмульгатор, повышающий стабильность эмульсий.

Гидрофильные эмульгаторы, сорбируясь на поверхности эмульгированных частиц порохового лака, образуют защитный слой. Но это фактически защитный слой не самого эмульгатора, а защитный гидратный слой, т.к. каждые молекулы эмульгатора сорбируют на себе значительное количество воды.

В качестве стабилизаторов пороховой эмульсии применяются гидротированные ВМС типа коллоидов (желатина и другие белковые вещества).

Защитный гидратный слой обладает определенной полярностью, предохраняет в какой то мере эмульгированные частицы порохового лака от слипания, т.е. стабилизируют эмульсию.

Эмульсия порохового лака в воде является грубодисперсной.

Образуется защитный двойной электрический слой.

4. Обезвоживание эмульгированных пороховых частиц.

При получении СП в эмульгированных частицах всегда содержится вода и если не удалять эту воду в процессе формирования порохового зерна, то готовый порох после сушки получается с внутренними пустотами.

Удаляют воду, добавляя к эмульсии водные растворы неорганических солей.

Растворы солей в большей или меньшей степени повышают поверхностное натяжение воды. Поэтому, находясь в растворе молекулы соли, стремятся уйти от поверхности раздела в объем жидкости, т.е. имеет место отрицательная адсорбция. При этом молекулы солей, уходя в объем, увлекают за собой и поверхностные молекулы воды, образующие

входящих в состав пороха.

Подготовка ДНТ – расплавка.

Приготовленная пороховая смесь смешивается с возвратно-технологическими отходами (ВТО). ВТО составляют 20 – 40 %.

В результате получается пороховая взвесь.

Концентрацию пороховой взвеси в смесителе доводят до 12 – 14 %. Приготовленная поровая взвесь поступает в мерник – сгуститель. В нем пороховая взвесь концентрируется до 30 %. После этого она дозируется в реактор – диспергатор – это аппарат цилиндрической формы, через центр которого проходит мешалка, имеющая четыре пары лопастей, расположенных под углом 30º к горизонту.

Днище реактора полусферическое, имеет штуцер для слива. Крышка также полусферическая со штуцером для загрузки компонентов.

Один из штуцеров соединен с холодильником.

Одновременная загрузка в пересчете на сухой вес 500 – 600 кг.

Для облегчения диспергирования с целью образования дополнительных циркуляционных потоков в процессе перемешивания в верхней части аппарата расположен рассекатель потока.

Модуль по воде составляет 3,8 – 4,5 л/кг (по объему).

Модуль по этилацетату по отношению к пороховой массе 2,5 – 4 л/кг.

Мездровый клей – 0,4 – 0,8 %.

Na₂SO₄ – 0,4 – 1%.

В процессе непрерывного перемешивания через мерники заливается этилацетат. Начинается процесс образования порохового лака под водой. Время перемешивания 30 – 60 минут, температура в реакторе 50 – 60 ºС.

Далее добавляется дополнительно приготовленный раствор эмульгатора, перемешивается 30 – 60 минут.

Затем вводится водный раствор Na₂SO₄ и процесс ведут при непрерывном перемешивании 30 – 45 минут.

Через 30 – 40 минут после ввода соли процесс считается завершенным и переходит на режим отгонки этилацетата.

Чтобы быстро нагреть рубашку используют пароструйный подогреватель.

Температура кипения этилацетата 70,4 ºС.

В процессе отгонки улавливается до 95 % всего этилацетата.

Для того чтобы не нарушать качество пороха ведут ступенчатый подъем температуры.

После удаления растворителя процесс формирования порохового зерна считается завершенным, и порох поступает на следующие операции.

3. сначала осуществляется промывка холодной водой, а затем теплой (60 – 70 ºС).

Далее промытый порох из промывного аппарата перекачивается массонасосом в напорную емкость для подачи на «мокрую» сортировку.

4. Особенностью сортировки в водной среде является ее безопасность.

Для сортировки СП был разработан двухкаскадный аппарат – установка из двух горизонтальных каскадно-расположенных барабанов.

Верхний барабан имеет сетку № 4, а нижний - № 7.

Каждый сортировальный барабан представляет собой однозаходный шнек диаметром 600 мм и шагом 200 мм. Диаметр вала шнека 100 мм.