20525 (Способы утилизации взрывчатых веществ)

ВВЕДЕНИЕ

С исторических времён оружие и военное дело находятся на уровне современной им техники. От дубины древнего человека, отравленной стрелы дикаря, меча античного воина и через средневековый порох развитие средств войны приводит к современной армии, пользующейся бризантными взрывчатыми веществами, и, наконец, к боевым химическим веществам.

Со временем неиспользованные взрывчатые материалы начинают накапливаться. Тысячи тонн опаснейших веществ покрываются пылью на складах, грозя взорваться в любой момент…

Поэтому весьма актуальной стала проблема утилизации боеприпасов. Однако, уничтожение списанных боеприпасов расценивается как ущерб по крайней мере по двум причинам. Во-первых, результаты общественного труда различных слоёв общества (учёных, инженеров, рабочих, испытателей), материалы, зачастую достаточно ценные, затраченная электроэнергия – всё это представляет собой безвозвратные затраты и потери. Во-вторых, утилизация боеприпасов наносит неоценимый вред окружающей среде: загрязнению почвы, поверхностных и подземных вод, растительному и животному миру.

Поэтому простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно и нелепо. Гораздо рациональнее подходить к этой проблеме с позиции применения «ненужных» боеприпасов в качестве промышленных взрывчатых веществ. Это позволит не только уменьшить запасы устаревших боеприпасов, опасных для хранения и экологически вредных для уничтожения, но также и уменьшит экономические убытки – ресурсы, потраченные на их изготовление, будут использованы не зря.

В этой работе я попыталась раскрыть некоторые особенности этой весьма актуальной проблемы – проблемы превращения убийственно опасных веществ в весьма мирные, промышленно необходимые материалы.

1. ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Взрывчатыми веществами называются химические соединения или их смеси, склонные под влиянием внешнего воздействия к очень быстрому химическому превращению с выделением большого количества энергии и большого объема газов с высокой температурой. Сжатые газообразные продукты, мгновенно расширяясь, способны производить механическую работу по перемещению или разрушению окружающей среды и образовывать в окружающей среде ударные волны.

Взрывчатые вещества являются концентрированными источниками энергии, их широко применяют в военном деле и различных отраслях техники. В настоящее время ВВ широко используют в горной промышленности, при строительстве, на гидромелиоративных работах, в сельском хозяйстве, при борьбе с пожарами; они находят применение при резке, штамповке, сварке, упрочнении металлов взрывом и в других областях техники. [1, 6]

Число приготовленных и известных до настоящего времени ВВ исчисляется тысячами, и опытному химику всегда легко скомбинировать по своему желанию и в зависимости от целей всё новые и новые взрывчатые вещества. По своему внешнему виду они бывают самых разнообразных цветов и имеют самые разнообразные формы.

До настоящего времени ещё не удалось создать общей классификации ВВ. Их физические и химические свойства весьма сильно зависят от причин внутреннего и внешнего характера, что отражается на их систематизации. В большинстве случаев наиболее ценной до сих пор оказывалась практическая классификация, построенная на различии целей и возможностей применения взрывчатых веществ. По этой классификации ВВ можно разделить на две обширных основных группы: практически применяемые и безопасные в обращении ВВ и высокочувствительные, практически неприменяемые соединения, причём число последних значительно больше

Класс практически применяемых взрывчатых веществ в свою очередь делится на группы:

1.Промышленных (гражданских) взрывчатых веществ, в большинстве случаев применяемых в виде патронов при строительстве туннелей, в каменоломнях, в каменноугольных шахтах, в сельском и лесном хозяйстве.

2. Военных или боевых взрывчатых веществ, подвергаемых плавлению или прессованию или употребляемых в виде пластичных масс, служащих для снаряжения снарядов, бомб, мин, торпед.

Инициирующих взрывчатых веществ, употребляемых для изготовления капсюлей-воспламенителей, капсюлей-детонаторов и детонаторов (гремучая ртуть, азид свинца, смеси с хлоратом калия).

3.Метательных средств, куда относятся ружейные и орудийные пороха с замедленной, регулируемой скоростью горения, .изготовляемые путем желатинизации бризантных взрывчатых веществ.

Класс чувствительных, неприемлемых в обращении соединений включает огромное число сильно взрывчатых химических соединений; к числу их относятся все весьма многозначительные нестойкие вещества [2,40-42].

По физическому состоянию промышленные взрывчатые вещества (ПВВ) могут быть твёрдыми, пластичными (эластичными) и жидкими.

В настоящее время для взрывных работ главным образом используют ВВ в твердом (монолитном и сыпучем) и пластическом состояниях.

Монолитные твердые ВВ (примером могут служить заряды из литого или прессованного тротила) применяются на взрывных работах в сравнительно небольшом количестве. В большинстве случаев твердые ПВВ используются в виде порошков или гранул. Для удобства применения порошкообразные ВВ часто патронируют в бумажные гильзы, полимерные оболочки или в шланговые заряды, находящиеся в твердой оболочке.

Сыпучими твердыми ВВ являются индивидуальные бризантные ВВ (тротил, гексоген и др.) и механические смеси компонентов, вступающие между собой в реакцию при взрыве (смесевые ВВ).

К смесевым ВВ принадлежат наиболее типичные промышленные взрывчатые составы: аммониты, детониты, динамоны, алюмотолы и др. Смесевые ПВВ обычно имеют в своем составе вещество, богатое кислородом (селитра аммиачная, натриевая или кальциевая; хлораты и перхлораты), а также компоненты, сгорающие в процессе взрыва частично или полностью за счет кислорода перечисленных веществ.

Пластичные ПВВ. Обычно они бывают двух типов: состоящие из смеси твёрдых компонентов и с жидкой желатиновой массой или представляют собой полимерную матрицу, заполненную твёрдыми дисперсными наполнителями (композиционные пластичные ВВ)

Водосодержащие ПВВ. Различают двух типов: гелеобразные и эмульсионные.

Гелеобразные ВВ – это взрывчатые вещества, содержащие в качестве жидкого наполнителя и пластифицирующего материала водные гели.

Эмульсионные ВВ состоят в основном из высококонцентрированного раствора аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта (дизельного топлива, индустриального масла, мазута и т.д.)

Жидкие ПВВ. По структуре и составу жидкие ПВВ можно разделить на две группы: смеси на основе жидких нитроалканов и на основе солей гидразина. [1, 15-21].

1. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

1. Взрыво- и пожароопастность утилизации взрывчатых веществ

Боеприпасы после их изготовления на предприятиях промышленности и проведения различных испытаний закладываются на хранение на складах, базах и арсеналах. При этом назначается гарантийный срок хранения (ГСХ), в течение которого обеспечивается сохранность их технических характеристик и боевых свойств. В процессе хранения осуществляются контроль качественного состояния и регламентные работы, в том числе ремонт боеприпасов, связанный с удалением коррозии с металлических деталей корпусов, заменой смазки, а также ремонт деревянной укупорки и др.

Опыт хранения боеприпасов показывает, что их чувствительность к внешним воздействиям со временем повышается, что связано с изменением свойств взрывчатых веществ (ВВ), которыми снаряжены боеприпасы. Несмотря на лакокрасочные покрытия поверхностей корпусов, соприкасающихся с зарядом ВВ, с течением времени могут происходить взаимодействие ВВ с материалом корпуса боеприпасов и образование более чувствительных по сравнению с исходным ВВ соединений, что повышает опасность дальнейшего хранения боеприпасов.

Тротил при взаимодействии с щелочью образует очень чувствительное ВВ: на чувствительность тротила влияет аммиак (NН₃) в газообразном состоянии, поэтому снаряжение аммотолом боеприпасов заблаговременно нецелесообразно.

Азид свинца, взаимодействуя с медью, также образует очень чувствительное ВВ, поэтому медные оболочки для изготовления детонаторов с азидом свинца не применяют.

Недопустим непосредственный контакт азида свинца с гремучей ртутью, так как при этом происходит образование весьма чувствительного ВВ.

Существуют и другие сочетания, которые недопустимы при изготовлении и хранении боеприпасов. Чувствительность к внешним воздействиям во многом зависит от стойкости ВВ, которая, в свою очередь, зависит от его химической природы, наличия примесей и условий хранения.

Уменьшают стойкость ВВ продукты его разложения (N0, N0₂), кислоты и щелочи.

Изменение физико-химических свойств ВВ в процессе хранения может существенно повлиять на сроки хранения боеприпасов.

В процессе старения изделий в течение гарантийного срока хранения (ГСХ) происходят накопление продуктов распада, их взаимодействие с лакокрасочным покрытием (ЛКП) и конструкционным материалом. Глубина превращения зависит как от условий и времени хранения, так и от конструктивных особенностей изделий. Нарушение технологии производства ВВ, повышение в основном продукте примесей кислот и щелочей даже на доли процента могут существенно изменять характеристики снаряжения боеприпасов, повышать взрыво- пожароопасность при их длительном хранении.

Вместе с тем теория длительного хранения боеприпасов до сих пор в достаточной степени не разработана. Не установлена количественная связь между химической стойкостью ВВ и гарантийным сроком хранения боеприпасов. Поэтому на практике сроки хранения устанавливают эмпирически по результатам контрольных испытаний, в процессе которых определяются сохранность боеприпасов и их боевые свойства. Принятые в настоящее время сроки хранения, после которых боеприпасы подлежат списанию, во многом занижены, назначены с гарантированной осторожностью. Между тем некоторые боеприпасы, снаряженные тротилом и применявшиеся во второй, а иногда и в первой мировой войне, сохранили свои взрывчатые свойства, несмотря на коррозию, а иногда и разрушение корпуса. Об этом свидетельствует опыт сплошного разминирования территорий, на которых шли боевые действия или которые подвергались бомбардировкам и артобстрелу [3,5-9].

1. Хранение списанных взрывчатых веществ

После окончания гарантийного срока хранения боеприпасы подлежат списанию. Списанные боеприпасы переводятся в другие хранилища: запрещено хранить их совместно с исправными боеприпасами, срок хранения которых не истек.

Списанные боеприпасы требуют более тщательного контроля при дальнейшем хранении. Сроки контрольных испытаний сокращаются, повышается трудоемкость регламентных работ, необходимы более квалифицированные специалисты, поэтому затраты на хранение списанных боеприпасов возрастают. При этом сроки дальнейшего хранения становятся неопределенными. Если, например, списанная техника может храниться достаточно долго и практический ущерб от этого невелик, так как ценность представляет главным образом металлолом и затраты на его хранение малы, то боеприпасы нельзя оставить без надежной охраны, организованной противопожарной службы, системы контроля качественного состояния боеприпасов и т.д.

Таким образом, уменьшение запасов боеприпасов за счет списания их части, отслужившей гарантийные сроки хранения, не только не сокращает, а, наоборот, увеличивает затраты на хранение. Это относится как к отдельному складу боеприпасов, так и к системе их хранения в целом.

Предварительные оценки показывают, что затраты на хранение списанных боеприпасов могут увеличиться на 10 — 20 % по сравнению с затратами на хранение боеприпасов, у которых ГСХ не истек.

Максимальное сокращение сроков хранения списанных боеприпасов путем их утилизации может существенно уменьшить затраты и снизить взрывопожароопасность хранения [3, 10-12].

Таким образом, все изложенные выше отрицательные аспекты содержания списанных боеприпасов свидетельствуют о том, что простое уничтожение списанных боеприпасов нецелесообразно, а в больших масштабах — недопустимо.

Поэтому в нашей стране и за рубежом основным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их утилизация и, главным образом, расснаряжение боевых частей, особенно снаряженных большими массами ВВ.