Способ получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ

 

Изобретение относится к топливоэнергетической промышленности, обеспечивающей работу энергосиловых и ядерных установок, а также к предприятиям военно-промышленного и оружейного комплексов, включающих производство компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ. Описывается способ получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ, включающий добычу, переработку сырья, обогащение, выделение из технологического раствора порошкообразного гидроксида, очистку, прокалку, разложение до оксидов, восстановление до металлических частиц, облучение и смешивание со связующими присадками, отличающийся тем, что облучению гамма-квантами подвергают технологические растворы, соли и кислоты на стадии выделения порошкообразных веществ окислителя, металлического горючего и присадок, а также связку и горюче-связующие вещества на стадии смешения. Предлагаемый способ позволяет повысить структурно-чувствительные свойства за счет развитости поверхности, достаточной активности и постоянства гранул ометрического состава. 2 табл.

Изобретение относится к топливоэнергетической промышленности, обеспечивающей работу энергосиловых и ядерных установок, а также к предприятиям военно-промышленного и оружейного комплексов, включающих производство компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ.

Известны способы получения смесевых твердых топлив для реактивных, воздушно-реактивных и других двигателей путем приготовления порошкообразных компонентов из солей или оксидов, а необходимый гранулометрический состав фракций получают путем помола на мельницах различного типа или осаждением в потоке жидкости или газа с последующим смешиванием с компонентами смеси (В. Н.Сокольский. Ракеты на твердом топливе в России. - М.: Воениздат, 1963).

Недостатками известных способов является невозможность получения мелкозернистого порошка с узкофракционным гранулометрическим составом и недостаточная каталитическая активность.

Известен также способ получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ, включающих приготовление порошкообразных веществ окислителя, горючего и полимерного связующего, с последующим смешиванием трех основных компонентов (Ю.В.Шагов. Взрывчатые вещества и пороха. - М.: Воениздат, 1976, с. 98-104).

К недостаткам известного способа следует отнести малую развитость поверхности твердого тела и большой разброс гранулометрического состава фракций.

Известен также способ получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ, на примере перхлората аммония, который подвергают облучению и используют в качестве окислителя (Влияние вакуума и радиации на свойства ТРТ, 1481, V 5, N5, с. 121-125).

Недостатком известного способа является то, что наведенные свойства, связанные с повышением активности и скорости горения смесевого твердого топлива, сохраняются в течение небольшого периода времени и через 14-20 дней наблюдается релаксация свойств.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ, например порошка бериллия, используемого в качестве топливной крупки, включающий переработку сырья, высокотемпературную щелочную обработку бериллиевого концентрата, выделение гидроксида Be(OH)2 из технологических растворов (фторбериллатного щелока и едкого натра), очистку, получение оксида бериллия BeO и металлического Be вакуумной плавкой (В.Е.Плющев, С.Б.Стенина, П.И.Федоров. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Часть 1, Учеб. пособие для Вузов, Изд. 2-е переработ, и дополн. - М.: Высшая школа, 1976, с. 192-219).

Недостатком известного способа является невозможность получения компонентов мелкозернистой структурой, высокой степени чистоты и каталитической активности. Изобретение решает задачу уменьшение примесей и зернистости порошков, повышение коэффициента наполнения твердым ракетным топливом двигательной установки и постоянства скорости горения. Указанная задача решается за счет приготовления компонентов на основе возбужденных атомов и молекул при осуществлении изобретения, заключающегося в увеличении глубины разложения продуктов реакции, снижения размеров частиц, повышение стабильности гранулометрического и химического состава, частоты, каталитической способности и достаточной активности.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ, включающим добычу, переработку сырья, обогащение, выделение из технологического раствора порошкообразного гидроксида, очистку, прокалку, разложение до оксидов, восстановление до металлических частиц, облучение и смешивание со связующим и присадками, операции облучения подвергают технические растворы, соли или кислоты на стадии выделения порошкообразных веществ при приготовлении окислителя, металлического горючего и присадок, а также связку и горюче-связующие вещества на стадии смешения. Причем облучение осуществляют гамма-квантами и интегральной дозой 102-106 Гр.

Механизм разрушения твердого тела под действием облучения, непосредственно связан с радиационными дефектами на атомно-молекулярном уровне, обеспечивающих изменение свойств в процессе первичного формирования кристаллических частиц, способствующих более полному разложению компонентов, получая мелкозернистый порошок с высокой открытой пористостью.

Примеры реализации способа Пример N 1 Известный способ Концентрат берилла измельчают, смешивают с 93% H2SO4, выщелачивают водой, на центрифуге отделяют как (SiO3), смешивают раствор сульфатов с NH4OH, удаляют кристаллизацией из раствора до 75% Al, отделяют центрифугированием квасцы NH4Al(SO4)2 12 H2O, полученных технологический раствор до гидроокиси бериллия Be(OH)2, которую после стадии очистки прокаливанием переводят в оксид BeO, металлотермическим путем в металл Be.

Пример N 2 Предлагаемый способ.

Повторяют все операции способа, описанного в примере 1, но на стадии получения порошкообразного гидроксида бериллия Be(OH)2 технологический раствор в процессе упаривания облучают гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 5 104 Гр. очищают, прокаливают до BeO и металлотермическим путем получают металлический Be.

Облучение вызывает дополнительное растрескивание частиц промежуточных продуктов восстановления, облегчая последующий процесс очистки, вызывая раскрепощение примесей и удаление летучих соединений в виде газовых включений.

В табл. 1 представлены данные по изменению примесных включений.

Повышение чистоты оксида бериллия в тонкодисперсной форме способствует использованию его в качестве ядерного горючего на основе частиц UO2, покрытых BeO.

Пример N 3 Повторяют все операции способа, описанного в примере 1, но на стадии прокаливания очищенный гидроксид бериллия Be(OH)2 облучают гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 1 104 Гр до получения оксида бериллия BeO высокой химической активности.

Преимущество указанного способа заключается в возможности регулировать гранулометрический состав порошков, обеспечивать уменьшение окисных и примесных включений, улучшить микроструктуру и повысить чистоту металла.

Процесс получения компонента твердого топлива, используемого в качестве ядерного горючего - порошка урана, рассматривается на примерах 4, 5, 6.

Пример N 4.

Урановую руду сортируют, выщелачивают растворами, очищают от примесей, полученный технологический раствор в процессе осаждения гидроксида U(OH)4 облучают гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 1 102 Гр, подвергают аффинажным операциям до UO3 или U3O8, восстанавливают эти оксиды при 700oC до UO2. В прокаленный тигль индукционной печи загружают измельченную шихту-смесь двуокиси урана и кальция, вакуумируют, заполняют аргоном под давлением, нагревают в электрической печи до 1300oC и делают выдержку при 1200oC в течение 30 м. Приготовленный спек измельчают, выщелачивают уксусной кислотой, промывают слабым раствором соляной кислоты, водой и металлический порошок сушат в вакууме. Полученный уран подвергают разделению из топов до получения U235 - основного ядерного горючего.

Пример N 5 Повторяют все операции способа, описанного в примере 4, но облучение гидрооксида U(OH)4 осуществляют гамма-квантами интегральной дозой 5 104 Гр и далее по известному техпроцессу.

Пример N 6 Повторяют все операции способа, описанного в примере 4, но облучение гидроксида U(OH)4 осуществляют гамма-квантами интегральной дозой 1 106 Гр и далее по известному техпроцессу.

В табл. 2 представлены значения концентрации парамагнитных центров порошкообразного гидроксида урана U(OH)4.

Подвергнув облучению как тепловыми, так и быстрыми нитронами, полученный металлический уран расщепляют на изотопы U233, U235 и Pu239, который идет для взрывчатых устройств, причем выход оружейного плутония возрастает на 8-10%.

Получение горючего в виде двухкомпонентного топлива на основе порошкообразного алюминия и перхлората калия.

Пример N 7 Концентрированный раствор едкого калия и пропускающий через его хлор в процессе электролиза подвергают облучению гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 5 103 Гр, в результате чего получают перхлорат калия KClO3, являющийся окислителем. Полимерное связующее каучук подвергают облучению гамма-квантами той же энергией, но интегральной дозой 5 102 Гр. Горючее - порошкообразный алюминий получают путем растворения окиси алюминия в расплавленном криолите Na3AlF6 при облучении гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 5 104 Гр, из которого электролизом при температуре 950oC выделяют алюминий, а последующей переплавкой в восстановительной среде получают чистый порошок с чрезвычайно развитой и активной поверхностью. Полученные компоненты: окислитель, связующее и горючее в соотношении 60%:20%:20% смешивают между собой и методом отливки получают заряд.

Использование предлагаемого технического решения позволяет стабилизовать химический состав продуктов реакции, получать крупные заряды твердого топлива при значительно низкой склонности к возникновению трещин и повысить теплопроизводительность смесевых топлив. Малый и стабильный размер частиц порошкообразных компонентов позволяет исключить зависимость параметров горения от геометрии частиц веществ входящих в состав и увеличить тягу на 25-30% Получение твердого топлива на основе перхлората аммония и гидрида бериллия.

Пример N 8 Безводную хлорную кислоту HClO4 подвергают облучению гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 6 104 Гр и воздействием гидроокиси аммония NH4OH получают перхлорат аммония NH4ClO4 - окислитель топлива. Эфирный раствор диметил-бериллия (CH3)2Be и алюмогидрид лития LiAlH4 подвергают облучению гамма-квантами энергией 0,37 пДж и интегральной дозой 5 104 Гр и в процессе реакции получают гидрид бериллия BeH2 - компонент ракетного топлива. Полимерное связующее подвергают облучению гамма-квантами той же энергией, но интегральной дозой 5 102 Гр. Полученные компоненты: окислитель, горючее и связующее смешивают между собой в соотношении 75%:15%:10% и заполняют заряд. Предлагаемое техническое решение обеспечивает равномерность распределения компонентов твердого топлива, постоянство физико-химических и энергетических свойств. Повышение удельной тяги с 2800 до 2940 H с/кГ и стабильность горения.

Во взрывчатых веществах обработка гамма-квантами инициирует чрезвычайно высокую скорость взрывного превращения за счет сокращения индукционного периода, более полного разложения компонентов ВВ на стадиях приготовления и высокой концентрации активных частиц.

Формула изобретения

Способ получения компонентов твердого топлива и взрывчатых веществ, включающий добычу, переработку сырья, обогащение, выделение из технологического раствора порошкообразного гидроксида, очистку, прокалку, разложение до оксидов, восстановление до металлических частиц, облучение и смешивание со связующими присадками, отличающийся тем, что облучению гамма-квантами подвергают технологические растворы, соли и кислоты на стадии выделения порошкообразных веществ окислителя, металлического горючего и присадок, а также связку и горюче-связующие вещества на стадии смешения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу переработки угля, преимущественно бурого, в регионах с холодным климатом
Изобретение относится к топливоэнергетической области и может быть использовано в гидролизной, нефтяной, нефтеперерабатывающей и углехимической промышленности, а также в производствах органического синтеза для утилизации отходов

Изобретение относится к твердому топливному продукту и способу его формирования
Изобретение относится к технологии получения коксового сырья для электродной промышленности, в частности для изготовления электродов сталеплавильных печей, а также анодов, применяемых для получения алюминия путем электролиза криолит-глиноземных расплавов, и может найти применение в производстве широкого ассортимента изделий на основе конструкционных графитов различных марок
Изобретение относится к производству брикетов на основе бурого угля с пониженным выбросом оксида серы при сжигании

Изобретение относится к способам получения свободно текущих зернистых продуктов из насыщенных влагой спекшихся материалов и может быть использовано при получении топлив для сжигания в печах

Изобретение относится к способу производства угольных агломератов, в котором мелкодисперсный уголь агломерируют при высокой температуре

Изобретение относится к технологии получения твердого углеродсодержащего топлива, в частности топливных брикетов, и может использоваться для бытовых целей, в полевых условиях, на транспорте и в промышленных условиях

Изобретение относится к производству электродной продукции, а именно к прокалке углеродистых материалов для получения графитированных электродов электродуговых печей

Изобретение относится к способу или технологическому процессу обогащения и приданию инертности твердым горючим органических и неорганических материалов с разделением и предварительной классификацией (сепарацией) инертных компонентов, присутствующих в исходном материале топлива

Изобретение относится к способу или технологическому процессу обогащения и приданию инертности твердым горючим органических и неорганических материалов с разделением и предварительной классификацией (сепарацией) инертных компонентов, присутствующих в исходном материале топлива

Изобретение относится к способу или технологическому процессу обогащения и приданию инертности твердым горючим органических и неорганических материалов с разделением и предварительной классификацией (сепарацией) инертных компонентов, присутствующих в исходном материале топлива

Изобретение относится к переработке дисперсных промышленных отходов, в частности гидролизу растительного сырья и древесины, и может быть использовано при получении брикетов из технического гидролизного лигнина

Изобретение относится к составам брикетированного топлива и может быть использовано при утилизации углеводородных шламов (осадки мазута, отработанные масла и их осадки, осадки нефти и т.п.) и дисперсных углеродных отходов (торфяная и угольная крошка, порошок, древесная мука, опилки и т.п.)

Изобретение относится к области переработки дисперсных промышленных отходов, в частности деревообработки и лесохимии, и может быть использовано при производстве топливных брикетов для промышленных и коммунально-бытовых нужд
Изобретение относится к технологии производства формованного (брикетированного, экструдированного или гранулированного) твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности, частично решая при этом проблему снижения загрязнения окружающей среды отходами
Изобретение относится к технологии производства формованного (брикетированного, экструдированного или гранулированного) твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности, частично решая при этом проблему снижения загрязнения окружающей среды отходами
Изобретение относится к технологии производства формованного (брикетированного, экструдированного или гранулированного) твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности, частично решая при этом проблему снижения загрязнения окружающей среды отходами
Изобретение относится к технологии производства формованного (брикетированного, экструдированного или гранулированного) твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности, частично решая при этом проблему снижения загрязнения окружающей среды отходами

Изобретение относится к технологической обработке взрывчатых составов и направлено на повышение безопасности процесса смешения компонентов взрывчатых составов и формования изделий из них
Наверх