СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СМЕСЕВЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ, СОДЕРЖАЩИХ ПЕРХЛОРАТ АММОНИЯ, ИЗ КОРПУСОВ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 1996 года по МПК F42D5/04 F42B33/06 

Изобретение относится к способам извлечения смесевых твердых топлив, содержащих перхлорат аммония, из корпусов ракетных двигателей, и может быть использовано в процессах уничтожения ракет и переработки бракованных двигателей.

Известен способ удаления из корпусов ракетных твердых топлив методом сжигания /1/. Его основным недостатком является преобразование при сжигании твердых веществ топлива в газообразные вещества, сопровождающееся не менее чем 1000-кратным увеличением объема продуктов сгорания по отношению к исходному объему топлива. В результате ценные компоненты переводятся в опасные для окружающей среды кислые газы и аэрозоль твердых частиц, что при сжигании больших двигателей требует значительных затрат на нейтрализацию и очистку, больших расходов газообразных продуктов сгорания. Помимо названных недостатков затруднена также переработка бракованных двигателей с полостями и отслоениями внутри корпуса, т.к. при сжигании таких изделий поверхность горения может внезапно резко увеличиться, что может привести к взрыву.

Известен способ извлечения из корпусов смесевых ракетных твердых топлив, содержащих перхлорат аммония путем струйного размыва сжиженным аммиаком /2/, находящимся в околокритическом состоянии.

В такой среде растворимость перхлората аммония превышает в 12 раз его растворимость в воде при аналогичных условиях. Недостатком способа является необходимость поддержания в системе со сжиженным газом высокого давления (400-500 атм), что делает способ опасным и дорогостоящим при переработке больших двигателей.

Наиболее близким способом извлечения из корпусов смесевых ракетных твердых топлив к предлагаемому является разрушение топлив струями высокого давления с использованием горячей воды /3/. Топливо разрушается на куски, с поверхности которых частично растворяется перхлорат аммония и удаляется вместе с ними в водном растворе. Вода подогревается до 77^oС для увеличения растворимости перхлората аммонии, т.к. на входе в двигатель в воде содержится более 12 г перхлората аммония на 100 г воды.

Можно назвать следующие недостатки данного способа.

Ограниченная растворимость перхлората аммония в воде приводит к необходимости обработки больших количеств водного раствора перхлората.

Недостаточная безопасность процесса, т.к. интенсивному воздействию подвергается топливо с практически первоначальной концентрацией перхлората аммония.

При струйной резке образуются крупные куски топлива, поэтому лишь небольшая часть перхлората аммония слоев топлива, находящихся на певерхности, переходит в водный раствор, а перхлорат аммония более глубоких слоев остается недоступным для растворения.

В ряду недостатков следует также назвать необходимость использования дорогостоящей насосной станции высокого давления.

Задачей предлагаемого способа является уменьшение количества водного раствора перхлората аммония и повышение безопасности процесса извлечения смесевых твердых топлив из корпусов ракетных двигателей.

Поставленная задача достигается тем, что извлечение из корпусов смесевых ракетных твердых топлив, содержащих перхлорат аммония, с использованием водного раствора при разрушении топлива и удалении из корпуса твердых остатков и растворенных компонентов осуществляется при помощи водного раствора, в состав которого входит гидроксид натрия, способствующий растворению перхлората аммония из поверхностного слоя топлива, подвергающегося механическому разрушению. Под механическим разрушением топлива понимается разрушение при помощи устройств типа щеток, скребков, истирающих поверхностей и т.п.

Введение в состав раствора гидроксида натрия повышает растворимость перхлората аммония, т.к. часть его переходит в значительно более растворимый перхлорат натрия. Это позволяет уменьшить объемы раствора.

Присутствие гидроксида натрия ускоряет растворение зерен перхлората аммония из поверхностных слоев топлива. Это приводит к уменьшению механической прочности поверхностных слоев заряда и снижает его чувствительность к механическому воздействию.

Использование механического способа удаления позволяет без интенсивного воздействия разрушать ослабленные поверхностные слои с образованием крошки размером 0,1 3 мм и практически полностью растворить перхлорат аммония из заряда топлива.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Двигатель помещается в технологический модуль, производится монтаж механической системы разрушения топлива, внутренний объем модуля заполняется водным раствором, содержащим гидроксид натрия. Из поверхностных слоев топлива начинается интенсивное растворение зерен перхлората аммония, включается механическая система и начинается разрушение ослабленных поверхностных слоев топлива.

В результате образуются водный раствор перхлората аммония и крошка из твердых остатков топлива.

В ходе процесса возможно непрерывное или периодическое удаление раствора и крошки.

Процесс осуществляется до полного извлечения твердых топлив с содержанием перхлората аммония 50 мас. из корпусов ракетных двигателей. Масса каждого двигателя 100 кг.

1. а. Двигатель помещается в технологический модуль, снабженный системой струйной резки топлива горячей водой. Эффект резки обеспечивается нагнетанием воды в форсунки под давлением около 400 атм. Температура воды 75^oС. Производится разрушение топлива слоями толщиной около 20 мм.

1. б. Двигатель помещается в технологический модуль, снабженный системой механического разрушения топлива. В модуль подается вода с температурой 25^oС и включается система разрушения топлива. Удаление ослабленных слоев осуществляется с торца двигателя.

Твердые остатки представляли собой крошку размером 0,5 1,5 мм.

1.в. Двигатель помещается в технологический модуль, снабженный механической системой разрушения топлива по п.1.б. В модуль подается водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 130 г/л. Температура процесса 20-15^oС.

Твердые остатки представляли собой крошку размером 0,5 1,0 мм.

Из топлива было извлечено около 98% от первоначального количества перхлората аммония.

В таблице показаны сравнительные данные по объемам раствора перхлората аммония, получающимся при извлечении топлива из корпусов ракетных двигателей с использованием способов 1 а-в.

Представлены также данные по количеству перхлората аммония, перешедшего в раствор в процессе извлечения топлива.

Из представленных данных видно, что способ 1.в с использованием раствора гидроксида натрия и механическим разрушением ослабленных поверхностных слоев топлива обеспечивает меньший объем раствора и большую безопасность процесса.

Эффективность предложенного способа показана на примере 2.

Пример 2. Эксперимент проведен в условиях, аналогичных примеру 1.в. В модуль подается 100 л раствора с содержанием гидроксида натрия 250 г/л.

Длительность извлечения топлива из корпуса составила около 4,5 ч. Остатки представляли собой крошку размером 0,2 1,0 мм.

Из топлива было растворено около 99,5% от первоначального количества перхлората аммония.

Таким образом, предложенный способ извлечения смесевых твердых топлив, содержащих перхлорат аммония, из корпусов ракетных двигателей позволяет уменьшить количество водного раствора и повысить безопасность процесса.

Использование в ракетостроении в процессах уничтожения ракет и переработки бракованных двигателей. Сущность изобретения: для уменьшения количества водного раствора перхлората аммония и повышения безопасности процесса извлечения твердых топлив, содержащих перхлорат аммония, из корпусов ракет извлечение осуществляют с использованием водного раствора, в который вводят гидроксид натрия. Поверхностные ослабленные слои топлива подвергают механическому разрушению. 1 табл.

Способ извлечения смесевых твердых топлив, содержащих перхлорат аммония, из корпусов ракетных двигателей с использованием водного раствора при разрушении топлива и удалении из корпуса твердых остатков и растворенных компонентов, отличающийся тем, что в состав водного раствора вводят гидрооксид натрия, способствующий растворению перхлората аммония из поверхностного слоя топлива, подвергающегося механическому разрушению.