СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТОКОВ ОТ ГИДРОКАВИТАЦИОННОГО ВЫМЫВАНИЯ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2008 года по МПК F42B33/06 

Изобретение относится к области утилизации военной техники и может быть использовано при экологически безопасной и сохраняющей ресурсы утилизации ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) и зарядов смесевых ракетных твердых топлив (СРТТ) на основе перхлората аммония (ПХА) в качестве окислителя путем гидрокавитационного вымывания зарядов СРТТ из корпусов РДТТ в виде водной суспензии материала разрушения заряда. Преимуществом вымывания является безопасность процесса, в том числе и при работе с дефектными зарядами СРТТ. Общим недостатком работ, связанных с перхлоратом аммония, является опасность попадания его в окружающую среду и распространение по открытым и подземным водным путям на большие расстояния с загрязнением водоемов и грунтовых вод. Поэтому все работы с ПХА должны исключать сброс отходов в канализационные системы и окружающую среду.

Известны способы обработки материалов разрушения зарядов СРТТ, направленные на регенерацию и рециклирование ПХА из крупных фрагментов СРТТ, полученных разрушением (резанием) зарядов. В соответствии со способом извлечения или выщелачивания ПХА СРТТ, удаленное из РДТТ, резали на мелкие куски, которые выщелачивали в воде. Однако вследствие липкой природы СРТТ получали большие агломераты СРТТ, которые препятствовали необходимому перемешиванию воды с топливом, требуемому для эффективной экстракции окислителя. Для извлечения более 25-30 мас.% доступного окислителя агломерированное топливо требовало непрерывного растирания и резки в выщелачивающем растворе. Это требовало больших расходов времени и энергии для работы режущего инструмента при экстракции ПХА [1].

Был также предложен усовершенствованный процесс извлечения ингредиентов топлива из отходов топлива, который является экономичным, энергосберегающим и экологически приемлемым. Извлечение окислителя в соответствии с этим патентом на изобретение проводится в водной выщелачиваемой суспензии, содержащей добавки, которые модифицируют поверхность топлива, вследствие чего исключается агломерация топлива при резке и допускается суспендирование частиц в воде. Результатом является быстрое растворение ПХА и последующее отделение его от остатков топлива путем фильтрации или декантации жидкостей. ПХА удаляется из фильтрата путем охлаждения и фильтрации преципитировавшего ПХА. Полученный обедненный раствор ПХА рециклируется для извлечения далее ПХА из другой порции топлива.

Агломерация топлива предотвращается путем добавления ПАВ, который адсорбируется на поверхностях связующего, снижая липкую природу открытой поверхности. Энергия, требуемая для перемешивания топлива, суспендированного водой, была меньше 1/50 от той энергии, что требуется для перемешивания пиротехнических материалов, имеющих смоченное агломерированное топливо липкой природы и не содержащее диспергирующего агента [2].

Общим недостатком известных способов в применении к решаемой задаче является отсутствие связи между процессом вымывания топлива из корпуса РДТТ и обработкой стоков в виде очень разбавленной суспензии, которая соответствует технологии процесса разрушения топлива, требующей расхода 50-80 л воды на 1 кг извлеченного топлива. Концентрирование ПХА, выщелоченного в такой суспензии может быть очень энергозатратным и доступным только по нескольким способам, таким как выпаривание воды и вымораживание воды. Цена такого концентрирования с последующей инсинерацией может составлять до 95 и 50 долл/м³, соответственно. Кроме того, в процессе вымывания топлива должно быть учтено поступление ПХА в воду замкнутого контура, используемую для питания гидродинамических разрушающих устройств. Эта вода нуждается в периодической очистке от ПХА с тем, чтобы не происходило изменение разрушающих свойств.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ, реализованный в передвижной установке для гидроструйной очистки корпуса ракетного двигателя твердого топлива, в соответствии с которым вымываемые водой высокого давления твердые материалы в виде суспензии отводят из корпуса через массопровод коллектора, соединенного с открытым торцем очищаемого объекта. С помощью массопровода всю вымытую суспензию направляют в приемный бак для отстаивания. Жидкую фазу отбирают из верхней части приемного бака, очищают в гидроциклонах и на фильтрах, после чего ее подают в наливной бак и далее напорный бак и затем в насос высокого давления. Таким образом, создают замкнутый контур воды вымывания. Замкнутый контур подпитывают чистой водой. Из замкнутого контура отбирают воду для обратноосмотического обессоливания и затем опресненную воду возвращают в замкнутый контур, а полученную жидкую концентрированную фазу отводят в накопитель жидкой концентрированной фазы для дальнейшей загрузки в транспортировочные емкости и отправки на переработку. Концентрат твердой фазы из гидроциклонов и из нижней части приемного бака собирают в накопителе плотнофазной суспензии, снабженным диафрагменным насосом для выгрузки ее в транспортировочные емкости и отправки на переработку [3].

Недостатком принятого за прототип способа обработки является незавершенность процесса обработки, которая должна быть увязана с работой и технологическим оборудованием других предприятий, что включает ряд проблем организационного и технического характера. При транспортировке и перегрузочных операциях имеется вероятность загрязнения окружающей среды в результате проливов растворов ПХА. Обратноосмотическому обессоливанию должен подвергаться весь объем воды замкнутого контура, в который перешли все растворимые материалы из СРТТ. Это повышает нагрузку на обратноосмотическую установку, которая должна иметь три ступени очистки с максимальным давлением более 7,25 МПа.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является обработка стоков от гидрокавитационного вымывания РДТТ в виде водной суспензии твердой фазы материалов разрушения СРТТ до конечных продуктов - кристаллизованного ПХА, воды и оксида алюминия без отвода из системы в окружающую среду или канализацию каких-либо жидких сред.

Решение поставленной технической задачи было достигнуто тем, что в способе обработки стоков от гидрокавитационного вымывания заряда смесевого твердого ракетного топлива на основе перхлората аммония из ракетного двигателя твердого топлива, включающем подачу жидкости высокого давления из замкнутого водяного контура в вымывную гидрокавитационную установку, получение стоков в виде суспензии, содержащей твердую фазу из разрушенного заряда твердого топлива и жидкость водяного контура, отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура, накапливание доз твердой фазы и обратноосмотическую очистку жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура проводят непрерывно сразу после ее образования, из накопленных доз твердой фазы выщелачивают перхлорат аммония при повышенной температуре в нескольких реакторах выщелачивания периодического действия, для чего первую накопленную дозу твердой фазы загружают в первый реактор выщелачивания периодического действия и подают жидкость из замкнутого водяного контура с получением необходимой концентрации раствора в реакторе, выщелачивают перхлорат аммония, после чего разделяют твердые нерастворимые отходы выщелачивания и раствор перхлората аммония, сушат твердые нерастворимые отходы выщелачивания и уничтожают их, осуществляют кристаллизацию раствора перхлората аммония путем понижения температуры раствора, отделяют полученный кристаллический перхлорат аммония от маточного раствора и сушат его, отделенный маточный раствор и концентрат, полученный при обратноосмотической очистке жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, упаривают для балансирования их по водосодержанию, отводят в замкнутый контур воду, полученную при конденсации пара от сушки твердых нерастворимых отходов выщелачивания и кристаллического перхлората аммония, от упаривания маточного раствора и от упаривания концентрата, полученного при обратноосмотической очистке жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, каждую следующую накопленную дозу твердой фазы загружают в следующий реактор выщелачивания периодического действия и подают полученные после выщелачивания перхлората аммония из предыдущей дозы твердой фазы упаренные для балансирования по водосодержанию маточный раствор и концентрат с получением необходимой концентрации раствора в реакторе. Дозу твердой фазы, соответствующую 100-150 кг твердого топлива, накапливают за один оборот жидкости в замкнутом водяном контуре. Каждую дозу твердой фазы накапливают в течение каждого оборота жидкости замкнутого водяного контура. Отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура осуществляют на фильтрах, в центрифуге или в гидроциклонах. Твердые нерастворимые отходы выщелачивания уничтожают инсинерацией с улавливанием вредных газообразных отходов.

Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что отличительными признаками предложения являются те, в соответствии с которыми:

отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура проводят непрерывно сразу после ее образования;

из накопленных доз твердой фазы выщелачивают перхлорат аммония при повышенной температуре в нескольких реакторах выщелачивания периодического действия;

первую накопленную дозу твердой фазы загружают в первый реактор выщелачивания периодического действия и подают жидкость из замкнутого водяного контура с получением необходимой концентрации раствора в реакторе;

отделенный маточный раствор и концентрат, полученный при обратноосмотической очистке жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, упаривают для балансирования их по водосодержанию;

отводят в замкнутый контур воду, полученную при конденсации пара от сушки твердых нерастворимых отходов выщелачивания и кристаллического перхлората аммония, от упаривания маточного раствора и от упаривания концентрата, полученного при обратноосмотической очистке жидкости замкнутого водяного контура от «перхлората аммония;

каждую следующую накопленную дозу твердой фазы загружают в следующий реактор выщелачивания периодического действия и подают полученные после выщелачивания перхлората аммония из предыдущей дозы твердой фазы упаренные для балансирования по водосодержанию маточный раствор и концентрат с получением необходимой концентрации раствора в реакторе.

Сущность изобретения будет более понятна из рассмотрения чертежа, где представлена блок-схема движения массовых потоков между аппаратами, и из следующего описания примера исполнения изобретения.

Как показано на чертеже, способ обработки стоков относится к вымывной установке 1, разрушение СРТТ в которой осуществляется с использованием воды высокого давления, поступающей в нее по линии 2 из группы 3 аппаратов подготовки воды. Группа 3 включает фильтры улавливания мелких примесей, насосы высокого давления, напорные баки, накопители воды, теплообменники, арматуру и другие элементы, необходимые для функционирования контура воды. Далее контур воды содержит массопровод 4 от вымывной установки 1 к первому сепаратору 5. Первый сепаратор 5 предназначен для отделения твердой фазы разрушенного СРТТ от воды с ПХА, поступившей в нее при разрушении заряда. Контур воды замкнут линией 6, имеющей отвод по линии 7 на обратноосмотическую установку 8 очистки воды от ПХА. Очищенная вода поступает обратно в замкнутый водяной контур по линии 9. Концентрат ПХА из обратноосмотической установки отводят по линии 10 в упариватель 11. Сепаратор 5 имеет выход для твердой фазы в транспортный ковш 12 для накопления дозы влажной твердой фазы. С помощью ковша 12 дозу твердой фазы транспортируют к приемной воронке 13 одного из реакторов выщелачивания периодического действия 14. Число реакторов 14 определяется массой вымываемого заряда твердого топлива, временем выщелачивания твердой фазы в реакторе, временем оборота жидкости в замкнутом водяном контуре и временем накопления дозы. Предпочтительно иметь равные времена оборота жидкости и накопления дозы. По линии 15 реактор выщелачивания периодического действия 14 соединен с упаривателем 11 маточного раствора от кристаллизатора и концентрата от обратноосмотической установки 8. Реактор выщелачивания периодического действия 14 снабжен лопастной мешалкой и рубашкой обогрева. Выход реактора выщелачивания периодического действия обогреваемым гибким шлангом 16 соединен с приемной воронкой второго сепаратора 17. Обогреваемый второй сепаратор 17 предназначен для разделения твердых нерастворимых отходов выщелачивания и концентрированного раствора ПХА. Твердые нерастворимые отходы выщелачивания по линии 18 отводят в сушилку 19 предпочтительно горячим воздухом в режиме взвешенного слоя. Горячий концентрированный раствор ПХА по линии 20 направляют в кристаллизатор 21. Кристаллизатор снабжен рубашкой охлаждения для снижения температуры раствора и выделения кристаллического ПХА. Кристаллический ПХА по линии 22 отводят в сушилку 23 и затем на затаривание и отправку на склад. Линиями 24, 25 и 26 сушилки 19 и 23 и упариватель 11 соединены с конденсатором 27, выход которого линией 28 соединен с группой 3 аппаратов подготовки воды. Линией 29 с точкой подвода концентрата от обратноосмотической установки 8 по линии 10 кристаллизатор 21 соединен с упаривателем 11.

Пример. В соответствии с проектом, вымывная гидрокавитационная установка предназначена для удаления зарядов СРТТ из корпусов РДТТ диаметром 300 мм. СРТТ состоит в основном из 80 мас.% ПХА и 20 мас.% алюминизированного горючего-связующего (ГС). Расход воды высокого давления составляет около 8 кг/с. Поскольку удельный расход воды на вымывание находится на уровне 50-80 кг/с на 1 кг топлива, то при таком расходе получается производительность по размыву топлива 0,1 кг/с. По поверхности торца заряда может быть расположено до 8 струйных сопел вымывания. Число струйных сопел ограничено допустимой мощностью насосов высокого давления, поскольку удельный расход энергии на вымывание составляет 2-3 МДж/кг топлива в зависимости от механических свойств топлива. За 1000 с вымывается 100 кг СТРТ, что вместе с необходимой для выщелачивания ПХА водой составит массу 150-200 кг в зависимости от конечной концентрации раствора. Из вымывной гидрокавитационной установки 1 по линии 4 водная суспензия из твердой фазы разрушенного заряда и жидкости замкнутого водяного контура поступает в первый сепаратор 5. Твердую фазу материалов разрушения непрерывно отделяют от жидкости замкнутого водяного контура, например, на фильтре, в центрифуге, в гидроциклоне или в ином аппарате. Ускоренное отделение воды от твердой фазы снижает поступление ПХА в жидкость замкнутого водяного контура, снижает нагрузку на обратноосмотическую установку очистки воды и повышает выход ПХА. Для набора дозы, эквивалентной 100 кг СТРТ, за один оборот воды в замкнутом водяном контуре требуется объем жидкости в замкнутом водяном контуре около 8000 кг. По результатам экспериментов известно, что при разрушении заряда в жидкость замкнутого контура поступает около 20% ПХА из извлеченного СТРТ. В этом случае в транспортировочном ковше 12 получают первую дозу твердой фазы состава:

ПХА64 кгГС20 кгВода84 кгПХА, поступивший с водой0,168 кг

Для получения раствора с насыщенной концентрацией ПХА 600 г/кг воды в реакторе необходимо иметь 106,95 кг воды. Для первой дозы твердой фазы дополнительную воду в количестве 22,95 кг с содержанием ПХА 0,046 кг отбирают из замкнутого водяного контура через сепаратор 5. В первый реактор 14-1 загружают первую дозу твердой фазы и воду. С помощью приборов контролируют концентрацию ПХА в жидкости замкнутого водяного контура и массу дозы твердой фазы. Реактор 14-1 нагревают примерно до 65°С и содержимое интенсивно перемешивают. Концентрация ПХА в насыщенном растворе при температуре около 65°С составляет примерно 600 г/кг воды. Содержание воды в твердой фазе может отличаться от расчетного (50:50) и отклонения учитывают при расчете добавляемой воды.

После выщелачивания в течение 30-40 мин нагретую смесь по обогреваемому шлангу 16 подают во второй сепаратор 17, в котором отделяют горячий концентрированный раствор ПХА от твердых нерастворимых отходов выщелачивания в виде продукта состава:

ГС20 кгВода20 кгПХА от концентрированного раствора12 кг.

Отделенные твердые нерастворимые отходы выщелачивания по линии 18 направляют в сушилку 19, предпочтительно нагретым воздухом в режиме взвешенного слоя. Высушенные твердые нерастворимые отходы выщелачивания подают в инсинератор (не показан). При отмывке от ПХА горение ГС становится менее интенсивным и потребует большего расхода воздуха и горючего газа. Водяной пар из сушилки 19 отводят в конденсатор 27 для последующей подачи конденсированной чистой воды в замкнутый водяной контур через группу 3 аппаратов подготовки воды.

Горячий концентрированный раствор ПХА из второго сепаратора 17, содержащий 52,214 кг ПХА в 86,95 кг воды, по линии 20 подают в кристаллизатор 21, где после поступления раствора ПХА понижают температуру от 65°С до 10-15°С. Выделившийся и преципитировавший влажный кристаллический ПХА в количестве 44,962 кг вместе с водой 39,097 кг отделяют и по линии 22 направляют в сушилку 23. Полученный сухой кристаллический ПХА затаривают и отвозят на склад для хранения до востребования. Образовавшийся при сушке водяной пар по линии 25 отводят в конденсатор 27 для последующего ввода полученной при конденсации чистой воды в замкнутый водяной контур через группу 3 аппаратов подготовки воды. Оставшийся в кристаллизаторе 21 маточный раствор с концентрацией ПХА на уровне 150 г/кг воды через тройник на линии 29 соединяют с концентратом, полученным от обратноосмотической установки, и упаривают до содержания воды, требуемого для работы следующего реактора 14-2 выщелачивания периодического действия.

В реактор 14-2 выщелачивания периодического действия после второго оборота воды замкнутого контура загружают содержимое транспортировочного ковша 12 состава:

ПХА64 кгАлюминизированное горючее-связующее20 кгВода84 кгПХА из воды замкнутого контура0,336 кгПХА из маточного раствора7,178 кг

Итого, в реактор 14-2 выщелачивания периодического действия загружают 71,514 кг ПХА. Для получения выщелоченного раствора с концентрацией 600 г/кг воды потребуется 119,19 кг воды. При наличии уже 84 кг воды в дозе твердой фазы необходимо добавить 35,19 кг воды маточного раствора. Упаривание в упаривателе 11 исходного маточного раствора с содержанием 7,178 кг ПХА в 47,853 воды до содержания воды 35,19 кг дает раствор с содержанием 204 г/кг воды, который также загружают в реактор 14-2. Образовавшийся при упаривании пар по линии 24 отводят в конденсатор 27 и далее по линии 28 для ввода в замкнутый контур через группу 3 аппаратов подготовки воды.

В течение первых нескольких оборотов жидкость замкнутого водяного контура обратноосмотическую установку не включают, поскольку концентрация ПХА в контуре очень мала, на уровне менее 1%. Поступление чистой воды от конденсирования пара на уровне 76 кг мало сказывается на концентрации ПХА в массе жидкости замкнутого водяного контура 8000 кг.

Рециклирование маточного раствора стало возможным за счет добавления воды после первого оборота из замкнутого контура в реактор 14-1.

Отделением жидкости замкнутого водяного контура от твердой фазы стоков сразу после ее образования обеспечивается пониженное поступление и накопление ПХА в жидкости замкнутого водяного контура. За счет этого снижаются требования к режимам работы установки обратноосмотической очистки. Обратноосмотическая установка должна иметь резерв производительности для компенсации возможных нештатных скачков концентраций ПХА, возникающих вследствие структурных изменений в вымываемых зарядах СРТТ, например, появления трещин, отслоений, отломов и других дефектов, которые при вымывании приводят к увеличению поверхностей контакта СРТТ с жидкостью, путем поддержания концентраций ПХА в жидкости замкнутого водяного контура на уровне, допустимом для эффективного вымывания СРТТ. Это позволяет сохранить заданный непрерывный технологический процесс вымывания заряда СТРТ.

В штатном режиме пониженного накопления ПХА обратноосмотическую очистку осуществляют по потребности в удалении накопленного ПХА, для чего достаточно части номинальной производительности, эквивалентной части объема жидкости замкнутого водяного контура. Отобранная из контура для обратноосмотической очистки часть жидкости может соответствовать объему жидкости, отделенной от суспензии накопленной дозы твердой фазы. Поскольку обратноосмотическая установка имеет высокое энергопотребление, то за счет частичного ее использования сокращаются эксплуатационные затраты и удешевляется утилизация РДТТ.

При массе СРТТ в РДТТ менее 1000 кг включения обратноосмотической установки не потребуется, т.к. концентрация ПХА в замкнутом водяном контуре в предельном случае повысится до 2%. Очистку проводят в период между снятием одного РДТТ и постановкой для вымывания другого РДТТ. Полученный концентрат по частям добавляют в реакторы выщелачивания с балансированием каждый раз содержания воды, добавляемой в реактор выщелачивания.

В других случаях с вымыванием зарядов СРТТ большей массы предпочтительно выполнять обратноосмотическую очистку после каждого пятого оборота воды замкнутого водяного контура.

Результаты оценочных расчетов сведены в таблицу. Видно, что после запуска процесса обработки стоков из исходного состояния выход продуктового ПХА быстро приближается к постоянной величине на уровне несколько более 52,6 кг.

Использование вместо периодического отделения доз влажной твердой фазы загрузки влажной твердой фазы в один накопитель для всего заряда усложняет последующую обработку большой массы материала, ухудшает перемешивание и увеличивает время обработки, поскольку отношение площади нагрева или охлаждения к внутреннему объему с ростом объема уменьшается.

В патенте-аналоге [2] заявлено применение в реакторах выщелачивания добавок ПАВ для лучшего диспергирования твердой фазы. Проведенные эксперименты по разрушению зарядов СРТТ после снятия РДТТ с эксплуатации показали, что СРТТ после 20 и более лет эксплуатации по адгезионным и механическим свойствам отличается от нового СРТТ. Материалы разрушения при нахождении в воде не агломерируют и не наволакиваются на мешалку. Наволакивание обнаруживается только на поверхности жидкости, если имеет место всплывание твердой фазы. Тем не менее, допустимо применение ПАВ, специфических для каждого СРТТ.

ТаблицаХарактеристикаПорядковый номер оборота воды в замкнутом контуре1234Загрузка дозы в реактор по линии 13    ПХА64646464ГС20202020Вода84848484ПХА с водой замкнутого контура0,1680,3360,5040,672Загрузка в реактор по линии 15    ПХА0,046^*)7,1788,18328,3438Вода22,95^*)35,1937,145337,693Содержание компонентов после отделения ГС по линии 18    ПХА52,1459,51460,687261,0158Вода86,9599,19101,1453101,693Выход кристаллизованного продукта по линии 22 состава    ПХА39,097444,635545,51645,7618Вода39,097444,635545,51645,7618ПХА с водой5,86466,69536,82746,8643Итого: ПХА44,96251,330852,343452,6261Маточный раствор на выходе кристаллизатора 21 состава    ПХА7,1788,18328,34388,3896Вода47,852654,554555,629355,9312Упаривание воды рецикла:    - пар по линиям 24,25,2676,7782,044783,452383,6437- подача воды по линии 15 в следующий реактор35,1937,145337,69338,0493ГС - алюминизированное горючее-связующее; ПХА - перхлорат аммония
^*) - загрузка из замкнутого водяного контура через сепаратор.

Применение единых сепараторов, кристаллизаторов, сушилок для всей серии реакторов выщелачивания позволяет повысить коэффициент использования этих аппаратов.

Концентрацию горячего насыщенного раствора ПХА выбирают в диапазоне от 250 г/кг воды до 800 г/кг воды. В патенте-аналоге [2] показана техническая применимость для ПХА такого изогидрического метода кристаллизации. Однако повышение концентрации, и, соответственно, температуры ведет к росту тепловых потерь. При снижении концентрации увеличиваются объемы реакторов и других аппаратов, что приводит к росту капитальных затрат.

Замыкание пароотводов сушильных аппаратов и упаривателя на конденсатор пара с последующим отводом полученной воды в замкнутый водяной контур позволяет исключить выход аэрозолей ПХА в атмосферу.

Способ обработки стоков по настоящему предложению пригоден для работы совместно с другими установками вымывания СТРТ, например, из более крупных РДТТ с массами зарядов от 1 до 25 т. При этом производительность по вымыванию будет мало увеличиваться вследствие ограничений по мощности насосов. В рассмотренном примере производительность составляет 360 кг/ч. При такой производительности круглосуточная работа позволит обработать все стоки от наиболее крупного заряда в 25 т примерно за 70 час с 252 загрузками доз влажной твердой фазы в реакторы выщелачивания.

Отсутствие жидкофазных стоков и затаривание твердого ПХА в металлические барабаны на месте его выделения позволяет обеспечить экологическую чистоту комплекса ликвидации РДТТ без применения сложных и низкопроизводительных способов очистки промышленных сточных вод типа улавливания на ионитах, на активированном угле и т.п.

Источники информации

1. US 3451789 (McIntosh)

2. US 4198209 (Frosh et al.)

3. RU 2195629, 2002.

Изобретение относится к области утилизации зарядов ракетных двигателей твердого топлива. Способ обработки стоков от гидрокавитационного вымывания заряда смесевого твердого ракетного топлива на основе перхлората аммония из ракетного двигателя твердого топлива включает подачу жидкости высокого давления из замкнутого водяного контура в вымывную гидрокавитационную установку, получение стоков в виде суспензии, содержащей твердую фазу из разрушенного заряда твердого топлива и жидкость замкнутого водяного контура, отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура, накапливание доз твердой фазы и обратноосмотическую очистку жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония. Из накопленных доз твердой фазы выщелачивают перхлорат аммония при повышенной температуре в нескольких реакторах выщелачивания периодического действия. Каждую следующую накопленную дозу твердой фазы загружают в следующий реактор выщелачивания периодического действия и подают полученные после выщелачивания перхлората аммония из предыдущей дозы твердой фазы упаренные для балансирования по водосодержанию маточный раствор и концентрат с получением необходимой концентрации раствора в реакторе. Изобретение обеспечивает экологическую чистоту процесса ликвидации зарядов ракетных двигателей. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ обработки стоков от гидрокавитационного вымывания заряда смесевого твердого ракетного топлива на основе перхлората аммония из ракетного двигателя твердого топлива, включающий подачу жидкости высокого давления из замкнутого водяного контура в вымывную гидрокавитационную установку, получение стоков в виде суспензии, содержащей твердую фазу из разрушенного заряда твердого топлива и жидкость замкнутого водяного контура, отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура, накапливание доз твердой фазы и обратноосмотическую очистку жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, отличающийся тем, что отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура проводят непрерывно сразу после ее образования, из накопленных доз твердой фазы выщелачивают перхлорат аммония при повышенной температуре в нескольких реакторах выщелачивания периодического действия, для чего первую накопленную дозу твердой фазы загружают в первый реактор выщелачивания периодического действия и подают жидкость из замкнутого водяного контура с получением необходимой концентрации раствора в реакторе, выщелачивают перхлорат аммония, после чего разделяют твердые нерастворимые отходы выщелачивания и раствор перхлората аммония, сушат твердые нерастворимые отходы выщелачивания и уничтожают их, осуществляют кристаллизацию раствора перхлората аммония путем понижения температуры раствора, отделяют полученный кристаллический перхлорат аммония от маточного раствора и сушат его, отделенный маточный раствор и концентрат, полученный при обратноосмотической очистке жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, упаривают для балансирования их по водосодержанию, отводят в замкнутый контур воду, полученную при конденсации пара от сушки твердых нерастворимых отходов выщелачивания и кристаллического перхлората аммония, от упаривания маточного раствора и от упаривания концентрата, полученного при обратноосмотической очистке жидкости замкнутого водяного контура от перхлората аммония, каждую следующую накопленную дозу твердой фазы загружают в следующий реактор выщелачивания периодического действия и подают полученные после выщелачивания перхлората аммония из предыдущей дозы твердой фазы упаренные для балансирования по водосодержанию маточный раствор и концентрат с получением необходимой концентрации раствора в реакторе.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозу твердой фазы, соответствующую 100-150 кг твердого топлива, накапливают за один оборот жидкости в замкнутом водяном контуре.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую дозу твердой фазы накапливают в течение каждого оборота жидкости замкнутого водяного контура.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение твердой фазы суспензии от жидкости замкнутого водяного контура осуществляют на фильтрах, в центрифуге или в гидроциклонах.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые нерастворимые отходы выщелачивания уничтожают инсинерацией с улавливанием вредных газообразных отходов.