AT404831B - Aufbereitung wasserhaltiger sprengstoffschlämme - Google Patents

Description

AT 404 831 B

Bei der Herstellung, Verarbeitung und Vernichtung von Sprengstoffen fallen wasserhaltige Sprengstoffschlämme mit Korngrößen zwischen 2 um und 2000 um und mit Wassergehalten von 10 bis 20 % bezogen auf das Trockengewicht an, bei denen die Sprengstoffkomponente aus Trinitrotoluol (TNT), Hexogen (RDX), RDX/Wachs, Octogen (HMX), HMX-Wachs, TNT/RDX-Wachs (Comp. B), TNT/HMX-Wachs (Octole), TNT/Aluminium, TNT/RDX/Aluminium, Pentaerythrittetranitrat (PETN), PETN/TNT, Tetryl, Te-tryl/Wachs oder ihren Gemischen oder mit Inertstoffen besteht oder als Nitrocellulosepulver vorliegt. Diese Sprengstoff-Wasser-Gemische entstehen z.B. bei der Herstellung der Sprengstoffe als das gewünschte Produkt, wie auch als Bodensätze in Abwasserschikanen, bei der Behandlung von Abluft durch Wäsche mit Wasser, bei der mechanischen Bearbeitung von Ladungen, durch Ausfällen aus Lösungen aus organischen Lösungsmitteln mit Wasser oder bei der Auswaschung von Sprengstoff und Treibmitteln aus Munition oder Raketentreibsätzen. Während für den normalen Umgang mit diesen Stoffen eine Befeuchtung mit Wasser, sei es als gezielt eingestellte Mischung definierter Zusammensetzung, sei es als Abfall aus den verschiedenen Stufen der Herstellung, Verarbeitung und Vernichtung eine wünschenswerte, die Sicherheit beim Umgang mit diesen Stoffen erhöhende Maßnahme darstellt, z.B. NC-, TNT-, PETN- oder RDX-wasserfeucht, und sogar die einzige Form darstellt, in der diese Stoffe in den Handelgebracht werden dürfen, ist dieser Wassergehalt in Sprengstoffmischungen eine gravierende Behinderung bei der thermischen Vernichtung dieser Stoffe.

Wasserhaltige Sprengstoffe in Treibmitteln brennen nicht mehr unter den Bedingungen des Abbrandes auf dem Brandplatz selbsttätig ab. Diese wasserhaltigen Sprengstoffe sind sowohl als Bahn oder für einen Abbrand im Holzkohlenfeuer ausgelegt, nur schwer bzw. gar nicht mit dem für trockene Sprengstoffe üblichen Bedingungen in Brand zu setzen. Gelingt es trotzdem, einen sich selbst erhaltenden Abbrand zu erzeugen, verbrennen diese wasserhaltigen Sprengstoffe im Gegensatz zu den trockenen Stoffen sehr viel langsamer und sehr oft unvollständig, so daß die zurückbleibende Asche an Menge stark zunimmt und aus einem Gemisch von Pyrolysekohle, teilverbrannten Rückständen und unverbrannten Stoffen bestehen.

Weil seine Zusammensetzung und Eigenschaften unbekannt sind, besitzt ein solches Rückstandsgemisch, ein sehr hohes Gefährdungspotential bei weiteren Behandlungsmaßnahmen, die noch zur vollständigen Vernichtung notwendig sind (z.B. eine weitere Verbrennung).

Wird ein energiereiches Stützfeuer verwendet, um die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden, kann es umgekehrt zu unkontrollierten Austrocknungen mit Verpuffung kommen.

Sollen diese wasserhaltigen Gemische auf dem Brandplatz oder in ähnlichen Einrichtungen, wie z.B. dem gefaßten Brandplatz der Anmelderin (DE-A-38 22 648), verbrannt werden, müssen sie so konditioniert werden, daß anschliessend ein ordnungsgemäßer und vollständiger Abbrand möglich ist.

Hauptziel dieser Konditionierungsmaßnahmen ist es, den Wassergehalt vor Auslegung zum Abbrand auf dem Brandplatz so zu reduzieren, daß der Abbrand nicht mehr verzögert, behindert oder sogar verhindert wird.

Dies kann z.B. durch Trocknung erfolgen. Die Trocknung von Schlämmen mit Korngrößen zwischen 2 und 2000 um ist aufwendig, weil das Wasser durch Kapillarwirkung festgehalten wird. Außerdem können Krusten gebildet werden, die gebrochen werden müssen und vor allem können Stäube entstehen, die aufgrund ihrer Feinheit aufwirbeln und sich damit unkontrolliert verteilen können und eine hohe Neigung zu elektrostatischer Aufladung haben. Trockene Sprengstoffpulver besitzen ein hohes Gefährdungspotential und Ziel vieler Maßnahmen bei Produktion, Verarbeitung und Vernichtung ist es, ihre Bildung zu vermeiden.

Eine weitere Möglichkeit stellt die Komvergrößerung dar. TNT-haltige Schlämme werden z.B. durch Erwärmen auf über 80* G aufgeschmolzen und so granuliert (z.B. durch Eingießen in kaltes Wasser etc.), daß ein Granulat mit einer Korngröße von 1 bis 20 mm entsteht, dessen Restgehalt an Wasser (Restfeuchte), den Abbrand nicht mehr behindert und das im trockenen Zustand nicht mehr staubt.

Diese Technik ist nur mit gießfähigen Sprengstoffen wie TNT oder TNT-haltigen Gemischen möglich und aufwendig, da bei Temperaturen über 80 * C gearbeitet wird und zusätzlich beträchtliche Mengen sprengstoffhaltiger Abwässer entstehen, die behandelt werden müssen.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, die vorstehend geschilderten Nachteile bei der Aufbereitung wasserfeuchter Sprengstoffschlämme zum Zwecke der Verbrennung zu vermeiden und eine Methode zu schaffen, die universell für alle wasserhaltigen Sprengstoffschlämme verwendbar ist.

Es wurde gefunden, daß der Wassergehalt von wasserhaltigen Sprengstoffschlämmen durch Behandlung mit einer dafür geeigneten organischen Flüssigkeit bei Raumtemperatur (20 - 25 * C), und wenn nötig, unter Zuhilfenahme eines die Umnetzung (flushen) fördernden oberflächenaktiven Mittels, so erniedrigt werden kann, daß die resultierenden Granulate oder Pasten wie reine Sprengstoffe auf dem Brandplatz verbrannt werden können. Nötigenfalls kann in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Gemisch bei Temperaturen bis zu etwa 100* C, aber unterhalb der Schmelzpunkte der zu behandelnden Sprengstoffe gearbeitet werden, um die Freisetzung des Wassers und die Umnetzung des Sprengstoffes mit organischen 2

AT 404 831 B Lösungsmitteln zu beschleunigen. Die so erhaltenen Gemische aus Sprengstoff und organischen Lösungsmitteln können je nach der eingesetzten organischen Flüssigkeit, außer der Verbrennung, auch anderen Zwecken zugeführt werden.

Durch die Behandlung mit organischen Flüssigkeiten wird das im Schlamm gebundene Wasser zu mehr als 90 % freigesetzt und kann abgetrennt werden. Eine Staubbildung wird verhindert und durch die Wahl geeigneter organischer Flüssigkeiten ist eine Phlegmatisierung der gebundenen Sprengstoffpartikel wie mit dem Wasser möglich.

Im Vergleich zur Umschmelzung in heißem Wasser (90 - 100 * C) erfolgt die Behandlung bevorzugt bei Raumtemperatur und die Abwassermenge ist auf das zunächst im Schlamm gebundene Wasser beschränkt.

Dieses Abwasser enthält neben den entsprechend ihrer Löslichkeit bei Raumtemperatur gelösten Sprengstoffen noch die verwendete organische Flüssigkeit entsprechend ihrer Löslichkeit und kann einer dem Stand der Technik entsprechenden Behandlung, z.B. mit Aktivkohle, vor Abgabe an einen Vorfluter unterzogen werden.

An die organischen Flüssigkeiten, die für die erfindungsgemäße Entwässerung und Kaltgranulierung von Sprengstoffschlämmen eingesetzt werden, sind folgende Anforderungen zu stellen: - geringe Flüchtigkeit bei Raumtemperatur, - keinen oder nur einen sehr schwachen Eigengeruch, - sehr geringe bzw. gar keine Toxizität, - möglichst geringe Löslichkeit in Wasser, - phlegmatisierende Wirkung für den Sprengstoff, - möglichst geringe Löslichkeit für den zu bearbeitenden Sprengstoff. - Sie sollen zu einem Granulat bzw. einer Paste führen, die gut handhabbar und leicht verarbeitbar ist, - beim Abbrand wenig Schadstoffe bilden und den Abbrand fördern (Energieträger wie z.B. Heizöl), - kein Chlor enthalten, - preiswert und gut verfügbar sein.

Grundsätzlich sind alle Weichmacher aus der kunststoffverarbeitenden Industrie und alle Binder, die bei der Herstellung von "plastic bonded explosives" (PBX) eingesetzt werden, geeignet. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Estern der Phthalsäure wie z.B. Dibutylphthalat (DBP) oder Dioctylphthalat (DOP), reiner aliphatischer Ester oder reiner aliphatischer Kohlenwasserstoffe, wie Paraffinöl.

Die resultierenden Granulate bzw. Pasten sollen leicht verarbeitbar sein.

Das Verhältnis von organischer Flüssigkeit zu trockenem Sprengstoff wird so gewählt, daß sowohl die Verarbeitung in dafür geeigneten Mischeinrichtungen, wie z.B. Kneter, ohne großen Energieaufwand möglich ist und daß ein leicht zu handhabendes Granulat oder eine knetbare Paste gebildet wird und daß nach einer ausreichenden Bearbeitungszeit, das ursprünglich im Schlamm enthaltene Wasser so abgeschieden wird, daß es leicht abgetrennt werden kann. Eine Rückemulgierung des Wassers in das entstehende Produkt durch zu intensives Kneten bzw. die Bildung hochviskoser Flüssigkeiten muß vermieden werden. Günstig ist eine Menge von 5 bis 20 % organischer Flüssigkeit bezogen auf den Sprengstoff. Das genaue Verhältnis hängt von der eingesetzten organischen Flüssigkeit und dem zu behandelnden wasserfeuchten Sprengstoffgemisch ab. Beim Einsatz von Dibutylphthalat (DBP) ist ein Verhältnis von 5 bis 10 % Weichmachern zur Trockensubstanz optimal. Eine solche Mischung läßt sich bei Raumtemperatur gut verarbeiten und es werden 90 bis 95 % des im Sprengstoffschlamm abgeschiedenen Wassers abgetrennt. Die Mischung aus Sprengstoff und DBP brennt auf dem Brandplatz ohne zusätzliche Maßnahmen wie ein reiner Sprengstoff ab.

Beispiel 1 3 kg eines wasserfeuchten Sprengstoffschlammes aus der Ausdüsung von Geschossen mit einem FeststoffanteiI von 62,5 % Sprengstoff (Comp. B) und einer Restfeuchte von 37,5 %, der auf dem Brandplatz in Bahnen ausgelegt oder im Holzkohlenfeuer nicht selbständig abbrennt, wird mit 180 g Dibutylphthalat (DBP) bei Raumtemperatur (20* C) in einem Kneter intensiv gemischt.

Nach einer Knetzeit von ca. 30 Minuten können durch Dekantieren insgesamt ca. 1050 g Wasser abgetrennt werden. Die resultierende Paste mit einer Restfeuchte von etwa 3 % verbrennt im Holzkohlenfeuer wie der reine trockene Sprengstoff ohne Rückstand. 3

Claims (14)

1. AT 404 831 B Beispiel 2 3 kg eines wasserfeuchten Sprengstoffschlammes der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 werden mit 90 g DBP bei Raumtemperatur behandelt. Nach ca. 30 Minuten Knetzeit können 900 g Wasser 5 abgetrennt werden. Das resultierende krümelige Produkt mit einer Restfeuchte von ca. 10 % verbrennt im offenen Holzkohlenfeuer selbständig, aber weniger lebhaft als der reine trockene Sprengstoff. Beispiel 3 io 3 kg eines wasserfeuchten Sprengstoffschlammes der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 werden in 10 I Wasser suspendiert (Suspensionsdichte 14 % Feststoff). Zu der intensiv gerührten, wässrigen, dünnflüssigen, milchig-weiß erscheinenden Suspension läßt man langsam DBP (ca. 5-10 %, bezogen auf trockenen Sprengstoff) zulaufen, bis sich eine cremige, scheinbar hochviskose Suspension bildet. Bei weiterer Zugabe von wenig DBP zerfällt diese Suspension in klares Wasser und ein Sprengstoff-75 granulat, das nach Abtrennen vom Wasser z.B. durch ein Sieb mit geeigneter Maschenweite, die gleichen Eigenschaften bezüglich Handhabbarkeit, Restfeuchte und Brennbarkeit zeigt wie die Probe aus Beispiel 2. Wie Beispiel 3 zeigt, ist es möglich auch Suspensionen von Sprengstoff in Wasser mit einem Gehalt unter 30 % Feststoff direkt ohne Vorentwässerung mit einem organischen Lösungsmittel zu behandeln und ein Gemisch aus Sprengstoff/organischem Lösungsmittel (Binder) herzustellen, das die gleichen Eigen-20 schäften bezüglich Handhabung, Restfeuchte und Brennbarkeit zeigt wie die Sprengstoff-/Bindergemische, die aus einem Sprengstoffschlamm mit einer Restfeuchte von 5-200 % herstellbar sind. Das bei dieser Arbeitsweise abgetrennte Wasser ist klar und frei von suspendiertem Sprengstoff bis auf den in Wasser entsprechend seiner Löslichkeit vorhandenen Anteilen, die durch andere Maßnahmen (z.B. durch Behandeln mit Aktivkohle) entfernt werden kann. 25 Patentansprüche 1. Aufbereitung wasserhaltiger Sprengstoffschlämme, insbesondere für die Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser durch Umnetzung mit einem organischen Lösungsmittel freisetzt 30 und von dem erhaltenen Gemisch aus Sprengstoff und Lösungsmittel abtrennt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Sprengstoffkomponente im wasserhaltigen Sprengstoffschlamm aus TNT, RDX, RDX/Wachs, HMX, HMX-Wachs (Comp. B), TNT/HMX/Wachs (Octole), TNT/Aluminium, TNT/RDX/Aluminium, PETN, PETN/TNT, Tetryl, Te- 35 tryl/Wachs, deren Gemischen oder Gemischen mit Inertstoffen besteht oder als Nitrocellulosepulver vorliegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengstoffschiämme 5 bis 200 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Trockensubstanz, enthalten. 40
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Sprengstoffs in den wasserhaltigen Sprengstoffschlämmen 2 bis 2000 u.m beträgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umnetzung bei Temperaturen 45 zwischen 20 und 100’ C, aber unter dem Schmelzpunkt des Sprengmittels durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sprengstoffschlamm oder dem organischen Lösungsmittel ein die Umnetzung förderndes oberflächenaktives Mittel zugesetzt wird. so
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Flüssigkeit ein Weichmacher oder Binder ist, der keine oder geringe Toxizität, geringe Löslichkeit in Wasser und bei Raumtemperatur geringe Flüchtigkeit besitzt und beim Abbrand vollständig und leicht verbrennt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Flüssigkeit Weichma-55 eher der kunststoffverarbeitenden Industrie und die bei der Herstellung von PBX (plastic bonded explosives) üblichen Binder eingesetzt werden. 4 ΑΤ 404 831 Β
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein Phthalsäureester, insbesondere Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat ist.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Weichmacher ein aliphatischer Ester einer Fettsäure, insbesondere der Adipinsäure ist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die organische Flüssigkeit Paraffinöl ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß das Gemisch von Sprengstoff und Lösungsmittel als Granulat oder Paste vorliegt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß die Restfeuchte des Granulats oder der Paste weniger als 10 %, vorzugsweise weniger als 3 % beträgt.
14. 14. Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erhaltenen Granulate oder Pasten aus Sprengstoff und organischem Lösungsmittel zur Verbrennung auf Brandplätzen oder in ähnlichen Einrichtungen. 5