RU2064659C1

RU2064659C1 - Method of extracting composite solid propellants containing ammonium perchlorate from rocket engine cases

Info

Publication number: RU2064659C1
Application number: RU93051913/06A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Щеблыкин; В.В. Бирюков; М.Б. Биттеева; А.П. Зыков; И.В. Пестриков; П.С. Курсков; В.Н. Лузин; В.Н. Матвеев; В.К. Мусатов; Ю.Н. Трусов
Original assignee: Научно-исследовательский институт тепловых процессов им.М.В.Келдыша
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: rocket manufacturing in the process of destruction of rockets and remaking rejected engines. SUBSTANCE: to reduce quantity of aqueous solution of ammonium perchlorate and enhance safety of the process of extraction of solid propellants containing ammonium perchlorate, extraction from rocket engine cases is accomplished with the use of aqueous solution where sodium hydroxide is introduced. Surface loose layers of propellant are subjected to mechanical destruction. EFFECT: facilitated procedure.

Description

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. The invention relates to methods for extracting mixed solid fuels containing ammonium perchlorate from rocket engine housings, and can be used in missile destruction processes and processing defective engines.

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. A known method of removal from the buildings of rocket solid fuels by combustion / 1 /. Its main drawback is the conversion of solid fuel to gaseous substances, accompanied by at least a 1000-fold increase in the volume of combustion products relative to the original volume of fuel. As a result, valuable components are converted into environmentally hazardous acid gases and particulate aerosol, which when burning large engines requires significant costs for neutralization and purification, high costs of gaseous products of combustion. In addition to these shortcomings, it is also difficult to process defective engines with cavities and delaminations inside the housing, since when burning such products, the burning surface may suddenly increase dramatically, which can lead to an explosion.

Известен способ извлечения из корпусов смесевых ракетных твердых топлив, содержащих перхлорат аммония путем струйного размыва сжиженным аммиаком /2/, находящимся в околокритическом состоянии. A known method of extracting from the bodies of mixed rocket solid fuels containing ammonium perchlorate by jet washing with liquefied ammonia / 2 /, which is in a near-critical state.

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. In such an environment, the solubility of ammonium perchlorate exceeds 12 times its solubility in water under similar conditions. The disadvantage of this method is the need to maintain a high pressure system (400-500 atm) in a system with liquefied gas, which makes the method dangerous and expensive when processing large engines.

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.The closest way to extract from the bodies of mixed rocket solid fuels to the proposed is the destruction of fuels by high-pressure jets using hot water / 3 /. Fuel is destroyed into pieces, from the surface of which ammonium perchlorate is partially dissolved and removed together with them in an aqueous solution. Water is heated to 77 ^o With to increase the solubility of ammonium perchlorate, because at the entrance to the engine in the water contains more than 12 g of ammonium perchlorate per 100 g of water.

Можно назвать следующие недостатки данного способа. We can name the following disadvantages of this method.

Ограниченная растворимость перхлората аммония в воде приводит к необходимости обработки больших количеств водного раствора перхлората. The limited solubility of ammonium perchlorate in water necessitates the processing of large quantities of an aqueous solution of perchlorate.

Недостаточная безопасность процесса, т.к. интенсивному воздействию подвергается топливо с практически первоначальной концентрацией перхлората аммония. Inadequate process safety, as fuel with an almost initial concentration of ammonium perchlorate is exposed to intense exposure.

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. When blasting, large pieces of fuel are formed, so only a small part of the ammonium perchlorate of the fuel layers located on the surface passes into the aqueous solution, and the ammonium perchlorate of the deeper layers remains inaccessible for dissolution.

В ряду недостатков следует также назвать необходимость использования дорогостоящей насосной станции высокого давления. Among the disadvantages should also be called the need to use an expensive high-pressure pump station.

Задачей предлагаемого способа является уменьшение количества водного раствора перхлората аммония и повышение безопасности процесса извлечения смесевых твердых топлив из корпусов ракетных двигателей. The objective of the proposed method is to reduce the amount of an aqueous solution of ammonium perchlorate and increase the safety of the process of extracting mixed solid fuels from the bodies of rocket engines.

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. The problem is achieved in that the extraction from the bodies of mixed rocket solid fuels containing ammonium perchlorate, using an aqueous solution during the destruction of the fuel and removing solid residues and dissolved components from the body, is carried out using an aqueous solution, which includes sodium hydroxide, which promotes the dissolution of perchlorate ammonia from the surface layer of fuel undergoing mechanical destruction. Mechanical destruction of fuel means destruction by means of devices such as brushes, scrapers, abrasive surfaces, etc.

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. The introduction of sodium hydroxide into the solution increases the solubility of ammonium perchlorate, because part of it goes into a much more soluble sodium perchlorate. This allows you to reduce the volume of the solution.

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. The presence of sodium hydroxide accelerates the dissolution of grains of ammonium perchlorate from the surface layers of the fuel. This leads to a decrease in the mechanical strength of the surface layers of the charge and reduces its sensitivity to mechanical stress.

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. Using a mechanical method of removal allows you to destroy the weakened surface layers with the formation of crumbs with a size of 0.1 to 3 mm without intensive exposure and almost completely dissolve ammonium perchlorate from the fuel charge.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

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. The engine is placed in the technological module, the mechanical fuel destruction system is installed, the internal volume of the module is filled with an aqueous solution containing sodium hydroxide. Intensive dissolution of grains of ammonium perchlorate begins from the surface layers of fuel, the mechanical system is turned on, and the destruction of weakened surface layers of fuel begins.

В результате образуются водный раствор перхлората аммония и крошка из твердых остатков топлива. As a result, an aqueous solution of ammonium perchlorate and chips are formed from solid fuel residues.

В ходе процесса возможно непрерывное или периодическое удаление раствора и крошки. During the process, continuous or periodic removal of mortar and chips is possible.

Процесс осуществляется до полного извлечения твердых топлив с содержанием перхлората аммония 50 мас. из корпусов ракетных двигателей. Масса каждого двигателя 100 кг. The process is carried out until the complete extraction of solid fuels with a content of ammonium perchlorate of 50 wt. from rocket engine housings. The mass of each engine is 100 kg.

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. a. The engine is placed in a technological module equipped with a jet cutting system for fuel with hot water. The effect of cutting is provided by forcing water into nozzles at a pressure of about 400 atm. The temperature of the water is 75 ^o C. The fuel is destroyed in layers of a thickness of about 20 mm.

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.1. b. The engine is placed in a technological module equipped with a mechanical fuel destruction system. The module is supplied with water with a temperature of 25 ^o C and the system of destruction of the fuel. The removal of weakened layers is carried out from the end of the engine.

Твердые остатки представляли собой крошку размером 0,5 1,5 мм. The solid residues were crumbs with a size of 0.5 to 1.5 mm.

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.1.c. The engine is placed in a technological module equipped with a mechanical fuel destruction system according to claim 1. An aqueous solution of sodium hydroxide with a concentration of 130 g / l is supplied to the module. The temperature of the process is 20-15 ^o C.

Твердые остатки представляли собой крошку размером 0,5 1,0 мм. The solid residues were crumbs 0.5 to 1.0 mm in size.

Из топлива было извлечено около 98% от первоначального количества перхлората аммония. About 98% of the initial amount of ammonium perchlorate was recovered from the fuel.

В таблице показаны сравнительные данные по объемам раствора перхлората аммония, получающимся при извлечении топлива из корпусов ракетных двигателей с использованием способов 1 а-в. The table shows comparative data on the volumes of a solution of ammonium perchlorate obtained by extracting fuel from the bodies of rocket engines using methods 1 a-c.

Представлены также данные по количеству перхлората аммония, перешедшего в раствор в процессе извлечения топлива. Data are also presented on the amount of ammonium perchlorate transferred to the solution during fuel extraction.

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. From the presented data it can be seen that method 1.c using a sodium hydroxide solution and mechanical destruction of the weakened surface layers of fuel provides a smaller solution volume and greater process safety.

Эффективность предложенного способа показана на примере 2. The effectiveness of the proposed method is shown in example 2.

Пример 2. Эксперимент проведен в условиях, аналогичных примеру 1.в. В модуль подается 100 л раствора с содержанием гидроксида натрия 250 г/л. Example 2. The experiment was conducted under conditions similar to example 1.c. 100 l of a solution with a sodium hydroxide content of 250 g / l is supplied to the module.

Длительность извлечения топлива из корпуса составила около 4,5 ч. Остатки представляли собой крошку размером 0,2 1,0 мм. The duration of the extraction of fuel from the hull was about 4.5 hours. The residues were crumbs 0.2 0.2 mm in size.

Из топлива было растворено около 99,5% от первоначального количества перхлората аммония. About 99.5% of the initial amount of ammonium perchlorate was dissolved from the fuel.

Таким образом, предложенный способ извлечения смесевых твердых топлив, содержащих перхлорат аммония, из корпусов ракетных двигателей позволяет уменьшить количество водного раствора и повысить безопасность процесса. Thus, the proposed method for the extraction of mixed solid fuels containing ammonium perchlorate from the bodies of rocket engines can reduce the amount of aqueous solution and increase the safety of the process.

Claims

A method of extracting mixed solid fuels containing ammonium perchlorate from rocket engine housings using an aqueous solution when the fuel is destroyed and solid residues and dissolved components are removed from the housing, characterized in that sodium hydroxide is introduced into the aqueous solution, which promotes the dissolution of ammonium perchlorate from the surface layer mechanical failure fuel.