RU2198154C2

RU2198154C2 - Gunpowder processing method

Info

Publication number: RU2198154C2
Application number: RU2001106795A
Authority: RU
Inventors: Р.Ф. Гатина; Н.М. Ляпин; А.С. Филиппов; Н.А. Романько; Т.Н. Лапинская; Л.Н. Музыченко; Ф.З. Раянов; А.А. Староверов; Р.Н. Яруллин; В.А. Староверов; А.И. Архипов
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: explosives. SUBSTANCE: nitrocellulose powders containing chemical-resistance stabilizers, retarders, and other trivalent nitrogen-bearing organic additives are processed by extraction of these additives with ferric chloride aqueous solution. EFFECT: simplified extraction procedure due to reduced number and duration of operations and avoided use of expensive organic solvents.

Description

Изобретение относится к способам переработки порохов. The invention relates to methods for processing gunpowder.

Известен способ переработки старых порохов методом рекуперации составных частей из бездымного нитроглицеринового пороха. По этому способу порох в виде стружек толщиной 1,5 мм обрабатывают бензолом или другим органическим растворителем, который растворяет нитроглицерин, централит и другие компоненты, но не растворяет нитроцеллюлозу. Раствор пропускают через адсорбционную колонку, заполненную тонкозернистой кремниевой кислотой с кизельгуром. Очищенный от добавок раствор нитроглицерина разгоняют под вакуумом и извлекают нитроглицерин из остатка этилацетатом. Для рекуперации поглотителя колонку промывают эфиром. Полученные ингредиенты можно вновь применять для производства пороха (Патент США 2843584 от 15.07.58. Bael R.R. (LP). РЖ Химия, 1960, 2354 П) (аналог). A known method of processing old gunpowder by the method of recovery of components from smokeless nitroglycerin gunpowder. In this method, gunpowder in the form of chips with a thickness of 1.5 mm is treated with benzene or another organic solvent that dissolves nitroglycerin, centralite and other components, but does not dissolve nitrocellulose. The solution is passed through an adsorption column filled with fine grained silicic acid with kieselguhr. The nitroglycerin solution purified from additives is accelerated in vacuo and nitroglycerin is recovered from the residue with ethyl acetate. To recover the absorber, the column is washed with ether. The resulting ingredients can again be used for the production of gunpowder (US Patent 2843584 from 07.15.58. Bael R.R. (LP). RZh Khimiya, 1960, 2354 P) (analogue).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки старых порохов путем отделения нитроцеллюлозы от динитротолуола, дибутилфталата, дифениламина и других органических добавок из некондиционного бездымного пороха. The closest in technical essence and the achieved result is a method of processing old powders by separating nitrocellulose from dinitrotoluene, dibutyl phthalate, diphenylamine and other organic additives from substandard smokeless powder.

Способ основан на экстракции динитротолуола, дибутилфталата, дифениламина и других органических добавок из пороха с помощью органических растворителей. Растворителями служат инертные по отношению к нитроцеллюлозе бензол, толуол, изопропиловый спирт с добавками (до 10%) ацетона, этилацетата, бутилацетата или этилметилкотона. Экстракцию проводят при температуре ниже 85^oС в инертной атмосфере (N₂, СО₂, газы сжигания углеводородов с малым содержанием O₂) в двух параллельных экстракторах. В экстрактор загружают суспензию измельченной нитроцеллюлозы, в которой содержится 10% динитротолуола, 5% дибутилфталата и 1% дифениламина, в воде; воду отделяют и в экстрактор подают газ, содержащий 10% углерода диоксида (СО₂), 1% углерода оксида (СО), 0,5% кислорода (О₂), остальное азота (N₂). Затем в экстрактор подают растворитель, содержащий 90% бензола, 10% этилацетата, массу нагревают до 68^oС и проводят экстракцию. Полученный маточник отделяют и направляют на извлечение экстрагируемых веществ и очистку растворителя. Оставшуюся нитроцеллюлозу повторно обрабатывают при 68^oС растворителем того же состава. Полученный при этом раствор экстрагируемых веществ направляют для первичной обработки свежей партии пороха во 2 экстрактор. Третью экстракцию добавок из нитроцеллюлозы проводят свежим растворителем в течение 1 часа при 68^oС, маточник отделяют и направляют на 2-ю экстракцию во 2 экстрактор. Осадок нитроцеллюлозы смешивают с водой, перекачивают в аппарат для отгонки остатка бензола и сушат. Общая продолжительность технологического цикла достигает 15 часов. (Патент США, кл. 260-223 3378545, заявл. 05.1.0.65, опубл. 16.04.68. Riccardi S.A. (ОМ). РЖ Химия, 1969, 20Н732 П) (прототип).The method is based on the extraction of dinitrotoluene, dibutyl phthalate, diphenylamine and other organic additives from gunpowder using organic solvents. The solvents are benzene, toluene, isopropyl alcohol, inert with respect to nitrocellulose, and with additions (up to 10%) of acetone, ethyl acetate, butyl acetate or ethyl methylcotone. The extraction is carried out at a temperature below 85 ^o C in an inert atmosphere (N ₂ , CO ₂ , combustion gases of hydrocarbons with a low content of O ₂ ) in two parallel extractors. The extractor is loaded with a suspension of ground nitrocellulose, which contains 10% dinitrotoluene, 5% dibutyl phthalate and 1% diphenylamine, in water; water is separated and a gas containing 10% carbon dioxide (CO ₂ ), 1% carbon oxide (CO), 0.5% oxygen (O ₂ ), the rest is nitrogen (N ₂ ). Then, a solvent containing 90% benzene, 10% ethyl acetate is fed into the extractor, the mass is heated to 68 ^° C and extraction is carried out. The resulting mother liquor is separated and sent to the extraction of extracted substances and purification of the solvent. The remaining nitrocellulose is re-treated at 68 ^{° C.} with a solvent of the same composition. The resulting solution of extractable substances is sent for primary processing of a fresh batch of gunpowder in 2 extractor. The third extraction of additives from nitrocellulose is carried out with a fresh solvent for 1 hour at 68 ^o C, the mother liquor is separated and sent to the 2nd extraction in 2 extractor. The precipitate of nitrocellulose is mixed with water, pumped into the apparatus for distillation of the residue of benzene and dried. The total duration of the technological cycle reaches 15 hours. (US patent, CL 260-223 3378545, application 05.1.0.65, publ. 16.04.68. Riccardi SA (OM). RZh Khimiya, 1969, 20N732 P) (prototype).

Процесс отличается многоступенчатостью и длительностью, использованием дорогостоящих экологически небезопасных растворителей, энергоемкостью. The process is characterized by multi-stage and duration, the use of expensive environmentally unsafe solvents, energy intensity.

Задачей изобретения является упрощение процесса за счет уменьшения общего количества и длительности операций, а также исключение дорогостоящих органических растворителей, являющихся экологически небезопасными реагентами, и уменьшение энергоемкости. The objective of the invention is to simplify the process by reducing the total number and duration of operations, as well as the exclusion of expensive organic solvents, which are environmentally unsafe reagents, and reducing energy intensity.

Поставленная задача решается разработкой способа переработки нитроцеллюлозных, в том числе старых и некондиционных порохов, содержащих стабилизаторы химической стойкости, флегматизаторы (ингибиторы) и другие добавки органических соединений с 3-х валентным азотом. Причем экстракцию проводят водным раствором хлорного железа. The problem is solved by the development of a method for the processing of nitrocellulose, including old and substandard powders containing stabilizers of chemical resistance, phlegmatizers (inhibitors) and other additives of organic compounds with 3 valence nitrogen. Moreover, the extraction is carried out with an aqueous solution of ferric chloride.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: порох в виде гранул размером 1,5-2,0 мм или стружки обрабатывают водным раствором хлорного железа, который растворяет дифениламин, централит и другие органические азотсодержащие соединения, образуя лабильные октаэдрические комплексы, в которых органические добавки играют роль лигандов, а железо (III) - комплексообразователя. Экстракцию ведут при комнатной температуре в течение 1,5 часов. Маточник отделяют от нитроцеллюлозы и подвергают упариванию, сухой остаток обрабатывают водой и элюат отправляют на вторую экстракцию. Нитроцеллюлозу сушат, анализируют. Содержание примесей составляет 0,1%. Общая продолжительность цикла достигает 3-х часов. The proposed method is as follows: the powder in the form of granules 1.5-2.0 mm in size or chips are treated with an aqueous solution of ferric chloride, which dissolves diphenylamine, centralite and other organic nitrogen-containing compounds, forming labile octahedral complexes in which organic additives play the role of ligands , and iron (III) is a complexing agent. Extraction is carried out at room temperature for 1.5 hours. The mother liquor is separated from nitrocellulose and subjected to evaporation, the dry residue is treated with water and the eluate is sent to a second extraction. Nitrocellulose is dried, analyzed. The impurity content is 0.1%. The total cycle time reaches 3 hours.

В типичном опыте 1 к 2 г пироксилинового пороха, помещенного в двухгорлую колбу, приливают 50 мл водного раствора хлорного железа, содержащего 1,9 г FeС1₃. Смесь перемешивают в течение 1,5 часов при комнатной температуре. Визуально наблюдают позеленение раствора и небольшое разогревание реакционной массы. Критерием окончания экстракции служит падение температуры до первоначальной. Затем отделяют порох от маточника фильтрованием, промывают водой, сушат и анализируют. Установлено, что в результате экстракции раствором хлорного железа количество дифениламина уменьшилось от 1,2 до 0,1 мас.%. ИК-спектроскопическое и рентгенографическое исследования показали, что нитроцеллюлоза из пироксилинового пороха после экстракции органических добавок водным раствором хлорного железа не претерпевает структурных изменений.In a typical experiment, 1 to 2 g of pyroxylin powder, placed in a two-necked flask, is added 50 ml of an aqueous solution of ferric chloride containing 1.9 g of FeCl ₃ . The mixture was stirred for 1.5 hours at room temperature. The greening of the solution and a slight warming of the reaction mass are visually observed. The criterion for the end of extraction is a drop in temperature to the initial one. Then the powder is separated from the mother liquor by filtration, washed with water, dried and analyzed. It was found that as a result of extraction with a solution of ferric chloride, the amount of diphenylamine decreased from 1.2 to 0.1 wt.%. IR spectroscopic and X-ray studies showed that nitrocellulose from pyroxylin gunpowder does not undergo structural changes after extraction of organic additives with an aqueous solution of ferric chloride.

В типичном опыте 2 к 2 г пироксилинового пороха, помещенного в двухгорлую колбу, приливают 50 мл водного раствора хлорного железа, содержащего 0,95 г FeС1₃. Остальные действия производят как в опыте 1. По анализу установлено, что количество дифениламина уменьшилось от 1,2% до 0,5%.In a typical experiment, 50 ml of an aqueous solution of ferric chloride containing 0.95 g of FeCl _{3 are} added to 2 g of pyroxylin powder in a two-necked flask. The remaining actions are performed as in experiment 1. According to the analysis, it was found that the amount of diphenylamine decreased from 1.2% to 0.5%.

В типичном опыте 3 к 2 г пироксилинового пороха приливают 50 мл водного раствора хлорного железа, содержащего 2,85 г FeC1₃, процесс ведут аналогично опыту 1. По анализам установлено, что в опыте 3 количество ДФА изменяется от 1,2 до 0,1 мас.%. Таким образом, избыток FеС1₃ не повлиял на количество извлеченного дифениламина. В целом можно заключить, что оптимальным содержанием FеС1₃, при котором происходит наиболее полное извлечение дифениламина, является отношение порох: FeC1₃=1:1 (опыт 1), при меньшем содержании FeCl₃ количество дифениламина является повышенным (0,5%), при большем (опыт 3) - излишние материалозатраты.In a typical experiment, 50 ml of an aqueous solution of ferric chloride containing 2.85 g of FeC1 _{3 is} added to 2 g of pyroxylin gunpowder, the process is carried out similarly to experiment 1. According to the analysis, it was found that in experiment 3 the amount of DPA varies from 1.2 to 0.1 wt.%. Thus, excess FeS1 ₃ is not influenced by the number of recovered diphenylamine. In general we can conclude that the optimum content FeS1 _3, at which the most complete extraction of diphenylamine is the ratio of the powder: FeC1 ₃ = 1: 1 (Run 1), with a lower content of FeCl ₃ is increased amount of diphenylamine (0.5%) with more (experiment 3) - excessive material costs.

В таблице представлены результаты анализов порохов различных марок после обработки их водным раствором хлорного железа. Как видно из таблицы, в результате экстракции раствором хлорного железа происходит уменьшение содержания органических добавок: дифениламина до 0,1%, централита до 0,3%. The table shows the results of the analysis of powders of various grades after processing them with an aqueous solution of ferric chloride. As can be seen from the table, as a result of extraction with a solution of ferric chloride, the content of organic additives decreases: diphenylamine to 0.1%, centralite to 0.3%.

Установлено, что для пироксилинового пороха оптимальным является соотношение порох: FeС1₃=1:1, для баллиститного одноосновного - 1:2, а для двухосновного - 1:4.It was established that the ratio of gunpowder: FeC1 ₃ = 1: 1 is optimal for pyroxylin gunpowder, 1: 2 for ballistic monobasic, and 1: 4 for dibasic.

Таким образом, предлагаемый способ переработки нитроцеллюлозных порохов, в том числе старых и некондиционных, ведет к значительному упрощению технологического процесса за счет применения в качестве экстрагента водного раствора хлорного железа, что, во-первых, уменьшает стоимость переработки за счет исключения использования на стадии экстракции дорогостоящих органических растворителей, таких как диэтиловый эфир, хлористый метилен, этиловый спирт, толуол, бензол, четыреххлористый углерод и др., во-вторых, ведет к снижению энергоемкости и временных затрат, в-третьих, повышает экологическую безопасность, следовательно, повышаются технико-экономические показатели производства. Thus, the proposed method of processing nitrocellulose powders, including old and substandard, leads to a significant simplification of the process due to the use of an aqueous solution of ferric chloride as an extractant, which, firstly, reduces the cost of processing by eliminating the use of expensive organic solvents, such as diethyl ether, methylene chloride, ethyl alcohol, toluene, benzene, carbon tetrachloride, etc., secondly, leads to a decrease in energy intensity and time costs, thirdly, increases environmental safety, therefore, the technical and economic indicators of production increase.

Claims

A method of processing nitrocellulose powders containing stabilizers of chemical resistance, phlegmatizers and other additives of organic compounds with trivalent nitrogen, including the extraction of additives of organic compounds with trivalent nitrogen with liquid extractants from nitrocellulose powder, characterized in that the extraction is carried out with an aqueous solution of ferric chloride.