PDF - Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska

Archives of Waste Management
Archiwum Gospodarki Odpadami
and Environmental Protection
http://ago.helion.pl
ISSN 1733-4381, Vol. 3 (2006), p-69-82
Analiza możliwości zastosowania prochów pozyskiwanych z utylizowanej
amunicji jako składników palnych materiałów wybuchowych emulsyjnych
Maranda A.
Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa
Tel. 022 6837541
e-mail [email protected]
Streszczenie
Różnorodność substancji palnych pochodzenia organicznego stwarza możliwości
praktycznie dowolnego ich wzajemnego przetwarzania w celu formowania paliwa o
określonych właściwościach i przeznaczeniu. Dobór paliwa winien być uwarunkowany
rodzajem procesu, charakterystyką komory spalania, a także zdolnością do emisji
określonych substancji powstających w wyniku procesu spalania lub współspalania.
Możliwość współspalania paliw jaką dopuszcza dyrektywa Unii Europejskiej 2000/76
stwarza potrzebę poznania zachowania się formowanych paliw w warunkach termicznych
komory. Z tego względu prowadzi się szereg testów laboratoryjnych, a także badań na
stanowiskach eksperymentalnych w skali półtechnicznej i technicznej oceniając warunki
współspalania z węglem kamiennym, brunatnym, drewnem. Wyniki tych badań w zakresie
oceny stopnia emisji składników agresywnych dotyczące emisyjności mieszanek węglowobiomasowych są przedmiotem rozważań niniejszej publikacji.
Abstract
Using capability analysis of powders of utilized communition origin as a
combustible emulsion explosives compone
In this work there are presented results of the detonation and thermochemical parameters
examination of the emulsion explosives containant smokeless powder of deelaborated
ammunition origin. It was demonstrate that smokeless powders are capable of using as
high-energy component of analysed explosives. Such solution is safe, ecological and
economically well-founded form of utilization of the explosives descending from
ammunition taken out of the military stocks.
1. Wstęp
Rozwój górniczych materiałów wybuchowych (MW) w stosunku do innych wyrobów jest
bardzo powolny. Opracowane w roku 1863 przez Alfreda Nobla dynamity, po szeregu
modyfikacji, w dalszym ciągu są bardzo popularnym środkiem strzałowym stosowanym w
przemyśle wydobywczym. Jednak od czasu ich opracowania pojawiło się kilka typów
70
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
górniczych materiałów wybuchowych, których wdrożenie wywołało przełom w technice
strzelniczej. Wynikało to z faktu, że kolejno wprowadzane saletrole, materiały wybuchowe
zawiesinowe i materiały wybuchowe emulsyjne charakteryzują się bardzo niską
wrażliwością na bodźce mechaniczne (tarcie, uderzenie) umożliwiającą mechanizację prac
strzałowych.
Materiały wybuchowe emulsyjne (MWE) pojawiły się na rynku w latach
dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Ich klasyczne odmiany nie zawierają typowych
kruszących lub miotających MW. Pomimo tego w ramach programów utylizacji MW
pozyskiwanych z wycofywanej amunicji, wykonano szereg prac [1 ÷ 10] w celu określenia
możliwości zastosowania między innymi MW miotających jako składników palnych a
zarazem wysokoenergetycznych, materiałów wybuchowych emulsyjnych.
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań wpływu dodatku prochów bezdymnych na
parametry detonacyjne i termochemiczne emulsyjnych materiałów wybuchowych,
prowadzonych w ośrodkach zagranicznych. Skonfrontowano je z rezultatami
eksperymentów zrealizowanych w krajowych instytucjach naukowych i badawczych.
Pokazano wdrożone w Polsce rozwiązanie oraz wskazano kierunek dalszych badań, których
wyniki powinny umożliwić opracowanie zmodyfikowanych odmian MW o parametrach
detonacyjnych i właściwościach użytkowych odpowiadających na zapotrzebowanie
górników strzałowych
2. Materiały wybuchowe emulsyjne
Od kilkudziesięciu lat dominującym górniczym środkiem strzałowym są materiały
wybuchowe zawierające wysoko przetworzoną saletrę amonową. Ich pierwszą odmianą
były saletrole zawierające saletrę amonową porowatą [11]. Następnie dzięki zastosowaniu
jako składnika teksturotwórczego wody opracowano materiały wybuchowe zawiesinowe
[12] i emulsyjne [13]. W pierwszym przypadku saletra amonowa jest częściowo
rozpuszczona w wodzie a w drugim cała znajduje się w przesyconym wodnym roztworze.
Szczególnie materiały wybuchowe emulsyjne stały się w ciągu ostatnich kilkunastu lat
bardzo popularnym środkiem strzałowym. Są one wieloskładnikowymi układami
wybuchowymi dwu- lub trójfazowymi, których parametry detonacyjne determinują
zawartości i właściwości fizykochemiczne poszczególnych komponentów decydując o
strukturze MWE. Podstawowymi składnikami MWE są: utleniacze, składniki palne, woda
oraz substancje zapewniające uformowanie struktury zdolnej do procesu detonacji.
Obserwowana pod mikroskopem emulsja ma postać wielograniastych kropelek
(przesyconego wodnego roztworu nieorganicznego utleniacza), z których każda jest
pokryta cienką warstwą organiczną (rys. 2.1.). W przypadku matryc MWE możliwa jest
redukcja cząsteczek fazy zdyspergowanej do rozmiarów submikronowych, poprzez
oddziaływanie emulgatora i odpowiednio intensywne warunki mieszania. Oczywiście
również grubość warstwy organicznej jako fazy ciągłej jest maksymalnie zredukowana.
Teoretycznie maksymalne upakowanie uzyskuje się w postaci układu o strukturze „plastra
miodu”.
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 2(2005)
71
Rys. 2.1. Struktura emulsji typu W/O [14]
Teoria Bancrofta [15] zakłada polimolekularny charakter warstwy granicznej, która musi
się składać co najmniej z trzech mikrowarstw: fazy rozproszonej (w przypadku matrycy
MWE przesycony wodny roztwór utleniaczy nieorganicznych), emulgatora, fazy ciągłej (w
matrycach MWE fazę ciągłą formuje emulgator i paliwo organiczne). Możliwość
występowania heksagonalnego kształtu fazy rozproszonej (rys. 2.2) w przypadku MWE
można wyjaśnić na podstawie prac Pickeringa [15]. Wykazał on, że maksymalna ilość fazy
rozproszonej w emulsji utrwalonej emulgatorem może dochodzić do 99 % (w matrycy
MWE ilość fazy rozproszonej wynosi maksymalnie ok. 95 %). Wartość ta jest
zdumiewająco wysoka, jeśli zważyć, że w najbardziej zwartym upakowaniu sztywne kule
tej samej wielkości zajmują 74 % wypełnionej przestrzeni. Wynika stąd, że mikrokropelki
fazy rozproszonej ulegają deformacji, spłaszczając się w punktach zetknięcia z innymi
mikrokropelkami w miarę wzrostu ich ilości lub rozmiarów do chwili, gdy faza ciągłą
pozostanie w postaci cienkiej błonki. Jest oczywiste, że warstwa emulgatora musi
odznaczać się wysoką wytrzymałością mechaniczną. W idealnym przypadku faza
rozproszona przyjmuje kształt wielościanów.
Czynnikiem determinującym minimalny wymiar mikroelementu przesyconego wodnego
jest minimalna grubość organicznego filmu, co wynika z następujących faktów. Ciągła faza
organiczna jest zbudowana z czterech warstw, dwóch wewnętrznych olejowych oraz dwóch
zewnętrznych uformowanych przez emulgator. W tabeli 2.1 zestawiono wielkości kropli
fazy zdyspergowanej i korelującymi z nimi grubościami poszczególnych warstw fazy
ciągłej [14]. Obliczenia zostały wykonane dla emulsji, w której stosunki objętościowe
poszczególnych faz kształtowały się następująco: faza zdyspergowana/faza
olejowa/emulgator 36/2,3/1.
72
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
Rys. 2.2. Model budowy elementu strukturalnego emulsji typu W/O [14]
Tabela 2.1. Korelacja pomiędzy rozmiarem cząstek fazy zdyspergowanej a grubością fazy
ciągłej [14]
Rozmiar
fazy
cząstki Grubość warstwy molekularnej [Ǻ]
Grubość
warstwy
zdyspergowanej
[µm]
Emulgator
Paliwo
Całkowita
ciągłej [Ǻ]
1
30,7
72,0
102,7
205,4
0,5
15,7
36,8
52,5
105,0
0,3
12,3
28,8
41,1
82,2
0,1
3,1
7,2
10,3
20,6
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 2(2005)
73
Z powyższej tabeli wynika, że przy wielkości cząstek fazy zdyspergowanej poniżej 0,5 µm
grubość poszczególnych mikrowarstewek organicznych wynosi poniżej 50 Ǻ. Każda z
warstw może być minimum monomolekularna. Porównanie molekuł oleju i emulgatorów
wskazuje na to, że te ostatnie są większe i ich rozmiar będzie determinował minimalną
grubość organicznego filmu, a więc również wielkość cząstki fazy zdyspergowanej. W
tabeli 2.2 podano grubości bimolekularnych filmów dla różnego typu emulgatorów [14].
Tabela 2.2. Grubość bimolekularnych warstw emulgatorów [14]
Typ emulgatora
Grubość bimolekularnej warstwy
[Ǻ]
Lecytyny
48 ÷ 77
Tlenek cholesterolu
74
Monooleinian glicerolu
47
Monooleinian sorbitanu
48
Jednym z najbardziej popularnych emulgatorów jest monooleinian sorbitanu, w przypadku
którego grubość bimolekularnej mikrowarstwy wynosi 48 Ǻ. Zakładając, że warstwy
olejowa i emulgatora przenikają się w niewielkim stopniu można przyjąć minimalną
grubość organicznego filmu – 82 Ǻ, czemu odpowiada wielkość cząstki fazy
zdyspergowanej - 3000 Ǻ (0,3 µm). Na rys. 2.2 pokazano hipotetyczną budowę emulsji
typu W/O o maksymalnym rozdrobnieniu. Zmniejszenie rozmiaru cząstki fazy
rozproszonej z 1 cm do 0,3 µm powoduje wzrost całkowitej powierzchni wytworzonych
elementów w stosunku do powierzchni wyjściowej około 40000 razy, dzięki czemu w
maksymalny stopniu jest rozwinięta powierzchnia potencjalnej reakcji pomiędzy
utleniaczem i paliwem.
3. Wyniki badań prowadzonych w ośrodkach zagranicznych
Jedną z podstawowych cech prawidłowo prowadzonego procesu utylizacji powinien być
brak szkodliwego oddziaływania na otoczenie. Dlatego w wielu państwach zrezygnowano z
masowej destrukcji amunicji polegającej na detonowaniu dużych ich ilości. Jednak jak
wykazały badania prowadzone w Finlandii [15 ÷ 17], gdzie rocznie na poligonie niszczono
3000 ÷ 4000 ton amunicji, zanieczyszczenie gleby było znacznie niższe niż limity
określane przez odpowiednie przepisy [16]. Również pomiary emisji NO, NO2 i HCN w
odległości 20 km od centrum prowadzenia prac strzałowych wykazało niskie zawartości
wymienionych związków w powietrzu [16]. Pomimo tego bardzo istotne są wyniki
dotychczas wykonanych prac ukierunkowanych na zastosowanie materiałów wybuchowych
pozyskanych z utylizowanej amunicji jako składników palnych (wysokoenergetycznych)
przemysłowych materiałów wybuchowych. Wyniki, których część została przedstawiona w
pracy [18] a pozostałe w niniejszym podrozdziale.
Jednym z państw, które dysponują dużą ilością przestarzałej amunicji jest Rosja. Dlatego w
szczególnie w tym kraju od pewnego czasu prowadzone są intensywne prace, których
celem jest maksymalne wykorzystanie MW z utylizowanej amunicji w górniczych
74
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
mieszaninach wybuchowych – między innymi w materiałach wybuchowych emulsyjnych.
W pracy [6] zestawiono dane dotyczące górniczych materiałów wybuchowych, które
zostały dopuszczone do stosowania w rosyjskim przemyśle wydobywczym a zawierają w
swoim składzie MW z deelaboracji amunicji (tabela 3.1).
Tabela 3.1. Właściwości rosyjskich górniczych materiałów wybuchowych zawierających
MW z dealaboracji amunicji [6]
Nazwa MW
Gęstość
[kg/m3]
Ciepło wybuchu Prędkość
[kJ/kg]
detonacji [m/s]
Bilans
tlenowy [%]
Trotyl-U
750 ÷ 800
3900
5000
-74,0
Grammonit 30/70
800 ÷ 900
3768
3800 ÷ 4500
-45,9
Grammonit 40/60
800 ÷ 900
3747
3700 ÷ 4400
-36,5
Algetol-15
900 ÷ 1000
4735
4600
-80,8
Algetol-25
900 ÷ 1000
4860
4800
-78,8
Algetol-35
900 ÷ 1000
4986
5000
-75,9
Emulsen-G
1450 ÷ 1480
4291
5400 ÷ 6000
-16,0
Emulsen-P
1500
3200
5200 ÷ 5600
-15,6
Gelpor-1
1300 ÷ 1400
3771
5000 ÷ 5200
-0,8 ÷ -14,0
Gelpor-2
1300 ÷ 1400
4190
4500 ÷ 5300
3,0 ÷ -8,0
Gelpor-3
1300 ÷ 1400
3561
5100 ÷ 5300
1,9 ÷ -6,7
Porotol
1500
3875
6500
-59,4
Granipor PPF
800 ÷ 900
3436
5500 ÷ 6300
-42,0 ÷ -45,0
Z wymienionych w tabeli 3.1 materiałów wybuchowych dopuszczonych do stosowania w
rosyjskim przemyśle wydobywczym prochy i paliwa rakietowe wykorzystano w
emulsenach, gelporach i porotolu. Natomiast materiałami wybuchowymi emulsyjnymi są
wyłącznie emulseny. Należy zwrócić uwagę, że większość wymienionych powyżej MW
ma ujemny bilans tlenowy co powoduje, że podczas ich detonacji generowane są toksyczne
gazy – HCN i CO.
Również w kolejnej pracy [3] przedstawione są porównawczo dwa rodzaje MW
zawierających materiały wybuchowe miotające, stosowanych w rosyjskiej kopalni. Były to
materiały wybuchowe zawiesinowe (akwapan) i emulsyjne (emulpan). Z danych
przedstawionych w tabeli 3.2 wynika, że wyższe parametry termochemiczne (ciepło
wybuchu, koncentracja energii) i detonacyjne (prędkość detonacji, próba wgłębienia w
płycie stalowej) ma materiał wybuchowy emulsyjny. Również emulpan w stosunku do
akwapanu ma wyższą zdolność do detonacji – niższa średnica krytyczna. Należy także
podkreślić, że zarówno emulpan jak i akwapan zaliczono są do MW o wysokiej klasy
bezpieczeństwa w aspekcie przepisów transportowych.
75
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 2(2005)
Tabela 3.2. Parametry termochemiczne oraz detonacyjne MW akwapan i emulpan [3]
Materiał wybuchowy
Parametr
Akwapan
Emulpan
880
920
1056
1196
Gęstość ładunku [kg/m ]
1200
1300
Średnica krytyczna [mm]
65
45
w różnych eksperymentach
3800 ÷ 4200
4200 ÷ 5200
po składowaniu w określonych warunkach
4000, 3 miesiące 4700, 1 miesiąc
w t = 0 ÷ 20 oC
w t = 5 ÷ 20 oC
Próba wgłębienia w płycie stalowe, ekwiwalent TNT
0,70
0,72
Klasyfikacja według regulacji ONZ
1.5
1.5
Ciepło wybuchu, oszacowane [kcal/kg]
3
Energia koncentracji, oszacowana [kcal/dm ]
3
Prędkość detonacji [[m/s]
Prowadzono również badania o charakterze poznawczym [7]. Ich celem było wyjaśnienie
jak różnego rodzaju prochy nitrocelulozowe (tabela 3.3) wpływają na parametry
detonacyjne MWE zawierające matrycę o składzie [%]: azotan(V) amonu – 61,8, azotan(V)
wapnia – 24,0, woda – 7,1, olej – 3,5, polimer – 1,6 i seskwioleinian sorbitolu – 2,0 oraz
bilansie tlenowym 2,6 %.
Tabela 3.3. Charakterystyka prochów nitrocelulozowych [7]
Oznaczenie Typ
Składniki
prochu
Średnica
kanalika
[mm]
1
Nc tp 3,0x1,25/3,5 – KF 1
Nc, stabilizatory, części lotne, grafit 0,28
2
S 070
Nc, stabilizatory, woda, grafit
3
Jednokanalikowy, rurkowy Nc, stabilizatory, grafit
4
6/7P - SBPFL
Nc, stabilizatory, części lotne, grafit 0,15 ÷ 0,20
S
Nc 7p 8,9x1,7/14(11/7)
Nc, stabilizatory, części lotne
0,25
0,25
0,45
Gdzie: Nc – nitroceluloza
W ramach eksperymentów mierzono między innymi prędkość detonacji. Badania
prowadzono w rurach o średnicy 20, 32 i 40 mm. Ładunki inicjowano pobudzaczami o
masie 30 g wykonanymi z materiału wybuchowego semtex S1A. Próbowano podwyższyć
zdolność materiałów wybuchowych emulsyjnych do detonacji dodając 0,5, 1,0 i 1,5 %
76
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
szklanych mikrosfer produkcji firmy 3M o średnicy 80 µm. Jednak próby dały wynik
negatywny ponieważ MWE w dalszym ciągu nie detonowały od zapalników nr 8. Wyniki
eksperymentów przedstawiono w tabeli 3.4.
Tabela 3.4. Wyniki pomiarów prędkości detonacji MWE zawierających prochy
nitrocelulozowe [7]
Oznaczenie
prochu
Zawartość
prochu [%]
Gęstość
[g/cm3]
MWE Średnica
ładunku [mm]
Prędkość
detonacji [m/s]
1
20
1,463
40
1400
1
30
1,469
32
3830
1
30
1,469
40
5400
1
40
1,472
20
1760
1
40
1,472
40
5600
2
30
1,464
32
4660
3
30
1,401
32
3920
Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów prędkości detonacji oraz zdolności do
wykonania pracy określanej metodą wahadła balistycznego autorzy pracy [9] dochodzą do
podstawowego wniosku, że optymalna zawartość prochu nitrocelulozowego w badanych
MWE wynosi 30 %.
4. Wyniki badań prowadzonych w krajowych ośrodkach naukowych
W ramach prac prowadzonych w Wojskowej Akademii Technicznej we współpracy z
Instytutem Przemysłu Organicznego w Warszawie i Głównym Instytutem Górnictwa
Kopalnią Doświadczalną „Barbara” w Mikołowie badano wpływ dwóch prochów
nitroglicerynowych na parametry detonacyjne MWE [19]. MWE jako podstawowy
składnik zawierały matrycę AN/SN wykonaną przez firmę „Blastexpol” w Duninowie o
ogólnym składzie [%]: utleniacze – 83,6, faza organiczna – 7,0 i woda – 9,4 oraz gęstości
1,45 g/cm3. Do matryc w celu ich uczulenia były dodawane szklane mikrosfery szklane o
gęstości nasypowej 0,096 g/cm3 w ilości 3 % i 5 %, a następnie dwie odmiany
homogenicznych prochów nitroglicerynowych. Proch A zawierał następujące składniki
[%]: nitroceluloza – 57,0, nitrogliceryna – 40,0, centralit I – 2,5 i wazelinę – 0,5. Ziarna
prochu A miały wymiary 2x2 mm i grubości 0,25 mm. Proch B zawierał [%]: nitroceluloza
– 56,0, nitrogliceryna 26,5, dinitrotoluen – 9,0, centralit I – 3,0, ftalan dibutylu – 4,5 i
wazelina 1,0. Ziarna prochu B miały zbliżone wymiary do proch A.
Jednym z parametrów decydującym o zastosowaniu materiału wybuchowego w górnictwie
jest zdolność do wykonania pracy. Pomiar tego parametru wykonuje się wieloma metodami
[20]. Od kilku lat w Polsce preferowana jest między innymi metoda wykorzystująca pomiar
intensywności fali podmuchowej w powietrzu. Ładunki materiałów wybuchowych o masie
350 g i średnicy 45 mm znajdujące się w cienkościennej rurce papierowej były
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 2(2005)
77
umieszczone w odległości 200 i 300 cm od czujników. Detonujący ładunek generował
powietrzną falę podmuchową, która po dojściu do czujnika powodowała wysłanie
wzmocnionego sygnału rejestrowanego na oscyloskopie cyfrowym. Po przeskalowaniu
odpowiedzi napięciowej czujników otrzymywano zależność ciśnienia powietrznej fali
podmuchowej generowanej detonacją MW od czasu. Wyniki pomiarów przedstawiono w
tabelach 4.1 ÷ 4.4.
Tabela 4.1. Wartości nadciśnienia fal podmuchowych generowanych w powietrzu w
wyniku detonacji mieszanin prochów i MWE zawierających 3 % mikrosfer szklanych
Materiał wybuchowy
Nadciśnienie [kPa]
Odległość 2 m
Odległość 3 m
MWE-3
95,28
50,41
MWE-3/ProchB 80/20
78,99
45,66
MWE-3/ProchB 60/40
34,20
20,76
MWE-3/ProchB 40/60
28,50
17,79
MWE-3/ProchA 80/20
89,58
50,41
MWE-3/ProchA 60/40
73,29
42,99
MWE-3/ProchA 40/60
72,48
43,59
Tabela 4.2. Wartości nadciśnienia fal podmuchowych generowanych w powietrzu w
wyniku detonacji mieszanin prochów i MWE zawierających 5 % mikrosfer szklanych
Materiał wybuchowy
Nadciśnienie [kPa]
Odległość 2 m
Odległość 3 m
MWE-5
-
-
MWE-5/ProchB 80/20
74,92
45,37
MWE-5/ProchB 60/40
65,15
38,84
MWE-5/ProchB 40/60
29,32
17,20
MWE-5/ProchA 80/20
88,75
50,41
MWE-5/ProchA 60/40
96,09
50,11
MWE-5/ProchA 40/60
100,16
51,00
78
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
Tabela 4.3. Wartości impulsu fal podmuchowych generowanych w powietrzu w wyniku
detonacji mieszanin prochów i MWE zawierających 3 % mikrosfer szklanych
Materiał wybuchowy
Impuls [Pas]
Odległość 2 m
Odległość 3 m
MWE-3
45,29
32,07
MWE-3/ProchB 80/20
39,52
28,83
MWE-3/ProchB 60/40
15,03
11,02
MWE-3/ProchB 40/60
13,35
9,81
MWE-3/ProchA 80/20
43,12
32,02
MWE-3/ProchA 60/40
37,82
28,04
MWE-3/ProchA 40/60
37,14
28,02
Tabela 4.4. Wartości impulsu fal podmuchowych generowanych w powietrzu w wyniku
detonacji mieszanin prochów i MWE zawierających 5 % mikrosfer szklanych
Materiał wybuchowy
Impuls [Pas]
Odległość 2 m
Odległość 3 m
MWE-5
-
-
MWE-5/ProchB 80/20
39,60
29,05
MWE-5/ProchB 60/40
31,51
24,89
MWE-5/ProchB 40/60
12,42
9,54
MWE-5/ProchA 80/20
44,87
32,32
MWE-5/ProchA 60/40
45,84
31,41
MWE-5/ProchA 40/60
47,86
32,90
Wyniki badań prowadzonych w zagranicznych i krajowych ośrodkach wykazują, że wpływ
na parametry detonacyjne mieszanin wybuchowych zawierających MWE i prochy mają
właściwości MW miotającego. Zastosowanie prochu o wyższej energetyczności zapewnia
odpowiednio wysoką zdolność do wykonania pracy.
W Polsce oprócz badań naukowych prowadzone są prace utylitarne, których celem jest
wdrożenie w przemyśle wydobywczym środków strzałowych zawierających prochy
bezdymne pozyskane podczas deelaboracji amunicji. Opracowano metodę bezpiecznego
cięcia prochów nitroglicerynowych, a Zakłady Tworzyw Sztucznych „ERG-BIERUŃ”
uzyskały dopuszczenie na stosowanie w zakładach podziemnych (bez atmosfery palnej) i
odkrywkowych MWE emulinitu 5 zawierającego kilka procent prochu nitroglicerynowego.
Emulinit 5 jest materiałem przeznaczonym do specyficznych zastosowań przy pracach
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 2(2005)
79
selektywnego urabiania złóż lub przy ochronie stref przystropowych Parametry wybuchowe
i termochemiczne emulinitu 5 zestawiono w tabeli 4.5.
Tabela 4.5. Parametry wybuchowe i termochemiczne emulinitu 5 [21]
Parametr
Wartość
3
Gęstość [g/cm ]
1,20
5200
Prędkość detonacji, rura stalowa 32 mm [m/s]
3
Zdolność do wykonania pracy, próba Trauzla [cm ]
223
Względna zdolność do wykonania pracy [%]
53
Skład chemiczny gazów postrzałowych [%]
CO
0,125
NOx
0,025
Wrażliwość na tarcie [N]
353
Wrażliwość na uderzenie [J]
25
-6,21
Bilans tlenowy [%]
3
Objętość właściwa gazów powybuchowych [m /kg]
0,955
Ciepło wybuchu [kJ/kg]
2795,52
Temperatura wybuchu [K]
2208
5. Podsumowanie
Przedstawione w pracy wyniki badań prowadzonych w zagranicznych i polskich ośrodkach
naukowo-badawczych wykazały, że prochy pochodzące z deelaboracji amunicji mogą być z
powodzeniem stosowane jako efektywny składnik palny emulsyjnych materiałów
wybuchowych. Biorąc pod uwagę niską cenę MW pochodzących z deelaboracji amunicji
ich stosowanie ma uzasadnienie ekonomiczne. Również obecnie uważa się, że jest to
najbardziej ekologiczna metoda utylizacji przeterminowanych i niepełnowartościowych
materiałów wybuchowych. Jednak podstawowym problemem jest bardzo duża podaż
prochów bezdymnych z deelaboracji wielokrotnie wyższa niż możliwość ich zastosowania
w górniczych środkach strzałowych. Dlatego badania należy kontynuować między innymi
w kierunku zastosowania prochów w MW sypkich typu amonitów.
Literatura
[1] Machacek O., Eck G.R., Alternate use of rocket propellants as ingredients in
commercial watergel explosives, Proc. Fifth International Symposium on Explosives
Technology, Pretoria, October 1994, 499.
80
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)
[2] Machacek O., Eck G.R., Waste propellants and smokeless powders as ingredients in
commercial explosives, Proc. 23rd International Annul Conference of ICT., Waste
Management of Energetic Materials and Polymers, Karlsruhe, June – July 1992, 11.1.
[3] Munson W.O., Demilitarization of large rocket motors and propellants utilization, ed.
O. Machacek, NATO Science Series, Application of Demilitarized Gun and Rocket
Propellants in Commercial Explosives, Kluwer Academic Publishers, Printed in the
Netherlands, 2000, 17.
[4] Odintsov V.V., Pepekin V.I., Kutuzov B.N., Otsenka paremetrov denotsii novogo
klassa emuls’ionnykh VV, Khimicheskaya Fizika 1994, 13, 12, 1.
[5] Odintsov V.V., Pepekin V.I., Sravnitelnye kharakteristyki nekotorykh klassov
promyshlennykh emul’sionnykh VV. I. Brizantnoe deystvie, Khimicheskaya Fizika,
1995, 14, 7, 132.
[6] Matseevich B.V., Commercial explosives on the base of removed energetic condensed
systems (conception, problems, decisions), ed. O. Machacek, NATO Science Series,
Application of Demilitarized Gun and Rocket Propellants in Commercial Explosives,
Kluwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands, 2000, 7 .
[7] Kohlicek P., Jakubcek E., Zeman S., Some aspects of the application of small grain
powders in the emulsion explosives, ed. O. Machacek, NATO Science Series,
Application of Demilitarized Gun and Rocket Propellants in Commercial Explosives,
Kluwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands, 2000, 59.
[8] Salygin N.K., Matseevich B.V., Glinski V.P., Mardasov O.F., Plekhanov N.I., Use of
converted high energy value explosive materials as industrial energetic materials, ed.
O. Machacek, NATO Science Series, Application of Demilitarized Gun and Rocket
Propellants in Commercial Explosives, Kluwer Academic Publishers, Printed in the
Netherlands, 2000, 175.
[9] Rabotinsky N.I., Sosnin V.A., Iliukhin V.S., The application of reclaimed explosives in
commercial emulsion explosives ed. O. Machacek, NATO Science Series, Application
of Demilitarized Gun and Rocket Propellants in Commercial Explosives, Kluwer
Academic Publishers, Printed in the Netherlands, 2000, 198.
[10] Glinsky V.P., Mardasov O.F., Mochova N.V., Salygin N.K., Obraztsova B.F., Creation
of safe on manipulation industrial explosives and products for mining industry on the
basis of gunpowder, ed. O. Machacek, NATO Science Series, Application of
Demilitarized Gun and Rocket Propellants in Commercial Explosives, Kluwer
Academic Publishers, Printed in the Netherlands, 2000, 203.
[11] Baron V.L., Kantor V.Kh., Tekhnika i tekhnologia vzryvnykh rabot v SShA, Izd.
Nedra, Moskva 1989.
[12] Cook M.A., Farnam H.E., pat. USA 2 930 685, 1960.
[13] Bluhm H.F, pat. USA 3 447 978, 1969.
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 2(2005)
81
[14] Takeuchi F., Yamamoto K., Sakai H., Emulsion type explosives, Kogyo Kayaku, 1982,
43, 285.
[15] Latvala T., Mass detonations in Finland, Proc FINNEX 2002, 9-11, September, Levi,
Kittilä, 176.
[16] Hagfors M., Enviromental impact of the disposal of old ammunition in open surface
detonations, Proc FINNEX 2002, 9-11, September, Levi, Kittilä, 163.
[17] Hagfors M., Hokkanen M., Assestment of the impact of heavy metal emissions on soil
caused by open surface mass detonations, Proc FINNEX 2002, 9-11, September, Levi,
Kittilä, 257.
[18] Maranda A., Nowaczewski J., Analiza możliwości zastosowania prochów bezdymnych
i paliw rakietowych pozyskanych z wycofywanej amunicji jako składników palnych
górniczych materiałów wybuchowych, Paliwa z Odpadów, Tom IV, Wyd. Helion,
Gliwice 2001.
[19] Lipińska K., Lipiński M., Maranda A., Demilitarized double base propellants as
ingredients of commercial explosives, Central European Journal of Energetic
Materials 2005, 2, 1, 69.
[20] Sucheska M., Test methods for explosives, Springer, New York 1990.
[21] Katalog materiałów wybuchowych, “ERG-BIERUŃ” Zakłady Tworzyw Sztucznych.
Praca naukowa finansowana ze środków budżetowych na naukę w latach 2005-2007 jako
projekt badawczy nr3 T09B 011 28.
82
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 3(2006)