Новые подходы к утилизации боеприпасов и военной техники Биотехнологии в переработке техногенных отходов ПРЕЗЕНТАЦИЯ

ЗАДАНИЕ: разработка универсального способа утилизации боеприпасов, содержащих тротил и гексоген. Разработчики: - СНУЯЭиП (Украина); - VITAVA d.o.o. (Словения).

Постановка задачи Запасы подлежащих утилизации взрывчатых веществ (ВВ) значительно превышают потребности в их переработке на промышленную взрывчатку. Существующие технологии позволяют утилизировать только тротилосодержащие взрывчатые вещества. Запасы подлежащих утилизации взрывчатых веществ (ВВ) значительно превышают потребности в их переработке на промышленную взрывчатку. Существующие технологии позволяют утилизировать только тротилосодержащие взрывчатые вещества. Промышленные технологии утилизации гексогенсодержащих материалов отсутствуют. Промышленные технологии утилизации гексогенсодержащих материалов отсутствуют. Подлежащие утилизации ВВ активно загрязняют окружающую среду, а методы их уничтожения не отвечают современным требованиям ни по экологической безопасности, ни по экономичности. Подлежащие утилизации ВВ активно загрязняют окружающую среду, а методы их уничтожения не отвечают современным требованиям ни по экологической безопасности, ни по экономичности. Необходим эффективный универсальный способ утилизации обычных боеприпасов и отходов производства ВВ, отвечающий современным требованиям экологической безопасности. Необходим эффективный универсальный способ утилизации обычных боеприпасов и отходов производства ВВ, отвечающий современным требованиям экологической безопасности.

Этапы работы Разработка технологии биологического вскрытия оболочек боеприпасов. Разработка технологии биологического вскрытия оболочек боеприпасов. Разработка технологии биодеструкции ВВ (тротил, гексоген, «морские смеси»). Разработка технологии биодеструкции ВВ (тротил, гексоген, «морские смеси»). Селекция вермикультуры, способной «перерабатывать» тротил и гексогеносодержащие отходы. Селекция вермикультуры, способной «перерабатывать» тротил и гексогеносодержащие отходы. Разработка мобильных комплексов по утилизации нетранспортабельных боеприпасов и их утилизации в полевых условиях. Разработка мобильных комплексов по утилизации нетранспортабельных боеприпасов и их утилизации в полевых условиях. Рекультивация земель, содержащих остатки неразложившегося ВВ. Рекультивация земель, содержащих остатки неразложившегося ВВ.

Основные требования: Безопасность проводимых работ для персонала и окружающей среды. Безопасность проводимых работ для персонала и окружающей среды. Технологическая простота. Технологическая простота. Экономическая эффективность (низкая себестоимость и получение готового продукта). Экономическая эффективность (низкая себестоимость и получение готового продукта).

Области применения 1. Вскрытие металлических оболочек крупногабаритных боеприпасов. 2. Утилизация взрывчатых веществ и отходов производств ВВ. 3. Получение концентратов благородных и редких металлов методом выщелачивания. 4. Переработка шлаков медеплавильных производств с содержанием Cu до 30% 5. Переработка смешанного лома (малогабаритные электродвигатели и трансформаторы). 6. Переработка кабельной продукции и электротехнического лома. 7. Переработка жести и металлической стружки, не принимаемых на переработку металлургическими комбинатами.

Анализ существующих методов вскрытия и извлечения ВВ из боеприпасов Наименование технологий Характеристика технологий 1-я группа. Извлечение ВВ методом теплового воздействия. 1.1Контактное выплавление паром. 1.2Выплавление расплавом перегретого ТНТ. 1.3Выплавление термическими зондами. 1.4Вымывание нагретой органической жидкостью (парафином, церезином). Сравнительно большие энергетические затраты и высокая стоимость утилизации. Необходимость удаления остатков тротила на внутренних стенках корпусов, что требует специального контроля. Отсутствует стабильная и простая технология переработки самого ВВ, что делает процесс утилизации не полным. 2-я группа. Извлечение ВВ методом механического воздействия. 2.1 Центрифугирование. 2.2 Вытачивание. 2.3 Вымывание ВВ струей рабочей жидкости под высоким давлением (гидрорезка). Необходимость подготовительных операций, большая трудоемкость, потребность в специальном оборудовании и приспособлениях. Опасность искрообразования и взрыва. Отсутствие переработки ВВ. 3-я группа. Извлечение ВВ методом физических воздействий. 3.1 Ультразвуковая резка корпусов. 3.2 Нагрев корпусов токами высоких частот. 3.3 Разрушение ВВ водными растворами с поверхностно-активными веществами (ПАВ) Необходимость в специальном и дорогом оборудовании, большие энергетические затраты. Необходимость постоянного удаления остатков тротила с внутренних сторон корпусов боеприпасов. Взрывоопасность. Отсутствие надежной технологии переработки ВВ. 4. Биохимическая технология вскрытия корпуса боеприпаса и переработки ВВ. Малоотходный технологический процесс. Экономичность и простота.

Технологическая схема комплексной утилизации боеприпасов Подготовка (механическая разборка) БП к утилизации: разгильзовка, отделение порохов, приборной и несущей частей Боевая часть Блок вскрытия металлической оболочки БП от взрывчатых веществ Производство гидроокиси железа Промывка, обезвоживание Обжиг Красный железо-окисный пигмент Окись алюминия, глинозём. ТОПЛИВО ПОРОХА Жидкое топливо ракет ОРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ БИОФИЛЬТР ОРГАНИЧЕСКИЙ НЕОРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ КОМПОСТИРОВАНИЕ Приборная часть Подготовка (измельчение) Бактериально- химическое выщелачивание металлов КОНЦЕНТРАТ РЕДКИХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ЖЕЛЕЗО, МЕДЬ, ОЛОВО, АЛЮМИНИЙ НИКЕЛЬ, ЦИНК И ДР. В РАСТВОРЕ.

СХЕМА разделения многокомпонентных ВВ, содержащих Аl и Fe Бактериальная регенерация железа Fe 2+ Fe 3+ Смесь ВВ без алюминия Окись алюминия Красный железоокисный пигмент Промывание водой Измельчение ВВ в воде фильтрование Обработка бактериально- химическим раствором с Fe +3 фильтрование Осаждение гидроокиси железа Осаждение гидроокиси алюминия Прокаливание Обжиг Промывной раствор Рабочий раствор Раствор Fe 3+ осадок Раствор Fe и Al

Вскрытие боеприпасов методом биодеструкции Вскрытие боеприпасов методом биодеструкции Метод испытан на арсенале Черноморского Флота Российской Федерации в 2000 году и на Черкасской базе ПВО Вооруженных Сил Украины в 2004 году. Метод испытан на арсенале Черноморского Флота Российской Федерации в 2000 году и на Черкасской базе ПВО Вооруженных Сил Украины в 2004 году.

Экспериментальная загрузка боеприпаса в рабочий раствор (операция вскрытия оболочки)

Корпус боеприпаса до и после разрезания (головная часть реактивной глубинной бомбы)

Морские мины (вес ВВ до 200 кг) до и после вскрытия металлической оболочки

Вскрытые и обезвреженные морские мины

Узел фильтрования пигментной пасты

Участок культивирования микроорганизмов в лаборатории СНУЯЭиП

Образцы промышленных отходов, переработанных на полупромышленной установке ШЛАКИ МЕДИПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ЭЛЕКТРО ТЕХНИЧЕСКИЕ КЛЕММЫ, РАЗЪЁМЫ, БИМЕТАЛИЧЕСКИЕ ПЛАСТИНЫ И Т.Д. ОТРАБОТАННЫЕ, ТОНКОЖИЛЬНЫЕ КАБЕЛЯ: СИЛОВЫЕ, СИГНАЛЬНЫЕ, ТЕЛЕФОННЫЕ И Т.Д.

Товарные продукты А – ЧЁРНЫЙ ЖЕЛЕЗООКИСНЫЙ ПИГМЕНТ В – КРАСНЫЙ ЖЕЛЕЗООКИСНЫЙ ПИГМЕНТ Б – ГИДРООКИСЬ ЖЕЛЕЗА О - ЖЁЛТЫЙ ЖЕЛЕЗООКИСНЫЙ ПИГМЕНТ М – МЕДНЫЙ КУПОРОС Е – ЦЕМЕНТНАЯ МЕДЬ С – ОКИСЬ МЕДИ -- ЗАКИСЬ МЕДИ

Эксперимент по биологической деструкции корпуса боеприпаса в полевых условиях (подготовка к проведению эксперимента)

Результат биологической деструкции корпуса боеприпаса в полевых условиях

Развитие микроорганизмов при больших концентрациях железа Наибольший интерес представляют популяции бактерий, активно растущих при концентрации железа Наибольший интерес представляют популяции бактерий, активно растущих при концентрации железа от 10 г/литр от 10 г/литр В промышленных условиях этот показатель достиг 30 г/литр В промышленных условиях этот показатель достиг 30 г/литр Скорость разъедания оболочки боеприпаса находится в пределах от 1 мм за 4 часа до 1 мм в сутки Скорость разъедания оболочки боеприпаса находится в пределах от 1 мм за 4 часа до 1 мм в сутки

Результаты испытаний 2003 г. Проведены успешные испытания метода бактериальной деструкции гексогена совместно с ООО «Укрспецтехнология», НИЦ «Материалообработка взрывом» ИЭ им. Е.О.Патона в присутствии представителей Министерства Обороны Украины г. Проведены успешные испытания метода бактериальной деструкции ВВ совместно с Рубежанским казенным химическим заводом «Заря». В настоящее время метод проходит испытания на ГП НПО «Павлоградский химический завод».

Результаты определения содержания гексогена и ТНТ в образцах после месяца бактериальной обработки в условиях компостирования пробы Исходная концентрация Период инкубации Концентрация после инкубации мг/кг (гексоген) 6 суток473,1 мг/кг мг/кг (гексоген) 15 суток209,6 мг/кг мг/кг (гексоген) 32 суток15,2 мг/кг мг/кг (ТНТ)13 суток656 мг/кг мг/кг (ТНТ)2 суток47 мг/кг мг/кг (ТНТ)2 суток12000 мг/кг

Высев на МПА обогащённой микроорганизмами пробы свидетельствует о развитии различных форм микроорганизмов в гексогенной среде, что подтверждает ее активную биодеструкцию.

Органические удобрения из переработанных ВВ и органических отходов.