一种废旧单基发射药可再生利用方法技术

本发明专利技术涉及废旧单基发射药再利用制造领域，具体涉及一种废旧单基发射药可再生利用方法。废旧单基药具有易燃易爆特性，目前，常采用掩埋、燃烧等方法进行销毁，制约了废旧发射药的再生利用。本发明专利技术通过对以硝化棉为主的单基发射药还原处理，可控地获得不同氮元素含量的硝化棉，将此方法用于废旧单基药的再生利用。本发明专利技术涉及(1)水合肼对单基发射药还原工艺；(2)还原工艺对单基发射药中硝化棉含氮量的控制；(3)二氧化硫脲对单基发射药中硝化棉还原工艺。通过对单基发射药中硝酸酯基的还原处理，控制其硝化棉的含氮量，对废旧单基药进行溶胀、还原、再生的方式将废旧单基药再利用，拓宽废旧单基药的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧单基发射药可再生利用方法
本专利技术涉及废旧单基发射药再利用制造领域，具体涉及一种废旧单基发射药可再生利用方法。
技术介绍
火炸药都有一定的使用寿命，固体发射药-单基药是火炸药中一种，到了寿命的单基发射药，其稳定性和安全性变差，具有更大的危险性，也是对环境产生污染的污染源。处理废弃火炸药是一项技术复杂、耗资大、危险性大的工程。20世纪八十年代中期以前，主要采用露天焚烧、海洋倾泻、深井注入等销毁方式，这不仅造成资源的浪费，而且还会引起环境污染和爆炸事故。对废弃火炸药处理我国目前主要采用二种方法(1)常规销毁技术，各军械单位和学者在废旧弹药非军事化处理方面开展大量研究，在销毁技术和销毁能力方面进步显著。但长期以来，我国废旧弹药的处理思想以安全为主，处理手段以销毁为主。优点是污染小，通用性强，能量部分回收，其缺点是设备维护、销毁成本高，工艺复杂，处理能力有限。(2)回收利用技术，将废旧火炸药中的有效组分回收并重新利用是一种经济的处理方法，主要包括碱水解法、微生物降解法、熔融盐法、溶剂萃取法、化学降解法、超声粉碎法等，我国在火炸药资源的回收方面，技术力量相对薄弱，仅少数相关单位针对典型的火炸药开展了技术研究。其特征主要表现在对高价值成分的火炸药回收和再利用。对于单基药主要采用分离和提取的方法，此方法溶剂消耗较多，过程也较为复杂。在国际上，各国近年来一直致力于废旧火炸药的安全、绿色处理技术研究。而以产品性能和功能转化为中心的回收技术具有经济性，更符合绿色环保的理念。如重新加工再造转为民用火炸药产品的技术、通过化学反应转化为化工原料的技术、火药转为炸药、向性能较低产品转化等技术，不仅具有绿色无污染特性，而且带来良好的经济和社会效益。废弃的火炸药可以通过物理或化学反应获得许多的化工原料及原材料，因此废弃火炸药的资源化再利用，不仅处理了废弃火炸药，同时减少了对资源的浪费和财富的损失，降低了环境污染。采用对废旧单基发射药中硝化纤维素的进行还原脱硝反应,通过控制还原剂浓度得到不同氮含量的硝化纤维素，使硝化纤维素产品功能和性能转化，是一种用于处理废弃火炸药简单经济和安全的方法，为废弃火炸药再利用，创造较高的经济价值。
技术实现思路
本专利技术通过对以硝化棉为主的废旧单基发射药进行不同工艺的还原处理，获得不同含氮量的硝化棉，达到对废旧单基发射药的再生利用的目的。硝酸酯基的水解在一定程度上是可逆反应。硝酸酯基在酸、碱催化下都可以发生水解：但水解的过程实际上并不是像上式所描述的那样简单，硝酸酯基水解有时得不到原来的醇，其水解产物往往还有醛、酮、不饱和烃、亚硝酸等。为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种废旧单基发射药可再生利用方法，将废旧单基发射药在混合溶剂中溶胀，将溶胀后的废旧单基发射药在水合肼或二氧化硫脲还原剂的作用下进行还原反应，将还原后的产物进行分离，洗涤至中性，干燥即可。(1)废旧的单基发射药药柱溶胀，废旧的单基发射药药柱经过长期的存放，整体硬化，表面致密，其硝化纤维素中硝酸酯基不易转换成羟基。在还原处理前需要通过选择溶剂和混合溶剂的配比、时间、温度等实验条件将废旧的单基发射药药柱溶胀，以便后续还原处理。溶胀溶剂最好选择乙醇、乙酸乙酯混合溶剂，其溶剂比为乙酸乙酯：乙醇为1:19～20。此方法较直接粉碎废旧的单基发射药药柱法更为安全。(2)对溶胀后废旧的单基发射药药柱进行还原处理对步骤(1)中所述还原剂为水合肼时，水合肼还原废旧单基药的机理：反应水合肼的浓度可以根据废旧单基药硝化棉还原后的含氮量值来决定，变化范围可从40wt％到10wt％。此还原反应为放热反应，起始反应温度不能低于35℃，高于38℃才能发生还原反应，还原反应的具体操作为：首先将水合肼溶液预热至35～45℃，然后将预热后的水合肼溶液加入盛有溶胀后的废旧单基发射药反应容器中，将反应体系加热至35～45℃，同时搅拌，使反应体系均一恒温，反应25～60min，反应时间可根据需还原的硝酸酯基的量决定，一般情况反应时间在15～35min,有些情况反应时间需大于25min。采用水合肼作为硝化棉还原剂，第一可以使酯基还原为羟基，不存在其他还原产物；第二，该技术具有设备投资小，反应条件温和，还原收益高；第三，可进行部分还原，不产生废气和废渣等特点。进一步，所述溶胀后的废旧单基发射药和水合肼的摩尔比为1:4～11。通过调节摩尔比，根据用途控制废旧单基发射药还原后的含氮量。所述水合肼溶液可为水合肼-醇溶液或水合肼-水溶液。由于水合肼-醇溶液中肼与醇之间产生的氢键比水合肼-水之间产生的氢键要弱，使肼易于释放，当水合肼溶液为水合肼-醇溶液时，其质量浓度为10～25％；所述水合肼溶液为水合肼-水溶液时，其质量浓度为25～40％。通过调节水合肼溶液的浓度，还原后的硝化棉的含氮量变化范围为11.6％～12.5％对步骤(1)中所述还原剂为二氧化硫脲时，二氧化硫脲还原硝化棉中部分硝酸酯基为羟基，其机理如下：还原反应的具体操作为：首先将乙醇与水配置成溶液，然后将氢氧化钠加入乙醇和水的混合溶液中，再将二氧化硫脲加入乙醇、水和氢氧化钠的混合溶液中，充分溶解，将充分溶解后的二氧化硫脲、乙醇、水和氢氧化钠的混合溶液加入盛有溶胀后的废旧单基发射药反应容器中，将反应体系加热至60～80℃，同时搅拌，使反应体系均一恒温，反应2～4h。再进一步，所述溶胀后的废旧单基发射药、二氧化硫脲、氢氧化钠的质量比为1:2:4或1：4：4。用二氧化硫脲还原硝酸酯取决于SO2-2的生成量，通过控制二氧化硫脲与氢氧化钠的比例来控制SO2-2的生成量。废旧单基发射药还原过程需在溶液中进行，从溶剂的溶解性和经济性考虑，所述反应液由乙醇和水组成，乙醇与水的体积比为1:3。进一步，所述将废旧单基发射药在混合溶剂中溶胀的具体操作为：将乙酸乙酯和乙醇按照1:19～20的体积比配置成混合溶液，然后将废旧单基发射药溶于乙酸乙酯和乙醇的混合溶液中，在温度为35～40℃的温度下超声处理，使废旧单基发射药充分溶胀。乙酸乙酯在混合溶剂中含量不易多，如果乙酸乙酯含量高将造成后续工艺中乙醇洗涤次数增加，残留在废旧单基发射药中乙酸乙酯与还原剂发生亲核加成反应。(3)对还原后不同含氮量的硝化棉进行洗涤，干燥。所述将分离后的产物洗涤至中性的具体方法为：用常温水将产物洗涤PH值为7；所述干燥的温度为45～60℃。与现有技术相比本专利技术具有以下优点：本专利技术的工艺，是一种采用对废旧单基发射药中硝化纤维素的进行还原脱硝反应,通过控制还原剂浓度得到不同氮含量的硝化纤维素，是一种用于处理废弃火炸药简单经济和安全的方法，为废弃火炸药再利用，创造较高的经济价值。附图说明图1为本专利技术水合肼还原废旧单基药的制备工艺流程图；图2为本专利技术二氧化硫脲还原废旧单基药的制备工艺流程图；图3是用不同浓度水合肼-乙醇溶液还原废旧单基药后的红外图谱；图4是用不同浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：将废旧单基发射药在混合溶剂中溶胀，将溶胀后的废旧单基发射药在水合肼或二氧化硫脲还原剂的作用下进行还原反应，将还原后的产物进行分离，洗涤至中性，干燥即可。/n

【技术特征摘要】
1.一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：将废旧单基发射药在混合溶剂中溶胀，将溶胀后的废旧单基发射药在水合肼或二氧化硫脲还原剂的作用下进行还原反应，将还原后的产物进行分离，洗涤至中性，干燥即可。


2.根据权利要求1所述的一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：所述还原剂为水合肼时，还原反应的具体操作为：
首先将水合肼溶液预热至35～45℃，然后将预热后的水合肼溶液加入盛有溶胀后的废旧单基发射药反应容器中，将反应体系加热至35～45℃，同时搅拌，使反应体系均一恒温，反应25～60min。


3.根据权利要求2所述的一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：所述溶胀后的废旧单基发射药和水合肼的摩尔比为1:4～11。


4.根据权利要求2所述的一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：所述水合肼溶液为水合肼-醇溶液或水合肼-水溶液。


5.根据权利要求4所述的一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：所述水合肼溶液为水合肼-醇溶液时，其质量浓度为10～25％；所述水合肼溶液为水合肼-水溶液时，其质量浓度为25～40％。


6.根据权利要求1所述的一种废旧单基发射药可再生利用方法，其特征在于：所述还原剂为二氧化硫脲时，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖忠良，南风强，李世影，张瑞，米登峰，申通，和尚杰，吴晓青，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14