Text
П. И. ВОРОБЬЕВ
ПИРОКСИЛИН
и
БЕЗДЫМНЫЙ ПИРОКСИЛИНОВЫЙ
ПОРОХ
Рекомендовано ГУУЗ НКБ в качестве
учебного пособия для техникумов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ОБОРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
МОСКВА 19 40
DL Scientific Heritage of Russia
В книге, составленной преподавателем химического техни-
кума П. И. Воробьевым, кратко описано производство основных
видов целлюлозы и получение из нее различных нитроклетчаток,
главным образом пироксилинов N? 1 и № 2. Более подробно
разобраны вопросы производства из пироксилина бездымного
пороха. Описанию технологического процесса получения без-
дымного пороха предшествует изложение физико-химических
основ коллоидных порохов на летучем растворителе (пирокси-
линовых порохов) и характеристика основных материалов, при-
меняемых в их производстве.
Книга предназначается в качестве учебного пособия для тех-
никумов НКБ и может служить также пособием для младшего
технического персонала пироксилиновых и пороховых заводов.
DL Scientific Heritage of Russia
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
От автора......................................................... 5
Введение.......................................................... 6
Часть первая
Целлюлоза и нитроцеллюлоза
Глава I. Целлюлоза................................................ 9
Виды целлюлозных материалов................................... —
Физико-химические свойства целлюлозы......................... 13
Спутники целлюлозы........................................... 21
Производство древесной целлюлозы............................. 23
Химическая очистка хлопка.................................... 34
Глаза II. Нитроцеллюлоза......................................... 38
Классификация................................................. —
Нитрация целлюлозы........................................... 40
Условия нитрации............................................. 43
Свойства нитроцеллюлоз ...................................... 49
Применение нитроцеллюлоз .................................... 52
Часть вторая
Производство пироксилина
Глава III. Подготовка исходных материалов........................ 54
Подготовка целлюлозы.......................................... —
Приготовление нитрационных смесей............................ 62
Аппаратура кислотного хозяйства и порядок приготовления нитра-
ционных смесей............................................ 72
Глава IV. Способы нитрации целлюлозы и стабилизация пироксилина . . 80
Способы нитрации целлюлозы и применяемая аппаратура........ —
Стабилизация пироксилина..................................... у1
Глава V. Подготовка пироксилина к сдаче в пороховое производство . . 106
Глава VI. Техника безопасности и охрана труда в пироксилиновом
производстве................................................. 115
Часть третья
Коллоидный порох на летучем растворителе (пироксилиновый порох)
Глава VII. Физико-химические основы пороха.................. 117
Физические основы пороха...................................... —
Химическая основа пороха...................................... 125
Основные материалы, применяемые для изготовления пороха на
летучем растворителе..................................... 130
Глава VIII. Производство пороха на летучем растворителе...........136
Обезвоживание пироксилина..................................... 137
Приготовление пороховой массы.................................143
DL Scientific Heritage of Russia
3
Стр.
Прессование пороховой массы и прессовое оборудование...........149
А. Прессование пороховой массы............................... —
Б. Прессовое оборудование.................................. 151
В. Технологический процесс прессования..................... 167
Резка пороха.................................................. I69
Удаление растворителя из пороха............................... 174
Провяливание пороха........................................... 175
Сортировка (разымка) пороха................................... 176
Вымочка пороха................................................ 181
Сушка пороха.................................................. 185
Увлажнение пороха............................................. 188
Флегматизация пороха...........................................189
Разымка и сушка флегматизированного пороха.....................192
Составление и смешение малых и общих партий пороха.............. —
Развеска и укупорка пороха.................................... 194
Исправление некондиционных и переделка старых порохов......... —
Глава IX. Основные понятия о рекуперации растворителей.............196
Г лапа X. Испытание готовой продукции............................. 199
Физико-химические испытания..................................... —
Балистические испытания........................................205
Глава XI. Склады................................................. 212
Глава XII. Основные меры техники безопасности....................... —
Правила техники безопасности для работающих в пороховом произ-
водстве ............................... 213
Приложение 1. Таблица расчетных формул для дозировки нитра-
ционных смесей кислот .......................
Приложение 2. Таблица для пересчета содержания спирта из
объемных в весовые проценты...............215
Литература...................................219
DL Scientific Heritage of Russia
ОТ АВТОРА
Составление этого труда, предлагаемого в качестве учебника для
техникумов НК Б, представляло некоторые затруднения в том отно-
шении, что технологический процесс производства пироксилина и
бездымного пороха на разных заводах не одинаков. Некоторые за-
труднения представлял также выбор типичной аппаратуры, так как
в производстве до сих пор приняты для одних и тех же операций
аппараты различной конструкции. Поэтому автор считал необходи-
мым изложить только основы технологии пироксилина и бездымного
пороха, полагая, что преподаватель всегда сможет иллюстрировать
лекции по этому курсу конкретными примерами применительно
к условиям какого-либо определенного производства.
Автор будет весьма благодарен за все критические замечания и
пожелания, способствующие улучшению книги.
Автор
DL Scientific Heritage of Russia
ВВЕДЕНИЕ
Впервые пироксилин был получен профессором Базельского уни-
верситета Христианом Шенбейном в 1845 г., хотя прообраз пирокси-
лина — ксилоидин был получен Браконно еще в 1832 г. действием
азотной кислоты на древесные опилки, лен, крахмал и т. д. Ксило-
идин отличался недостаточной химической стойкостью и не нашел
применения. Шенбейн получил пироксилин — продукт, аналогич-
ный ксилоидину, но более стойкий, действуя смесью концентриро-
ванной серной и азотной кислот на вату. Взрывчатые свойства по-
лученного продукта дали основание назвать его пироксилином.
Почти однрвременно с Шенбейном, но несколькими неделями
позже, таким же способом получил пироксилин Бётхер.
Вскоре после открытия пироксилина рядом с пороховыми заво-
дами появились и пироксилиновые — сначала в Фаверманне, за-
тем в Буше и др. Но эти заводы просуществовали недолго- В июне
1847 г. первый завод был разрушен взрывом, при котором погибло
21 человек. Несчастные случаи происходили и на других заво'дах
и вызвали повсеместное прекращение производства пироксилина.
Все же работы по изучению пироксилина не прекратились. Боль-
шую исследовательскую работу провел австрийский офицер Ленк.
Тщательной отмывкой пироксилина от остатков кислот Ленку уда-
лось получить пироксилин сравнительно большой стойкости. Опыты
Ленка послужили толчком к новому подъему развития пироксилино-
вого производства. Пироксилин снова стали изготовлять в больших
количествах. Однако, спустя некоторое время, в 1862 и 1865 гг.,
снова последовал ряд взрывов, причины которых остались невыяснен-
ными. Производство пироксилина в Австрии снова было запрещено,
и, казалось, все работы Ленка таким образом были сведены на-нет.
В других же странах опыты с пироксилином не прекращались.
В 1862 г. в Англии была образована специальная комиссия для про-
ведения опытов с пироксилином, а в 1865 г. профессор Вульвичской
химической лаборатории Абель, продолжая опыты Ленка, устано-
вил, что причиной саморазложения пироксилина является его не-
удовлетворительная промывка.
Абель предложил вести измельчение пироксилина машинами,
применяемыми для измельчения бумажной массы. Одновременно
Абель предложил контролировать по особому методу стойкость пиро-
ксилина. Этот метод, так называемая проба Абеля, давал возмож-
6
DL Scientific Heritage of Russia
ность правильно вести технологический процесс изготовления пиро-
ксилина. Осуществление предложений Абеля дало блестящие ре-
зультаты и вновь вызвало повышенный интерес к пироксилину во
многих странах. Началось строительство пироксилиновых заводов
в Англии, Франции, Германии и др.
В Англии первый пироксилиновый завод был построен в 1865 г.,
во Франции в 1877 г., в Германии в 1881 г. и т. д.
В России пироксилин был принят морским и военным ведом-
ствами в 1875—1876 гг. Первый пироксилиновый завод был построен
в 1891 г.
Изучением пироксилина занимался и Д. И. Менделеев. В 1892 г.
он получил особый вид пироксилина, названный им пироколлодием.
Пироколлодий нашел очень широкое применение в производстве
бездымных порохов, но не в России, а в Америке.
Открытие пироксилина, естественно, выдвинуло вопрос о замене
дымного пороха пироксилином, так как последний был примерно
в 3—4 раза сильнее дымного пороха и сгорал без дыма.
Однако применить пироксилин для стрельбы было невозможно:
.большая скорость его горения вызывала разрушение ствола
оружия.
Чтобы замедлить горение пироксилина, его уплотняли, пропи-
тывали склеивающими веществами, смешивали с хлопком и т. д.,
но все это не приводило к желаемым результатам. Давление газов
оставало'сь слишком большим и являлось причиной разрыва орудий.
В 1864 г. Шульце предложил для стрельбы порох, состоящий
из смеси нитрованной древесины и селитры. Для уменьшения гигро-
скопичности и придания пороху большей плотности Шульце ввел
обработку его'спирто-эфирным растворителем. Этот порох обладал
крупными недостатками. Он действовал неравномерно из-за неоди-
наковой степени нитрования древесины и давал при выстреле лег-
кий дым.
В 1884 г. французский инженер Вьель предложил изготовлять
бездымный порох из пироксилина, обрабатывая его растворителем.
При такой обработке пироксилин превращался в тестообразную
коллоидную массу, из которой вырабатывали затем пороха опре-
деленной формы. Открытие Вьеля произвело полный переворот в по-
роховом деле. Порох Вьеля горел медленнее и прогрессивнее и поз-
волял увеличить начальную скорость пули (снаряда) при меньшей
по сравнению с дымным порохом величине заряда. Увеличение
начальной скорости пули дало возможность заменить старые ружья
большого калибра ружьями малого .калибра.
Изобретение Вьеля французы держали в большом секрете. Были
более или менее известны балистические свойства нового пороха,
а также и то, что он представляет собой коллоидный раствор пиро-
ксилина в летучем растворителе. Неизвестны были форма порохо-
вых элементов и состав пороха. Поэтому в других странах анало-
гичные опыты пришлось проводить самостоятельно. В России этим
вопросов занимался Д. И. Менделеев по поручению военного ведом-
ства. Состав пороха Вьеля он открыл чрезвычайно остроумным
DL Scientific Heritage of Russia
7
образом. Д. И. Менделеев использовал материалы железнодорожной
статистики о количествах различных грузов, направлявшихся к по-
роховым заводам, и по этим данным определил состав изготовляе-
мого пороха.
В 1888 г. Нобель предложил нитроглицериновый порох, назван-
ный им балиститом.
Для изготовления балистита Нобель употреблял растворимый
пироксилин, желатинированный нитроглицерином. В 1889 г. Абель
и Дьюар запатентовали новый тип нитроглицеринового пороха,
который в отличие от балистита изготовлялся из нитроглицерина и
нерастворимого пироксилина путем обработки их ацетоном.
Пироксилиновый порох был принят во Франции и в России,
а нитроглицериновые — в Италии и в других странах.
Заводское приготовление бездымного пороха в России было на-
чато в 1891 г.
В результате работ Д. И. Менделеева, А. В. СухинскогЪ и
С- В. Панпушко технология изготовления пороха в России была
поставлена на более высокую ступень, чем за границей. Так, по пред-
ложению Д. И. Менделеева пироксилин обезвоживали спиртом.
Этот способ затем был принят и в других странах, в частности во
Франции — родине бездымного пироксилинового пороха. А. В. Су-
хинским была введена в технологию пороха операция вымочки,
что значительно сократило длительность процесса его производства.
Дальнейшее усовершенствование шло по линии аппаратурного оформ-
ления и рационализации технологического процесса, а также по
линии повышения коэфициента полезного действия пороха при
выстреле путем введения новых форм пороховых элементов (амери-
канский семиканальный порох).
С момента изобретения бездымного пороха производство дымного
пороха и потребление его для стрельбы сильно сократились.
DL Scientific Heritage of Russia
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ЦЕЛЛЮЛОЗА И НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА
ГЛАВА I
ЦЕЛЛЮЛОЗА
ВИДЫ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Целлюлоза — основной материал, применяемый при производ-
стве пироксилина, — принадлежит к классу углеводов и является
важнейшей составной частью растительной клетки. Растительная
клетка состоит в основном из протоплазмы, клеточного сока и клеточ-
ной оболочки. Протоплазма является жизнедеятельным веществом
и представляет собой светлую полужидкую массу из весьма сложной
смеси белковых и иных веществ. В отживших клетках протоплазмы
нет,—ее место занимают воздух и вода. Клеточный сок представляет
собой раствор различных солей, сахаров, органических кислот ит. д.
При своем развитии клетка окружается тонкой кожицей, которую
выделяет протоплазма. На этой тонкой кожице постепенного мере
развития клетки откладываются все новые и новые слои. Так обра-
зуется клеточная оболочка. Она имеет слоистое строение и состоит в.
основном из целлюлозы, связанной с лигнином, пектинами, гемицел-
люлозой, жирами, смолами, дубильными и красящими веществами.
В клеточных оболочках различных растений состав органиче-
ских веществ и соотношение между ними неодинаковы. Приводим
данные о содержании целлюлозы в различных видах растений (в %):
Хлопок.................................. 80—94
Лубяные растения.........................70—83
Дерево..................................40—58
Солома...................................48—54
Для получения пироксилина применяется целлюлоза, очищен-
ная от примесей. Для этой цели используют, конечно, такие расте-
ния, которые содержат много целлюлозы и которые экономически
выгодны. Наиболее ценными являются: хлопок, древесина, солома
и лен.
Хлопок. Хлопок — растительные волокна, покрывающие се-
мена хлопчатника. Хлопчатник принадлежит к кустарниковым рас-
тениям из семейства мальвовых и имеет около 40 видов.
На хлопкоочистительных заводах специальными машинами —
джинами — волокна хлопка отделяют от семян. В результате полу-
чается длинноволокнистый (20—40 лш), или прядильный, хлопок.
9
DL Scientific Heritage of Russia
После обработки хлопка-сырца на джинах на семенах остаются
мелкие волокна (подпушек) длиной 4—12 мм. Их отделяют специаль-
ными машинами — линтерами. Мелкое волокно, иначе называемое
линтом, снимается с семян в два или три приема. После первого
съема получают хлопковый линт; длина его волокон 10—12 мм.
Второй съем дает маслобойный линт, или делинт, с волокнами длиной
4—6 мм. В общей сложности линтерного волокна получается 2,5—
4% от веса хлопка. Линтерное волокно широко используется для
изготовления дешевых тканей, для выделки ламповых и свечных
фитилей, различных сортов ваты, для фабрикаций искусственного
шелка и производства пироксилина.
Волокно хлопка —одна неделимая клетка. До раскрытия ко-
робочки эта клетка, или волоконце, представляет собой сильно
вытянутую цилиндрическую трубочку. После раскрытия коробочки
волокно быстро теряет влагу, сплющивается и скручивается, приобре-
тая штопорообразный вид. Длина хлопкового волокна достигает до
40 мм> у некоторых сортов и больше. Диаметр его около 20 у.. Тол-
щина оболочки 6—8 рь. Полость внутри волокна наполнена воздухом
или остатком белкового характера. Оболочка представляет собой
почти чистую целлюлозу. Химический состав линта-сырца примерно
такой (в %):
Целлюлозы................................ 80—95
Протеина................................ 1,5
Воды .*...................................около 6
Гемицеллюлозы.............................. » 2
Эфирного экстракта .................... 1
Золы................................... 1,0—1,5
Древесина. Древесина представляет собой такое сырье для полу-
чения целлюлозы, запасы которого в природе очень велики. Дре-
весина состоит из очень большого числа различного рода клеток,
или волокон. В состав клеточных оболочек главнейшими органи-
ческими веществами входят целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин.
Кроме них, древесина содержит смолы, жиры п протеиновые и ду-
бильные вещества. Содержание этих веществ в разных породах дре-
весины различно.
Состав древесины некоторых хвойных и лиственных пород по
данным Швальбе и Беккера приведен в табл. 1. Эти данные пока-
зывают, что древесина хвойных пород содержит целлюлозы больше,
чем древесина лиственных пород.
Длина волокон древесины неодинакова не только у разных пород,,
но и в одном и том же дереве. Волокна хвойных деревьев всегда
длиннее волокон лиственных деревьев. Средняя длина волокон
хвойных деревьев около 3 мм, а лиственных около 1 мм.
В начале развития производства бездымного пороха для изго-
товления пироксилина применяли исключительно длинноволокни-
стый, прядильный хлопок. Однако вскоре его вытеснил более деше-
вый линт. В последнее время в связи с тем, что хлопковую целлю-
лозу в огромных количествах начали использовать для изго-
товления искусственного шелка, кинопленки, лаков, целлулоида
ddDscientific Heritage of Russia
Таблица 1
Состав древесины Ель Сосна Бук 1 Береза Осина
в пересчете на сухой вес, %
( Целлюлоза, содержащая пен-
то щны 63,95 60.54 67,09 1'4 10 02,83
Содержание в ней пентозанов Целлюлоза за вычетом пенто- 9,55 11,27 20,35 2 9,40 24,94
занов 57.84 54.25 53,4G 45.30 47.11
Пентозаны .... 11,30 11.02 24,86 27.07 23.75
Метилпентозаны . 3.00 2.23 1,02 0.84 0,72
Лигнин 28 29 26,35 22,46 19,56 18,24
Фурфурол .... ... 7,49 7,49 14,90 16,08 12,64
Протеины . ... 0,69 0.80 1,05 0.74 0.63
Пектин (по Фолленбергу) . . Уксусная кислота (по Шор- 1,22 1Д1 1,75 1,61 1.82
геру) 1.44 1.40 2,34 4,65 4,17
Метаксильное число Жиры, воск и смолы: 2,3} 2.20 1 2,96 2,77 2,57
Спирго-эфирный экстракт . 2,3 3,45 1.78 1.80 3,16
в том числе:
Эфирный экстракт . . . 0.78 1,92 0,31 0,71 1.08
Спиртовый » ... 1.52 1,53 1,47 1,09 2,08
Спирто-бензольный экстракт 2.34 3.32 1,20 1,68 2,87
Зола 0.77 0,39 1,17 0,39 0,32
ит. д., появилась необходимость изыскать для изготовления пиро-
ксилина другой материал. Таким материалом может служить дре-
весная целлюлоза.
Во время империалистической войны, когда Германия, отрезан-
ная от своих колоний, лишилась хлопковой сырьевой базы, она была
вынуждена применять для изготовления пироксилина древесную
целлюлозу.
Над использованием древесной целлюлозы для нитрации, т. е.
для получения нитроцеллюлозы, еще в 1865 г. работал немецкпй
артиллерист Шюльце, а в 1870—1875 гг. Фолькман. Систематиче-
скую работу в этом направлении проводило Германское военное
ведомство. Поэтому перевод пироксилинового производства с хлоп-
кового сырья на древесное в Германии был осуществлен достаточно
легко.
Попытки в 1914—1918 гг. заменить хлопковую целлюлозу дре-
весной были и во Франции, но там этим вопросом систематически
не занимались, и поэтому удовлетворительных результатов не было
получено.
Использованию для производства пироксилина древесной цел-
люлозы препятствуют ее загрязненность различными примесями и
трудность придания ей структуры, удобной для нитрации. Однако
в последнее время найдены способы обработки древесной целлюлозы,
позволяющие применять ее для производства нитроцеллюлозы, и
древесная целлюлоза постепенно заменяет хлопковую.
11
DL Scientific Heritage of Russia
Солома. Стебель хлебных злаков состоит из полой трубки, раз-
деленной перегородками — узлами — на звенья. Наружный слой
стебля состоит из поверхностных клеток — эпидермы, средний
из луба и внутренний — из паренхимы.
Лубяной слой — наиболее ценный продукт. Длина его клеток
несколько меньше длины клеток хвойной древесины — 0,5—2 мм,
ширина 0,01—0,025 мм-
Все клетки в той или иной степени пронизаны инкрустирующими
веществами.
Химический состав соломы приведен в табл. 2.
Таблица 2
1 Состав соломы Ржаная Пшеничная Ячменная Овсяная
в процентах
Целлюлоза Крахмал, сахар, пектино- вые вещества Вода Зола Азотистые и белковые ве- щества Жировые вещества и ра- стительный воск .... 54,00 25,70 14,30 3,20 1,50 1.30 48,40 28,40 14,30 5,50 2,00 1,40 48,00 28,70 14,30 5,50 • 2,00 1,50 40,00 36,20 14,30 5,00 2,50 2 00
Лен. Волокно лубяных растений — льна, пеньки и других ввиду
высокой стоимости и широкого потребления другими отраслями
промышленности не может служить сырьем для производства пиро-
ксилина. Поэтому ограничимся описанием одного представителя
этой группы растений — льна. В природе существует около 100 ви-
дов льна, но практическое значение имеет лишь обыкновенный лен.
Это однолетнее растение высотой от 30 до 100 см.
Различают лен-долгунец и лен-кудряш. Первый культивируется
для получения волокна, второй — семян.
По данным проф- Рябова *, стебель льна-долгунца содержит
19,5% лубяного волокна, 54,5% древесины и 26,0% эпидермы; сте-
бель льна-кудряша соответственно 15; 60,5 и 24,5%.
Техническое волокно льна в зависимости от методов обработки
и места произрастания, по данным Вимера, может быть длиной от
280 до 960 мм и толщиной от 0,009 до 0,255 мм. Волокно льна состоит
из 20 и более пучков элементарных волокон, представляю
IllVi
х собой
толстостенные клетки с тонко заостренными концами и с весьма
узким внутренним каналом. Длина клеток 30—40 мм и толщина
0,012—0,026 мм.
* «Бумажная промышленность» № 7, 1930.
DLj^ientific Heritage of Russia
Таблица 4
Химический состав льняных волокон указан в табл. 3 и 4.
Таблица 3
Состав волокон льна-кудряша Лубяные волокна Одревеснев- шая часть стебля Весь сте- бель
В П] роцеь 1тах
Целлюлоза . . . Пентозаны (кро- 71,9 57,0 53,8
ме содержа- щихся в цел- люлозе) . . . 3.6 14.2 10,1
Лигнин .... юд 27,9 23,3
Зола 4,7 3,5 36
Состав волокон льна-долгунца 1-й образец 2-й образец
в процен- тах
В ода Целлюлоза Пектиновые межкле- точные вещества . Зола (минеральные вещества) . . . Жиры и воска . . . Водная вытяжка . . 8,65 82,57 2,74 0,70 2,39 3,65 10,70 71,50 9,41 1.32 2,37 6,02
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Состав и строение целлюлозы. Независимо от источника полу-
чения целлюлоза имеет следующий элементарный состав: С —44,4%,
Н—6,17%, О —49,39%, что соответствует формуле С6Н10О5.
Целлюлоза, как и все углеводы, характеризуется наличием гидро-
ксильных групп. Количество их в элементарной молекуле целлю-
лозы равно трем, поэтому формулу ее можно представить в виде
С6Н7О2 (ОН)3.
Строение целлюлозы до сих пор не выяснено, хотя изучению этого
вещества посвящено очень много работ. Существующие формулы
не дают исчерпывающего представления о структуре и свойствах
целлюлозы. Современные воззрения на строение целлюлозы бази-
руются на изучении ее химических свойств и на данных рентгено-
скопических исследований.
Строение целлюлозы характеризуют следующие основные хими-
ческие данные: 1) гидролиз целлюлозы по уравнению (СбН10О5)п +
+ пН2О = пС6Н12Об с 100%-ным выходом d-глюкозы; 2) наличие
в элементарной молекуле целлюлозы трех гидроксильных групп;
3) отсутствие карбонильных и карбоксильных групп; 4) образование
2, 3, 6-триметилглюкозы при гидролизе’триметилцеллюлозы.
О строении целлюлозы существуют две» теории: теория малых
элементарных молекул и теория длинных цепей.
Главными представителями первой теории являются К. Гесс
и П. Каррер. Сущность ее заключается в том, что элементарная
молекула состоит из небольшого количества соединенных между
собой остатков глюкозы. Последние в свою очередь за счет побочных
валентностей (сил ассоциации) соединены в агрегаты — мицеллы.
Таким образом формулу целлюлозы можно представить так:
[(CeH10O6)X,
DL Scientific Heritage of Russia
13
где п — коэфициент полимеризации элементарных молекул; т —
коэфициент ассоциации.
По Гессу, целлюлоза представляет собой ассоциацию ангидри-
дов глюкозы, имеющих формулу
I
------С------
I
ОН — с— н
О I I
И—С—ОН о
I I
н-с------!
I
------сн
I
СН20Н
ангидрид глюкозы
По мнению Каррера, мицеллы -(кристаллиты) целлюлозы по-
строены из ангидридов биоз,' связанных молекулярными силами.
Формула строения целлюлозы, по Карреру, изображается так:
— СН---------------------------О
I
о СН(ОН)
I
СН(ОН)
I
—сн
I
СН—он
I
СН2—О—СН—СН(ОН)—СН(ОН)—СН—СН—СН2(ОН)
I------------------о------
Теория длинных цепей имеет большинство сторонников, она ба-
зируется на органико-химических исследованиях Хэуорзса, Фрей-
денбёрга и др., установивших строение глюкозы, на рентгеноско-
пических исследованиях Герцога, Шерера, Спонслера, Мейера и
Марка и на учении В. и Л. Браггов о пространственном расположении
атомов, позволившем определить форму и размер молекулы глюкозы.
По этой теории мицелла целлюлозы состоит из длинных, цепей
глюкозных остатков, глюкозидно связанных кислородными мости-
ками. .Первый углеродный атом одного глюкозного остатка соеди-
няется с четвертым углеродным атомом другого.
DiA^cientif ic Heritage of Russia
По теории Мейера и Марка молекула целлюлозы состоит из 60—
200 остатков глюкозы, соединенных в цепи:
он ОН сН,он
СН-------СН СН________о.
/3 2 \
-О-СН4 .СН-О-СН, jCH-O-
хсн---------0х хн-------------------сн
6 ! I
6СЩОН он он
Эти цепи, притягиваясь друг к другу в силу остаточной валент-
ности, которая обусловливает ассоциацию, образуют мицеллы (кри-
сталлиты). В каждой мицелле 40—60 молекул — цепей; они распо-
лагаются параллельно друг другу. Глюкозные остатки цепи распо-
лагаются винтообразно вокруг прямой линии.
Рентгеноспектрографические исследования позволили устано-
вить, что элементарное тело (наименьший кристаллический эле-
мент) целлюлозы содержит четыре глюкозных остатка. Величина
элементарного тела определяется размерами ребер: по направлению
° о о
волокна 10,2 А, по другим направлениям 7,9 А и 8,7 А.
Цепная теория строения целлюлозы позволяет понимать меха-
низм ее химических превращений. Длинные цепи целлюлозных
молекул содержат много активных гидроксильных групп, которые
могут быть окислены или эфиризованы, и кислородных мостиков,
могущих быть гидролизованными.
Физические свойства целлюлозы. По мицеллярной теории, как
было указано, волокна целлюлозы состоят из мицелл. Мицеллы
настолько малы, что их не видно через самый сильный микроскоп.
Методом рентгеноскопии удалось примерно установить, что их
размеры лежат в пределах 6—11 гои. Мицеллы, группируясь в опре-
деленном порядке, составляют первичные волоконца, называемые
фибриллами, которые образуют волокно целлюлозы. Схема-
тически строение целлюлозного волокна можно представить так:
молекулы целлюлозы, мицеллы, первичное волоконце, волокно-
Целлюлоза — твердый коллоид белого цвета, без вкуса и запаха.
Средний удельный вес ее 1,52. Удельная теплоемкость 0,39—0,40.
В сухом состоянии целлюлоза является плохим проводником
электричества, во влажном, наоборот, очень хорошим*.
Целлюлоза гигроскопична. Данные, приведенные в табл. 5, ха-
рактеризуют гигроскопичность некоторых целлюлозных материалов.
Целлюлоза не растворяется в воде, спирте, эфире, но хорошо
растворяется: а) в аммиачном растворе гидрата окиси меди (реактиве
Швейцера); б) в концентрированных кислотах; в) в солянокислых
растворах хлористых солей—цинка, сурьмы,ртути, висмута и др. При
растворении целлюлоза дает исключительно коллоидные растворы.
* На этом свойстве основан способ определения влажности целлюлозы
по электропроводности.
DL Scientific Heritage of Russia
15
Таблица 5
Материал
Влажность волокна, %
при 65% относительной влажности воздуха и температуре около 20° при 100% влажности воз- духа и температуре около 20°
по Обер- мюллеру по Мюл- леру по Хен игу по Виснеру по Обер- Мюллеру по Хенигу по Виснеру
7,5—8,6
6,6
23,0
30—32
27
Хлопок-
сырец . .
Хлопок бе-
леный . .
20,99
Весьма важным свойством растительных волокон, которое характе-
ризует их коллоидную природу, является способность к набуханию.
Под набуханием понимают явление, сопровождающееся поглоще-
нием каким-либо телом жидкости и увеличением в связи с этим его
объема. Набухание может быть ограниченным, когда тело погло-
щает жидкость до определенных пределов, и неограниченным, когда
тело, поглощая жидкость, переходит постепенно в раствор.
Типичным примером ограниченного набухания служит мерсери-
зованная едким натром целлюлоза, неограниченного — набухание
и растворение целлюлозы в медно-аммиачном растворе.
При набухании связь между мицеллами ослабевает, и’они из
первоначального, однообразно-ориентированного положения пере-
ходят в беспорядочно-хаотическое, почему набухшие целлюлозные
волокна проявляют повышенную реакционную способность.
Химические свойства целлюлозы. В оздухи солнечный
свет почти не влияют на целлюлозу, но длительное их воздействие
вызывает окисление целлюлозы, которое может привести к ее пол-
ному разрушению. При длительном соприкосновении с водой целлю-
лоза набухает. Этот процесс, как предполагают, сводится к проник-
новению молекул воды между мицеллами. Набухание сопровождается
увеличением объема волокон и выделением тепла; на 1 а поглощен-
ной воды выделяется, в зависимости от сорта целлюлозы, 265—
-390 кал- Действие слабых растворов щелочей при концентрации
1—14% вызывает на холоду явление адсорбции, причем структура
целлюлозы не изменяется.
Холодные концентрированные растворы щелочей, действуя на
целлюлозу, вызывают набухание и изменение размеров волокна.
Длина волокна уменьшается, и оно увеличивается в диаметре.
Впервые на явление набухания обратил внимание английский уче-
ный Мерсер (1844 г.), по имени которого этот процесс называется
мерсеризацией. Кроме изменения размеров волокна, во время мер-
серизации происходят параллельно и другие процессы. Например,
Мерсер заметил, что целлюлоза поглощает из раствора некоторое
l^cientific Heritage of Russia
количество едкого натра, повидимому, образуя с ним соединение.
Тип получаемого при этом соединения точно не установлен. Одни
ученые считают, что целлюлоза, взаимодействуя со щелочью, обра-
зует продукт замещения типа алкоголята:
СбН9О4(ОН) + NaOH = C8H9O4(ONa)+H2O.
Другие считают, что при этом образуется продукт присоедине-
ния типа (С8Н10О5)2 • 2NaOH или C8H10O5NaOH, который легко
разлагается в воде и на воздухе.
Так или иначе, вопрос этот остается открытым. Подтвержде-
нием же тдго, что целлюлоза реагирует со щелочью, служит факт
получения ксантогенового производного целлюлозы.
Одновременно с набуханием целлюлозы выделяется некоторое
количество тепла, и целлюлоза частично растворяется. Целлюлоза,
набухшая и поглотившая некоторое количество щелочи, в технике
называется алкалицеллюлозой.
Тщательно промытая алкалицеллюлоза называется мерсеризо-
ванной целлюлозой.
Ранее мерсеризованную целлюлозу называли гидратцеллюлозой.
Предполагалось, что вода химически связывалась с целлюлозой.
В настоящее время такая точка зрения отвергнута. Взамен ошибоч-
ного термина гидратная Швальбе предложил дать название н а-
бухшая целлюлоза.
Эмпирический состав мерсеризованной целлюлозы тот же, что
и неизмененной целлюлозы. Однако свойства ее оказываются иными.
Мерсеризованная целлюлоза очень гигроскопична и легко окраши-
вается. Кроме того, в отличие от обычной она обладает большей
реакционной способностью, например легче гидролизуется. Свойства
мерсеризованной целлюлозы обусловливаются увеличением ее по-
верхности при набухании.
Наряду с мерсеризацией целлюлозы, как уже было отмечено,
происходит ее частичное растворение. Степень этой растворимости
зависит от вида целлюлозы, т. е. от ее происхождения, и от условий
обработки, т. е. концентрации щелочи, температуры обработки и
давления. Установлено, что растворимость целлюлозы увеличи-
вается с повышением концентрации щелочи, давления и темпера-
туры обработки.
Растворение целлюлозы влечет за собой изменение физических
и химических ее свойств. Изменение физических свойств сводится
к деполимеризации, т. е. уменьшению размеров мицелл
целлюлозы. Изменение химических свойств сводится к распаду мо-
лекул целлюлозы и образованию новых продуктов с более низким
молекулярным весом. Обычно этот процесс протекает при нагревании
целлюлозы под давлением- Если действие щелочей на целлюлозу
происходит в присутствии кислорода, то наряду с {упадом целлю-
лозы происходит процесс окисления и образуется продукт, назы-
ваемый оксицеллюлозой.
Кислоты, ^ействуй'на’целдюлозу, подвергают ее частичному или^
полному гХд-п-о'л'изу 'или -образуют сложные эфиры
П. И. Воробьев—1.f4—2 17
DL Scientific Heritage of Russia
целлюлозы. Кислоты, обладающие окислительной способ-
ностью (например, азотная), окисляют целлюлозу.
Сущность гидролиза заключается в том, что целлюлоза, присое-
диняя определенное количество молекул воды, претерпевает пол-
ный или частичный распад. В результате образуются гидроцеллю-
лоза, декстрины, высшие и низшие сахара. Конечный продукт пол-
ного гидролиза целлюлозы — глюкоза.
Реакцию гидролиза схематически можно изобразить так:
(С6Н10О5)л пН2О —> пСвН12Об.
глюкоза
Гидроцеллюлоза в отличие от гидратцеллюлозы представляет
собой сложную смесь, состоящую главным образом из неизмененной
целлюлозы и адсорбированных ею продуктов деструкций. Гидро-
целлюлоза более реакционноспособна, чем целлюлоза, в частности,
она ^обладает повышенной восстанавливающей способностью.
Способность образования сложных эфиров свойственна веществам,
которые имеют спиртовую, или гидроксильную, группу. Целлюлоза,
как и всякий углевод, содержит определенное количество гидро-
ксильных групп, поэтому, реагируя с кислотами, она образует
сложные эфиры.
Серная к и с л о т а в зависимости от ее концентрации и усло-
вий взаимодействия с целлюлозой, может обугливать ее, растворять,
гидролизовать и вступать с ней в химическое взаимодействие. Обычно
обугливает целлюлозу концентрированная кислота крепостью 84%
и выше. Обугливание происходит за счет отнятия концентри-
рованной кислотой молекул воды-от целлюлозы.
Растворяется целлюлоза только при действии концентрирован-
ных кислот крепостью 73—84%. Растворение целлюлозы сопровож-
дается гидролизом. Процесс растворения чрезвычайно сложен и
распадается на несколько стадий. Вначале разрушается волокнистая
структура целлюлозы, затем образуется ряд продуктов распада.
Гидролиз целлюлозы может происходить также и при действии
на нее слабых кислот, но процесс гидролиза при этом будет проте-
кать медленнее и менее глубоко. Гидролитическое действие слабой
кислоты можно ускорить, повысив температуру обработки. Сложные
эфиры целлюлозы и серной кислоты образуются при действии на
целлюлозу в определенных условиях серной кислотой концентра-
цией около 73%.
Реакцию образования эфиров можно представить уравнениями
1. C6H9O4-OH+HO~SO2-OH=C6H9O4-O-SO2-OH + H2O;
моносульфат целлюлозы
/ОН HO-SO2—он
2. CgHgOg. 'Н- =
ХОН HO^-SO2—он
/О—so2—он
=СвН8О3х +2Н2О и т. д.
x0-S02-0H
дисульфат
целлюлозы
DlXScientific Heritage of Russia
В зависимости от того, одна или несколько гидроксильных групп
целлюлозы замещаются остатком серной кислоты, образуются
сульфоэфиры различной степени этерификации целлюлозы. Состав
эфиров зависит также от продолжительности действия кислоты,
температуры и других факторов.
Практического значения сульфоэфиры не имеют. Присутствуя
в нитроцеллюлозе, они из-за своей способности разлагаться с обра-
зованием серной кислоты очень вредно влияют на нитроцеллюлозу,
понижая ее стойкость.
Азотная кислота, подобно серной, действует на целлюлозу
в различных направлениях. Она может подвергать целлюлозу гидро-
лизу, растворять ее и вступать с ней в реакцию, образуя сложные
эфиры. Кроме того, азотная кислота, являясь окислителем, действует
на целлюлозу окпсляюще. Процессы эти протекают параллельно или
последовательно; преобладание того или иного из них зависит от
температуры, концентрации кислоты, продолжительности действия
ее на целлюлозу и других условий.
Установлено, что высококонцентрированная азотная кислота
(95%-ная), действуя на целлюлозу, образует сложные эфиры высших
степеней этерификации, а менее концентрированная (83—94%) —
эфиры низших степеней.
При действии более слабой кислоты (77,3—81%) целлюлоза
набухает и постепенно переходит в раствор. Если разбавить полу-
ченный раствор водой, наблюдается выпадение аморфного осадка,
представляющего собой эфир малой степени этерификации. Схему
образования сложных эфиров азотной кислоты можно изобразить
'уравнениями:
1. С6Н9О4 - ОН + HONO2 = СбН9О4 — О - NO2+ Н2О;
.ОН /O-NO,
2. CeH8O3< + 2HONO2=C6H8O3< + 2Н2О;
ХОН XO-NO.3
/ОН /O-NO2
3. С6Н7О2-ОН + 3HONO2 = СвН7О2—О—NO2 + ЗН2О.
\он xo-no2
Высшей степенью этерификации является тринитрат, что свидетель-
ствует о наличии трех гидроксильных групп в каждой молекуле.
Чтрбы получить продукт высшей степени этерификации, нужно
применять более концентрированные кислоты или пользоваться ве-
ществами, каталитически действующими на ход реакции. Обычно
нитрацию или, правильнее, этерификацию производят смесью сер-
ной и азотной кислот.
Важным свойством целлюлозы является ее способность образо-
вывать сложные эфиры уксусной кислоты, или аце-
тилцеллюлозы. Это свойство подтверждает, что целлюлоза обладает
спиртовым характером и что ее элементарная молекула C6Hi0O5
имеет три гидроксильных группы.
DL Scientific Heritage of Russia
19
Обычно процесс образования сложных эфиров уксусной кислоты
протекает в присутствии катализаторов, например серной кислоты,
хлористого цинка и т. д. В зависимости от условий можно получить
моно-, ди- и триацетаты. Ацетилцеллюлоза имеет большое практи-
ческое значение в производстве пластических масс, шелка и т. д.
Реакцию образования ацетилцеллюлозы можно изобразить урав-
нениями:
СбН9О4—ОН+СН3-СООН=СбН9О -О-СО-СН3+Н2О;
моноацетат целлюлозы
/ОН /О-СО-СН3
СвН8О3< +2СН3—СООН=С6Н8О3< +2Н2О;
ХОН ХО-СО-СН3
диацетат целлюлозы
/ОН /О-СО-СН3
Сбн7о2—ОНН-ЗСН3СООН=С8Н702-0-СО-СН34-ЗН30.
триацетат целлюлозы
Продуктом высшей степени ацетилирования является триацетат.
Соляная кислота, действует на целлюлозу главным об-
разом гидролизующе. Степень гидролиза в этом случае зависит от
концентрации кислоты. Например, 38%-ная соляная кислота рас-
творяет целлюлозу и частично гидролизует ее до глюкозы. Соляная
кислота 40%-ная произврдит полный гидролиз, и целлюлоза осаха^
ривается на 95—96%.
Окислители — кислород, хлор, азотная, хромовая, мар-
ганцевая кислоты и т. д. — окисляют целлюлозу и превращают ее
в продукт, называемый оксицеллюлозой.
Оксицеллюлоза по аналогии с гидроцеллюлозой представляет
собой смесь неизмененной клетчатки с продуктами ее окисления.
Что представляют собой продукты окисления,—точно не установлено.
Известно, что оксицеллюлоза в отличие от целлюлозы обладает
восстановительной способностью, большой растворимостью в щело-
чах и кислым характером.
Эти свойства не все оксицеллюлозы проявляют в одинаковой
степени. Здесь играют роль род окислителя и условия, при которых
происходит окисление. Можно предположить, что окисление целлю-
лозы, аналогично окислению спиртов, сопровождается образованием
альдегидных групп, которые при дальнейшем окислении образуют
кислоты по уравнениям:
С6Н9О4-ОН+О=С6Н7О4-(У +Н2О;
ХН
С5Н7О4-С^° +О=С5Н?О4-С^°
хн хон.
DL Scientific Heritage of Russia
Процесс окисления протекает, конечно, не за счет всех гидроксиль-
ных групп сразу, а идет постепенно, образуя вещества, имеющие
одновременно и спиртовые и альдегидные группы.
Процесс окисления, по мнению проф. Шорыгина, очень сложен
и сопровождается разукрупнением молекул, частичным гидролизом
и окислением.
Альдегидные группы, образуемые при окислении, выявляются
своей восстановительной способностью по Отношению к щелочному
раствору солей окисной меди (фелинговой жидкости). При кипячении
окисленной целлюлозы с фелинговым раствором щелочной раствор
солей окисной меди восстанавливается до закиси меди, которая
пересчитывается на медь. Количество этой меди, пересчитанное на
100 г продукта, дает так называемое медное число.
С увеличением степени разрушения целлюлозы увеличивается
количество продуктов, обладающих восстанавливающей способ-
ностью. Соответственно этому увеличивается медное число. Таким
образом медное число характеризует качество целлюлозы.
СПУТНИКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Природная целлюлоза содержит некоторое количество примесей,
так называемых спутников целлюлозы. К числу их относятся ли-
гнин, пентозаны, гексозаны, дубильные и белковые вещества, жиры,
смолы и т. д. Все эти примеси загрязняют целлюлозу и ухудшают
ее качество, затрудняя получение нитроцеллюлозы.
Целлюлозу, употребляемую для изготовления пироксилина, очи-
щают от этих примесей. Чистота целлюлозы характеризуется коли-
чеством содержащейся в ней а-целлюлозы, или, иначе, целлюлозы,
нерастворимой в 17,5%-ном растворе едкого натра.
Та часть целлюлозы, которая растворяется в 17,5%-ной щелочи,
называется р- и ^-целлюлозой; р-целлюлозу можно выделить из
раствора кислотами в виде осадка, а 7- целлюлоза остается в растворе.
Обычно р- и -[-целлюлозы называют гемицеллюлозами. Эти
продукты не представляют собой химических индивидумов, а явля-
ются смесью продуктов расщепления целлюлозы с пентозанами и
гексозанами.
В хлопковой целлюлозе содержится а-целлюлозы больше, чем в
древесной в целлюлозах других видов.
Лигнин. Нецеллюлозную часть клеточной оболочки Шульце на-
звал лигнином. Однако дальнейшими исследованиями нецеллюлоз-
ной части клеточной стенки установлено, чт.о в ней находятся, кроме
лигнина, углеводы, пектиновые вещества й т. п.
Лигнина в состав клеточных стенок входит несколько меньше,
чем целлюлозы. В древесине лиственных пород лигнина содержится
18—22%, в древесине хвойных 26—29%, в пеньке около 23,3%,
в льне около 23,8%.
Форма связи лигнина с целлюлозой не выяснена, и по этому
вопросу существует несколько мнений. По одним воззрениям, лиг-
нин связан с целлюлозой химически, по другим — механически,
по третьим — абсорбционно.
21
DL Scientific Heritage of Russia
Строение и свойства лигнина изучены мало; выделить его в чи-
стом виде до сих пор не удалось.
Лигнин отличается от целлюлозы несколько большим содержа-
нием углерода и меньшим содержанием кислорода и водорода.
Химическая формула лигнина не установлена. Характерной его
особенностью является наличие в его молекуле метаксильных групп
—О—СН3, которые отщепляются при обработке лигнина кипящим
раствором иодистоводородной кислоты в виде йодистого метила.
Лигнин имеет и гидроксильные группы; о них свидетельствует его
способность давать с кислотами сложные эфиры.
По отношению к большинству химических реагентов, кроме ки-
слот, лигнин менее устойчив, чем целлюлоза. Свойства лигнина по
отношению к различным реагентам таковы. Щелочи растворяют лиг-
нин, образуя растворимые соединения. Разведенные минеральные
кислоты на лигнин не действуют. Галоиды (Cl, Вг, J) легко реагируют
с лигнином, давая вещества, растворимые в ацетоне, спирте, раство-
рах щелочей и сульфита натрия.
Важными свойствами лигнина является реакция его с сернистой
кислотой и сульфитом натрия. Под действием сернистой кислоты и
сульфита натрия лигнин превращается в нерастворимые лигно-
сульфоновые кислоты, которые затем гидролитически распадаются
на углеводы и растворимую лигносульфоновую кислоту *.
Гемицеллюлоза.' Родственные целлюлозе углеводы — пентозаны,
гексозаны и другие относятся к группе гемицеллюлоз.
Пентозаны являются аморфными высокомолекулярными
соединениями, имеющими эмпирическую формулу (С5Н8О4)П. Пенто-
заны растворяются в щелочах, сравнительно легко гидролизуются,
давая простейшие пентозы:
(С5Н8О4)л+пН2О=«С5Н10О5.
Наиболее типичной реакцией пентозанов является реакция их
с 19%-ной соляной кислотой. При кипячении с этой кислотой пенто-
заны переходят в фурфурол по уравнениям:
(С5Н зО4)л-)~пН2О=пС5Н 10О5;
С5Н10О5—ЗН2О=С5Н4О2.
На этом свойстве основано количественное определение пентозанов.
Имея в молекуле две гидроксильных группы, пентозаны, подобно
целлюлозе, способны давать ацетаты и нитраты, т. е. эфиры.
Г ексозаны представляют собой тоже высокомолекуляр-
ные вещества, имеющие формулу (С6Н10О5)п.
Так же, как и пентозаны, они в'отличие от целлюлозы обладают
способностью гидролизоваться слабыми кислотами, например 3%-ной
серной кислотой.
При гидролизе гексозаны дают простейшие сахара —маннозу,
галактозу, имеющие формулу СвН12О6.
* Эти реакции лигнина с сернистой кислотой и сульфитом натрия проис*
ходят при сульфитных варках целлюлозы.
Unscientific Heritage of Russia
Пектиновые вещества. Впервые пектиновые вещества открыл
в 1825 г. Браконно. Природа их изучена недостаточно. К ним относят
своеобразную группу углеводных соединений, обличающихся от
иг/
гемицеллюлозы содержанием кислотных групп и отщепляющих мети-
ловый спирт при омылении холодной щелочью. Пектиновые вещества
содержат также некоторые количества кальция и магния в виде
солей.
Пектиновые вещества содержатся в волокнах льна, пеньки,
хлопка, связывая волокна с инкрустами. Пектиновые вещества имеют
слабокислую реакцию, соединяются с основаниями, восстанавливаю-
щих свойств не имеют, не растворяются в реактиве Швейцера. Пек-
тиновые вещества разлагаются энзиматически, например при мочке
льна, или чисто химическим путем. Пектин легко гидролизуется
горячей водой.
Жиры и воска. Жиры состоят из сложных глицериновых эфиров
кислот пальмитиновой, олеиновой, линолевой и др. Воска — про-
дукты окисления" и высыхания масел (жиров). При действии щело-
чей жиры и воска разрушаются.
ПРОИЗВОДСТВО ДРЕВЕСНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Получение древесной целлюлозы основано на различной стой-
кости целлюлозы и нецеллюлозных прцмесей — инкрустов к дей-
ствию некоторых химических веществ. Под действием этих веществ
нецеллюлозные примеси легко разрушаются и переходят в раствор,
а целлюлоза как более стойкая часть древесины остается почти
неизмененной.
Производство целлюлозы распадается на следующие операции:
подготовку дерева к варке; варку древесины; промывку целлюлозы;
отбелку, обезвоживание и сушку.
Выбор и подготовка дерева к варке. Древесную целлюлозу можно
получить из любой породы дерева. Однако, выбирая исходный мате-
риал, надо учитывать качество получаемой из него целлюлозы*, длину
волокна, выход целлюлозы, способность ее к отбелке и чистоту.
Основной породой дерева, применяемой для получения древесной
целлюлозы, является ель. В отличие от других пород ее можно пере-
рабатывать любым из применяющихся в технике способов варки
целлюлозы. Ель дает волокна целлюлозы наибольшей длины и
больший выход.
Сосну из-за большого содержания в ней смолистых веществ можно
перерабатывать на целлюлозу только сульфатным и натронным спо-
собами. Волокна сосновой целлюлозы короче, чем еловой.
Древесину лиственных пород деревьев (тополя, осины) перера-
батывают так же, как и сосновую древесину, сульфатной и натрон-
ной варкой. Волокна древесины этих пород очень коротки (1—1,5л<лс),
поэтому эти породы деревьев очень мало применяют для переработки
на целлюлозу. Целлюлозу лиственных пород деревьев применяют
только как добавку к целлюлозе хвойных пород.
Срубленные для переработки на целлюлозу деревья доставляют
на фабричные склады очищенными от ветвей и распиленными на
23
DL Scientific Heritage of Russia
бревна или чурки длиной около 2 м- На фабрике древесину очищают
от коры вручную так называемым скобелем или на специальных
корообдирочных машинах.
Очищенный от коры баланс измельчают в щепу на рубильных
машинах. Щепу сортируют по размерам, просеивая через сита с от-
верстиями различных диаметров. Отсортированная щепа поступает
на варку.
Различают три способа варки древесины: сульфитный, натронный
и сульфатный. В первом случае гидролиз нецеллюлозных примесей
производят раствором двусернистокисл ой извести с некоторым коли-
чеством свободной сернистой кислоты. Во втором случае этот процесс
осуществляют раствором едкого натра. В третьем случае для варки
применяют смесь едкого натра с сернистым натром, или сульфатом,
почему этот способ и был назван сульфатным. Соответственно этому
и целлюлоза называется сульфитной, натронной и сульфатнцй.
Наиболее широко распространен сульфитный способ. Варка по
этому способу обходится дешевле, чем варка другими способами.
Этим способом варят околю 70% всего мировогб производства целлю-
лозы.
На целлюлозных заводах целлюлозу варят, видоизменяя ука-
занные методы по опыту данного предприятия.
Сульфитная варка целлюлозы. Этот способ варки целлюлозы
в промышленном масштабе был осуществлен немецким профессором
Митчерлихом (1874—1878 гг.).
Измельченную древесину варят в водном растворе кислого сер-
нистокислого кальция Ca(HSO3)2, содержащего около 1,5% свобод-
ной сернистой кислоты, в герметически закрытых котлах, при 130—
145°, под давлением.
Вследствие большой сложности состава древесины химические
процессы, происходящие при сульфитной варке, не вполне выяснены.
В основном они сводятся к следующему. В начальный период варки
кислота проникает в древесину, затем начинается процесс присоеди-
нения сернистой кислоты к лигнину, и образуется лигносульфино-
вая кислота. После этого наступает вторая стадия варки, когда раз-
рушаются нецеллюлозные примеси.
Образовавшееся нерастворимое соединение лигнина с кислотой—
лигносульфоновая кислота — начинает переходить в раствор в виде
кальциевой соли лигносульфоновой кислоты. Одновременно с этим
происходит гидролиз пентозанов и гексозанов по следующей схеме:
(СбНдОД^дНаО -> пС5Н10Об;
(СбН10О5)л+пН2О -> пСбН12О6.
Возможен и дальнейший распад (гидролиз) пентоз до образования
фурфурола:
С5Н10Об-ЗН2О -> С5Н4О2.
Помимо этого, происходят побочные реакции, сопровождающиеся
образованием серной, уксусной, муравьиной и других кислот.
cientific Heritage of Russia
Пентозаны и лигнин не гидролизуются полностью, а остаются
неразрушенными в том или ином количестве, в зависимости от ре-
жима варки.
Сама целлюлоза, хотя она и более устойчива, в процессе варки
также частично гидролизуется и образует промежуточные продукты
распада. Поэтому получить целлюлозу в абсолютно чистом виде
нельзя.
Существует несколько методов получения целлюлозы путем варки
древесины с бисульфитом кальция. Они отличаются составом ва-
рочных кислот, продолжительностью и температурой процесса варки.
Наиболее важными разновидностями этих варок являются: 1) варка
по методу Митчерлиха и 2) варка по методу Риттер-Кельнера.
Первый метод заключается в том, что древесину варят глухим
паром при температуре до 135° и давлении 3,5—4,5 атп. Общее со-
держание SO2 в растворе допускается до 3,5%.
Варка Митчерлиха медленная; заканчивается она при низкой
температуре. Эта варка применяется преимущественно для полу-
чения жесткой целлюлозы.
Второй метод распространен более первого. По этому методу
древесину варят острым паром при температуре до 145°, давлении
4,5—5,5 ат и при общем содержании SO2 в котле до 4,5%. Закан-
чивается варка при 140—145°.
Помимо этих двух способов, существует еще так называемая
быстрая варка. Это — разновидность варки по методу Риттер-Кель-
нера. Отличается она только тем, что ее ведут при более высоких
температурах — от 145 до 160°, при давлении 5—6 ат и общем со-
держании SO2 4,5—6,5%.
Различные условия варки влияют и на выход, и на качество
целлюлозы.
По исследованиям Швальбе и Шр
фа, целлюлоза Митчерлиха
мало пригодна для нитрации. Получаемая из нее нитроцеллюлоза
содержит мало азота, легко растворяется в спирто-эфирной смеси
и мало устойчива. Выход нитроцеллюлозы очень низкий.
Быстрая варка дает целлюлозу, более пригодную для нитрации.
Р. Шварц установил, что при нитрации целлюлозы, варка котоко-
рой производилась по способу Риттер-Кельнера, получается высо-
азо.тная нитроцеллюлоза с очень малым количеством ненитрованного
волокна. Варка Риттер-Кельнера дает и то преимущество, что она
более производительна и экономична.
Древесину варят в больших котлах с кислотоупорной обмуров-
кой внутри для защиты стенок от разъедания.
Варочные котлы — это вертикальные или горизонтальные кле-
паные железные цилиндры емкостью 250—300 м3. Горизонтальные
котлы неудобны (плохая циркуляция, неудобство загрузки) и зани-
мают большую площадь.
В последнее время пользуются исключительно вертикальными
котлами (рис. 1). Для ввода пара, воды, кислотит. д. в котле имеются
штуцеры. Сверху котел закрывается герметически крышкой- Выгру-
жают целлюлозу через специальную горловину, вымывая водой
DL Scientific Heritage of Russia
25
Рис. 1. Вертикальный варочный
котел.
или выдувая паром. Котлы для варки по способу Митчерлиха внутри
снабжены змеевиками.
В процесс варки входят следующие операции: загрузка щепы
в котел, заливка кислоты, варка и опоражнивание котла.
Нарубленную и рассортированную щепу транспортерами и эле-
ваторами подают в силосы, располо-
женные в верхней части варочного
отделения.
Силосы представляют собой де-
ревянные или бетонные хранилища
в форме четырехугольной опроки-
нутой воронки; емкость их рассчи-
тана на две варки. Чтобы обеспе-
чить самотек щепы, стенки силоса
сделаны наклонными под углом 55°.
После подготовки котла откры-
вают задвижку его, и щепа широким
потоком устремляется в котел. Щепа
располагается рыхлым слоем, по-
этому ее приходится уплотнять.
Затем в котел заливают кислоту
через штуцер, расположенный в ниж-
ней части котла. Кислота должна
покрывать всю щепу.
Различают два периода в про-
цессе варки: начальный, или раз-
варку, и конечный, или собственно
варку. В начальном периоде темпе-
ратуру в течение 2—4 час. медленно
поднимают до 105°; в это время щепа
подготавливается к варке, т. е. про-
питывается кислотой. Длительность
второго периода зависит от приме-
няемого метода. При варке по спо-
собу Митчерлиха второй период
длится 18—30 час.; по способу Рит-
тер-Кельнера 10—18 час.
Для правильного протекания процесса варки, а следова-
тельно, и для получения высокого качества целлюлозы очень
важно, чтобы содержимое котла нагревалось равномерно. Для этого
жидкость, находящуюся в котле, заставляют циркулировать. При
отсутствии циркуляции кислота в отдельных пунктах перегреется
или, наоборот, недогреется и поэтому целлюлоза проварится не-
равномерно.
Циркуляцию осуществляют циркуляционным насосом. Его
производительность должна обеспечивать двукратное перекачивание
всей жидкости, заключенной в котле, в течение одного часа.
Выход целлюлозы при сульфитной варке 47,5—48,5%^ от веса
абсолютно сухой древесины.
26
DL Scientific Heritage of Russia
По окончании варки масса или выдувается вместе со щелоком
за счет имеющегося в котле давления, или после спуска щелока
вымывается водой в специальную сцежу.
Получаемые щелоки содержат ценные продукты. Их можно
использовать для получения спирта, дубильных экстрактов, смолы,
применяемой для брикетирования угольной мелочи, опилок и т. д.
Натронная варка целлюлозы. Натронный способ получения цел-
люлозы впервые осуществили в промышленном масштабе Ватт и
Бургесс в 1853—1858 гг. Измельченную древесину по этому способу
варят в растворе едкого натра NaOH при 165—-175° и давлении
8—10 ат. Продолжительность варки 4—6 час. Процесс варки анало-
гичен процессу сульфитной варки.
В процессе варки происходят сложные химические преобразо-
вания. Лигнин, вступая во взаимодействие с едким натром, дает
растворимые натриевые соединения. Часть метаксильных групп
—О—СН3 омыляется, давая метиловый спирт. Ацетильные группы
—СО—СН3, отщепляясь, дают уксусную кислоту, которая, соеди-
няясь с едким натром, образует натровые соли.
Пентозаны и гексозаны древесины, гидролизуясь, распадаются
и образуют кислоты — молочную, муравьиную и т. д. Смолы и жиры
под влиянием щелочи переходят в раствор в виде натриевых солей
их кислот.
В процессе варки целлюлоза под влиянием горячей щелочи также
частично распадается и образует кислоты.
Высокая температура и большое давление, при которых прово-
дят варку по натронному способу, значительно снижают выход цел-
люлозы.
Древесину варят примерно в таких же котлах с принудительной
циркуляцией щелочи, как и при сульфитной варке. Трубчатый по-
догреватель, через который проходит нагнетаемый насосом щелок,
нагревает щелок и поддерживает определенную температуру во вре-
мя варки.
Отработанный щелок регенерируют и снова используют. Регене-
рация щелока заключается в том, что его упаривают и затем прока-
ливают. При прокаливании все органические вещества, извлечен-
ные из древесины, сгорают, а щелочь получается в виде углекислого
натрия. Углекислый натрий обрабатывают едкой известью, и полу-
чается едкий натр и углекислый кальций.
Процесс каустификации можно изобразить уравнением
Na2CO3+Ca(OH)2+CaCO3+2NaOH.
Полученная едкая щелочь снова поступает в производство.
Натронный способ имеет некоторое преимущество перед сульфит-
ным, обеспечивая более полное удаление смол. Это очень важно
при переработке хвойных пород древесины.
Однако натронный способ более дорогой вследствие высокой
стоимости каустика NaOH и меньшего выхода готовой целлюлозы
(всего 42,8%).
27
DL Scientific Heritage of Russia
Сульфатный способ варки целлюлозы. Этот способ является про-
стым видоизменением натронной варки. Отличительной его; осо-
бенностью является то, что потери щелочи здесь возмещаются до-
бавкой не каустика, а сульфата, или сернистого натрия Na2S. Суль-
фатный способ был предложен Далем (Германия) в 80-х годах прош-
лого столетия.
Сульфатная варка протекает в тех же условиях, что и натронная.
Химические процессы, происходящие при сульфатной варке, ничем
не отличаются от процессов натронной варки. Сернистый натрий,
входяг
liffl
в варочный щелок, гидролизуется по уравнению
Na2S+H2O NaOH+NaSH
и действует на древесину так же, как едкий натр. Различные соеди-
нения серы, присутствующие в сульфатном щелоке, реагируя с не-
целлюлозными примесями (инкрустами), образуют летучие органи-
ческие соединения в виде метилсульфита СН3—S—СН3, метилмер-
каптана СН3—SH.
Отработанные щелоки регенерируют так же, как и при натрон-
ном способе. Теряющуюся во время варки и регенерации щелочь
заменяют добавкой сульфата Na2S, отчего этот способ и назван суль-
фатным. Он выгоднее натронного способа. Выход чистой целлю-
лозы здесь примерно на 10% больше; стоимость готового продукта
меньше и качество получаемой целлюлозы несколько лучше, чем
при натронном способе варки.
В табл. 6 приведены основные характеристики древесной цел-
люлозы, полученной различными способами варки.
Таблица 6
Способ варки цел- люлозы Характеристика целлюлозы
Целлю- лоза Зола Жиры и смолы Кислот- ность Медное число
эфирная вытяжка спиртовая вытяжка
в процентах
Митчерлиха .... Риттер-Кельнера . . Натронный 93,13 91,45 95,2 0,38 0,35 0,95 0,91 0,82 0,29 0,65 0,80 0,19 Следы 2,53 3,40 0,50
После варки целлюлозу промывают в больших резервуарах, на- *
зываемых сцежами. Сцежи имеют различную форму; их делают из
кирпича или железобетона и внутри выкладывают кислотоупорными
плитками или деревом. Для удаления щелока и промывной воды
-сцежи снабжены ложным дном с отверстиями.
Scientific Heritage of Russia
Целлюлозу, поступившую из котла в сцежу, освобождают от
образовавшегося при варке щел'ока, а потом промывают для окон-
чательного удаления его чистой водой. Промытая целлюлоза подается
затем в сепараторы.
Сепаратор — деревянный или бетонный ящик с полукруглым
днищем; внутри сепаратора вращается один или два вала с наса-
женными по спирали деревянными билами (рис. 2). Била треплют
и разбивают массу целлюлозы на мелкие пучки и волокна. Если
котлы опоражниваются выдувкой или сцежи разгружаются размыв-
кой целлюлозы струей воды, сепараторов не устанавливают.
Ир. дiln л-Пв нПа
о о о
р иисгтгитг иц и
О •' о
- fП л л Л и.. пВ л. ..лДд и Я д. ,п Д ,р. а ЯЖмЗ
|о о о о о о о о Г
-Ulf и; и U’ оп «Б и" и и wrinru.-Tir
On nfin fl Пл пПп пПл пЛп nIln nlln
о о о о о о о о
Q7T UQO' УЩГиЦЦ up up"(jyu~ U|| U 1
аЛ п nil л
Рис. 2. Сепаратор.
Следующей операцией является отделение сучков и крупного
недовара. Сучки отделяют в особой сортировке — сучкоуловителе;
это — сетчатый барабан, вращающийся в деревянном или бетонном
жолобе. Сильно разбавленную водой массу подают внутрь барабана,
снаружи его орошают сильной струей воды, чтобы сучки и масса
целлюлозы не забивали прорезей. Мелкие волокна массы проходят
через прорези и поступают в песочницу, а щепочки и сучки остаются
внутри и, дойдя до конца барабана, падают в подставленный для них
ящик.
В песочницу масса поступает дополнительно разбавленная во-
дой. Песочница имеет вид длинного жолоба, разгороженного попереч-
ными наклонными перегородками (рис. 3) для отделения из целлю-
лозы тяжелых примесей—песка, извести, мелких сучков и т. п.
При небольшой концентрации массы и малой скорости ее дви-
жения (v < 0,3 Mjce.K) взвешенные в массе тяжелые частички, про-
ходя по жолобу, оседают на дно и задерживаются перегородками,
а чистая целлюлоза, пройдя песочницу, поступает в специальные
аппараты для тонкой сортировки.
29
DL Scientific Heritage of Russia
Для получения высокого качества целлюлозы производят двой-
ную сортировку ее.
Распространена центробежная сортировка Фрйта (рис. 4). Сильно
разбавленная масса через прорезы поступает во внутреннюю ка-
меру — цилиндрический барабан с отверстиями, внутри которого
Рис. 3. Песочница.
с большой скоростью
(250 — 350 об/мин.)
вращается крыльчат-
ка; она подхватывает
массу при выходе из
прорезей жолоба и
с сил ой отбрасывает на
цилиндрическое сито.
Тонкие волокна проходят через отверстия диаметром 1,6—2,2 мм,
а более грубые задерживаются и лопастями крыльчатки по-
двигаются к противоположному концу сита. Здесь эти волокна
попадают под сильную струю воды из спрысков, которая промывает
их и способствует их дальнейшему разделению.
Рис. 4. Центробежная сортировка Фойта.
Отбелка. Полученная после варки целлюлоза содержит много
примесей — неперешедшие в раствор пигменты, лигнин и другие
инкрустирующие вещества.
Для получения более чистой целлюлозы, т. е. для удаления остат-
ков инкрустирующих веществ, ее подвергают отбелке. Отбелку
осуществляют исключительно хлором, который применяют иногда
в свободном состоянии, а иногда в связанном. Беление хлором осно-
вано на его окисляющем действии. Как показывают опыты, сухой
хлор в соприкосновении с сухим отбеливающимся материалом беля-
щей способностью не обладает. Однако достаточно увлажнить или
хлор, или материал, как тотчас же проявляются белящие свойства
хлора. В 1897 г. А. Яковкин установил, что хлор в воде подвергается
гидролизу по уравнению
С12+Н2О=НС1+НС1О.
Образующаяся при гидролизе хлорноватистая кислота разлагается
на свету или в присутствий восстановителей по уравнению
НСЮ -> НС1+О.
30
DL Scientific Heritage of Russia
Это основная реакция восстановления хлорноватистой кислоты
и есть реакция отбелки; при реакции отбелки выделяется большое
количество тепла. Выделяющийся при этом кислород обладает силь-
ной окислительной способностью.
Окисляющая способность хлора действует в первую очередь на
загрязняющие целлюлозу инкрустирующие вещества; окисляя их,
хлор переводит их в растворимое состояние и обесцвечивает.
Типичной реакцией окисления органических соединений является,
окисление спиртовой группы в альдегидную или кетонную по урав-
нениям:
R-CH2-OH+O -> R-C<f +Н,О;
ХН
Rj—СН—OH-R2+O -> Rx—СО—R24-H2O.
Альдегидные и кетонные группы могут окисляться дальше; пер-
вые из них окисляются в карбоксильные, а молекулы, содержащие
кетонные группы, распадаются, образуя одноименные или разно-
именные кислоты.
Наряду с окислением при отбелке может протекать и процесс
хлорирования. Хлор может или замещать водород в органическом
радикале, или присоединяться по месту двойной связи:
RH+G12=R-C1+HC1;
R1^CH=CH-R24-C12 Ri-CHCl—СНС1—R2.
Продукты окисления хорошо растворяются в воде и поэтому легко
удаляются во время промывки беленой целлюлозы. Продукты хло-
рирования в воде растворяются хуже и часто требуют дополнитель-
ого окисления для перевода их в раствор.
Наряду с основной реакцией окисления окрашивающих целлю-
лозу веществ и других инкрустов частично окисляется и целлюлоза.
Поэтому в процессе отбелки необходимо соблюдать некоторые меры
предосторожности, чтобы предохранить целлюлозу от разрушения.
Целлюлозу отбеливают в специальных роллах (рис. 5) — ван-
нах овальной формы. Внутри роллы разделены вертикальными пере-
городками на два или три канала. В одном из каналов находится
«гонялка» — двухходовой винт, заключенный в чугунную или брон-
зовую коробку. Коробка в зависимости от числа каналов имеет
два или три штуцера, которые присоединяют ее к корпусу ролла.
При вращении винта масса с одной стороны коробки засасывается,
а с другой выталкивается, двигаясь по всей длине канала. Кроме
«гонялок» в каналах ролла находятся отливные или отчерпывающие
барабаны W1nW2, которыми пользуются, когда нужно отлить воду
из ролла, чтобы сгустить массу до нужной концентрации.
Для отбелки применяют растворы гипохлорита кальция или
гипохлорита натрия. Процесс отбелки ведут при концентрации
массы 6—8%. Иногда для ускорения процесса массу подогревают
паром, но не выше 40°.
31
DL Scientific Heritage of Russia
По окончании отбелки массу промывают, удаляя остатки неиз-
расходованного хлора и продуктов окисления, перешедших в рас-
твор. Промывать массу можно или в отбельном ролле, используя
отливные барабаны,
I
Рис. 5. Отбельные роллы.
или в специальных про-
мывных роллах. Отбе-
ленную целлюлозу обез-
воживают, а затем су-
шат.
Окончательная от-
делка целлюлозы. Очень
большое значение имеет
окончательная отделка
целлюлозы, т. е. при-
дание ей формы, удоб-
ной для нитрации.
Большинство целлю-
лозных комбинатов вы-
пускают древесную цел-
люлозу в виде папки,
представляющей собой
листы различных раз-
меров и различной плот-
ности. Многочисленные
опыты доказали, что
древесная целлюлоза
в такой форме непри-
годна для нитрации.
Нитроцеллюлоза в этом
случае содержит очень
мало азота и очень
много ненитрованных
волокон; она легко растворяется в спирте и спирто-эфирной смеси.
Поэтому для целей нитрации стали изготовлять древесную цел-
люлозу в виде тонкой гофрированной бумаги весом 15—20 г/м*.
Эта форма целлюлозы очень удобна для нитрации и дает нитро-
целлюлозу хорошего качества. Гофрированная бумага из древесной
целлюлозы широко применяется в производстве порохового пиро-
ксилина, коллоксилина, для изготовления целлулоида, нитролаков,
искусственной кожи, мастик и т. п.
Эту бумагу получают следующим способом. Целлюлозу после
отбелки расчесывают в голландерах с поднятым барабаном. Затем
•ее пропускают через бассейн, где она размешивается; отсюда ее
подают на бумажную машину для формовки листов.
Гофрированная бумага имеет и ряд недостатков. Она чрезмерно
рыхла и, занимая большой объем, уменьшает производительность
аппаратуры. Изготовление такой бумаги обходится очень дорого,
и, кроме того, высокая адсорбционная способность ее вызывает
повышенный расход кислот при нитрации.
ientific Heritage of Russia
В 1930 г. на французском целлюлозном рынке появилась очищен-
ная древесная целлюлоза в виде пушистой массы, состоящей из
рыхлых жгутиков длиной до 10 мм и толщиной 1—4 мм. Способ из-
готовления такой целлюлозы, невидимому, засекречен. Можно лишь
предполагать, что изготовление ее основано или на пульверизации
целлюлозной массы в токе горячего воздуха, или на механическом
дроблении влажной целлюлозы.
Облагораживание целлюлозы. Целлюлоза, предназначенная для
химической переработки, в частности для получения пироксилина,
должна быть возможно более чистой. Полученная тем или иным
способом древесная целлюлоза содержит значительное количество
примесей органического и неорганического происхождения. Поэтому
целлюлозу облагораживают, обрабатывая различными химическими
реагентами. Довести целлюлозу до желаемой степени чистоты ка-
кой-либо одной операцией не удается. Обычно процесс облагора-
живания древесной целлюлозы состоит из нескольких операций,
при которых употребляют различные реагенты. Способов облагора-
живания целлюлозы известно очень много. Большинство из них
сводится к Дополнительной варке целлюлозы в едких щелочах или же
к обработке на холоду перед отбелкой.
При очистке целлюлозы труднее всего удаляются пентозаны.
Их удаляют в большинстве случаев, обрабатывая целлюлозу горя-
чими растворами NaOH или Са(ОН)2разной концентрации при атмо-
сферном давлении.Вместе с пентозанами при этом в раствор пере-
ходят жиры, смолы, продукты распада и окисления целлюлозы,
т. е. оксицеллюлоза, гидроцеллюлоза.
Лигнин удаляют при отбелке целлюлозы, в результате которой
он окисляется с образованием новых веществ, растворимых в воде
и удаляемых промывкой.
Фотиев и Л. Аким в работе «Облагораживание целлюлозы» при-
водят такие данные.
: После обработки беленой сульфитнЬй целлюлозы 0,5%-ным рас-
твором NaOH в течение 2—3 час. при 80—90° и последующей про-
мывки 0,3—0,5%-ным раствором соляной кислоты содержание а-цел-
люлозы повышается с 84—85 до 90—92%, а содержание пентозанов
уменьшается с 4,5„ до 2,5%, содержание смолы уменьшается с 1,3—
1,7 до 0,5—0,3%, золы — с 2,5—3 до 1,5—-2%.
Во многих случаях для отбелки рекомендуется гипохлорит
натрия вместо белильной извести (гипохлорита кальция); гипохло-
рит натрия не дает нерастворимых солей, увеличивающих золь-
. ность целлюлозы.
Многие патенты предлагают заменять соли кальция солями
натрия и во время варочного процесса.
Современная техника облагораживания древесной целлюлозы
позволяет получать целлюлозу с содержанием а-целлюлозы до 98%.
Стоимость такой целлюлозы, безусловно, очень высока, а выход ее
сравнительно небольшой, и получение ее связано с значительными
расходами химических реактивов и тепла.
П. И. Воробьев—114—3
DL Scientific Heritage of Russia
33
ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ХЛОПКА
Хлопок, получаемый с хлопкоочистительных заводов, содержит
много примесей, которые оказывают огромное влияние и на процесс
нитрации, и на качество нитроцеллюлозы. Поэтому хлопковый
материал подвергают химической очистке. В результате очистки
количество примесей (табл. 7) уменьшается, а относительное коли-
чество ценного продукта — а-целлюлозы повышается.
Таблица 7
Линт-сырец
Константы целлю-
лозы после очистки
Делинт-
сырец
Линт буче-
ный и бе-
леный
Делинт
очищенный
в процентах
Влажность........
а-целлюлоза . . . .
Зола..............
Жиры .............
Гемицеллюлоза . . .
Пентозаны . . . .
Медное число . . .
7,1
80-85
1,5-2,2
Около 1
6-8
98—99.5
0,1-0,2
0,2
0,7
0,6
0,2-0.5
Около 8
97—98
0,2-0,3
0,25
2,5-3
0,1
Химическая очистка хлопка состоит из следующих процессов:
1) очистки от механических примесей; 2) бучения, т. е. обработки
раствором едкого натра; 3) промывки после бучения; 4) отбелки;
5) промывки отбеленного материала; 6) отжимки от воды; 7) раз-
рыхления и 8) сушки.
Механическая очистка хлопка. Механической очисткой отделяют
от хлопка различные механические примеси — песок, пыль, орешек
и т. п. Очищают хлопок машинами, называемыми волчками. Волчки
разрыхляют материал зубьями, или колками, насаженными на вра-
щающиеся барабаны, и освобождают его таким образом от пыли и
других примесей. Разрыхленный материал подают на бучение вруч-
ную или пневмотранспортером. -
Бучение. Эта операция заключается в обработке хлопкового мате-
риала раствором едкой щелочи под давлением и без доступа воздуха.
Назначание бучения состоит в омылении жировых примесей хлопка,
разрушении пектиновых веществ, шелухи и т. д. Кроме того, буче-
ние понижает вязкость целлюлозы.
Бучение обычно производят 1%-ным раствором едкого натра при
давлении 3—5 ат, в зависимости от того, какой степенью вязкости
должна обладать целлюлоза. Чем ниже должна быть ее вязкость,
тем выше устанавливают давление. Бучение производят без доступа
воздуха, так как в присутствии его образуется оксицеллюлоза,
растворяющаяся в щелочи. В конечном итоге это приведет к умень-
шению выхода хлопкового материала.
Бучение ведут в железных котлах, рассчитанных на загрузку
до 1,5 т хлхяхкь. Конструкций таких котлов имеется очень много
DlA^ientific Heritage of Russia
но все их можно разбить на две основных группы: 1) вращающиеся
и 2) с принудительной циркуляцией.
Вращающиеся котлы применяют редко; они громоздки, неудобны
для обслуживания и требуют большой затраты механической энер-
гии. Более распространены циркуляционные котлы. По конструк-
ции и, главным образом, по способу нагрева щелочи циркуляции
ее они бывают двух типов.
Котлы первого типа — сварные, имеют ложное дно
для задерживания обрабатываемой целлюлозы. В центре днища
проходит вертикальная циркуляционная труба; она доходит до по-
верхности загруженного хлопка. Насос подает щелочь по этой трубе
снизу вверх, где, переливаясь через край, щелочь смачивает хло-
пок. Постепенно просачиваясь через массу, она собирается в ниж-
ней части котла и снова подается в вертикальную трубу. Таким
образом щелочь непрерывно циркулирует в котле. Подаваемый в ко-
тел глухой или острый пар нагревает целлюлозу и создает нужное
давление в котле. Загружают и выгружают целлюлозу через верхнее
отверстие в котле, закрывающееся съемной герметической крышкой.
Котлы второго
типа — железные, с
двойными стенками д
изи ложным дном а
(рис. 6). Внутренняя
стенка з имеет отвер-
стия для лучшей цирку-
ляции щелочи. В центре
котла помещается вер-
тикальная труба б
также с отверстиями,
предназначенная для
отсоса щелочи. Вверху
котла находится загру-
зочный люк в с герме-
тически закрывающей-
ся крышкой. Циркуля-
ция щелочи осущест-
вляется следующим
образом. Из напол-
ненного котла • насос
отсасывает щелочь че-
рез центральную трубу,
затем щелочь подается
снизу вверх в подогре-
ватель е, где нагрева-
ется до требуемой температуры, и поступает в верхнюю часть
котла. Щелочь, орошая хлопок, постепенно стекает вниз и снова
отсасывается и подается в котел. Преимущество аппарата этого
типа состоит в том, что в нем сохраняется постоянство концентрации
щелочи, и следовательно, омыление и эмульгирование протекают
DL Scientific Heritage of Russia
35
с одинаковой скоростью в течение всего процесса; в "котлах же
первого типа они под конец замедляются. Недостатком обоих типов
бучильных котлов является то, что хлопок приходится загру-
жать и выгружать вручную.
Процесс бучения заключается в следующем. В бучильный котел
загружают целлюлозу и заливают раствором щелочи определенной
концентрации. Обычное отношение щелока к хлопку 10 : 1.
Рис. 7. «Грязные» лаверы.
Котел герметически закрывают крышкой и создают в нем тре-
буемые температуру и давление. С этого момента и начинается соб-
ственно процесс бучения. Продолжительность его зависит от тре-
буемого качества целлюлозы и длится 4—15 час. После окончания
бучения щелок спускают, материал промывают водой, извлекают
из бучильника и подают на промывку.
Промывка хлопка. После бучения материал промывают в так
называемых грязных лаверах — чугунных или железобетонных бас-
сейнах овальной формы, внутри которых помещаются водоотливные
и гоняльные барабаны (рис. 7). Здесь материал отмывается от обра-
зовавшихся при бучении мыла, продуктов разрушения пектиновый
веществ, скорлупы и т. п. Промывка в грязных лаверах длится
1—1,5 час.
Отбелка. Хлопковый материал после бучения еще содержит при-
меси, которые придают ему темную окраску. Чтобы удалить их,
DJ^^ieutific Heritage of Russia
Рис. 8. Отбельный чан.
материал подвергают отбелке. Для этого его обрабатывают хлорной
известью, хлорноватистокислым натрием или другими отбеливаю-
щими веществами. Обработка хлопка белильной известью представ-
ляет некоторые неудобства. В целлюлозной массе иногда остаются
кусочки нерастворенной извести, которые вызывают сильное мест-
ное окисление, образование оксицел-
люлозы и даже полное разрушение
хлопкового материала. Лучшее сред-
ство для отбелки — раствор хлорно-
ватистокислого натрия. Однако полу-
чить этот раствор можно при наличии
электролитической установки, а следо-
вательно, и дешевой электроэнергии.
Сущность процесса отбелки заклю-
чается в том, что под влиянием белиль-
ных растворов примеси, Содержащиеся
в хлопке, окисляются и превращаются
в растворимые соединения.
Хлопок отбеливают в деревянных
чанах (рис. 8), выложенных внутри ли-
стовым свинцом или хромовой сталью.
Чан имеет ложное дно. В центре чана помещена труба, пробитая
отверстиями, для отвода белильного раствора и его циркуляции.
Насос забирает снизу отбельный раствор и подает вверх, распыляя
его в виде дождя. Такое орошение материала ускоряет отбелку,
так как содержащаяся в воздухе углекислота способствует выде-
лению свободной хлорноватистой кислоты. Это выделение прохо-
дит по уравнению
/ОС1
Са< +Н2О+СО2=СаСО3+НСЮ+НС1.
ХС1
Концентрация отбеливающего раствора и продолжительность от-
белки зависят от рода материала. Например, для линта можно при-
менять раствор с содержанием 0,2% активного хлора и отбелку вести
3 часа, для делинта — 0,25% активного хлора и вести отбелку 4 часа.
По окончании отбелки раствор спускают и хлопковый материал
«кислуют», т. е. обрабатывают 0,5%-ным раствором серной кислоты
20—30 мин. Это делают для тоЛ>, чтобы разложить остатки хлорной
извести и нейтрализовать остатки щелочей. После этого материал
в этих же чанах промывают чистой водой и, удалив ее, вручную
выгружают материал.
Промывка отбеленного материала и отжим воды. Отбеленный
материал переносят в «чистые» лаверы, имеющие такое же устройство,
каки «грязные». Здесь хлопок окончательно отмывают от всех приме-
сей и направляют на отжимку.
Воду из хлопка отжимают на вальцах, шнек-прессах и в центро-
фугах. Вальцы и шнек-прессы недостаточно хорошо отжимают воду.
Поэтому удорожается стоимость сушки хлопка.
37
DL Scientific Heritage of Russia
Чаще хлопок отжимают в центрофугах (рис. 9). В них вода от-
Рис. 9. Центрофуга.
жимается развиваемой при вра-
щении корзины центробежной
силой.
Разрыхление и сушка. От-
жатый материал влажностью
40 — 50% разрыхляют, а затем
сушат. Разрыхляют хлопок
машиной, называемой мокрым
щипком. Разрыхление хлопка
обеспечивает равномерную его
сушку.
Сушат хлопок в сушилках
различного типа (см. ниже)
воздухом при температуре 90—
110°. Если высушиваемый хло-
пок немедленно используется
для нитрации, его сушат до
влажности в 1%. Если же его
предполагают хранить или транспортировать куда-либо, то
оставляют 8—10% влаги. Оставлять в хлопке в этом случае меньше
влаги нецелесообразно, так как он снова поглотит влагу. Высушен-
ный хлопок спрессовывают в кипы и направляют на склад.
ГЛАВА II
НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА
КЛАССИФИКАЦИЯ
Термин «нитроцеллюлоза» по существу неправилен. Нитроцел-
люлоза, представляя собой сложный эфир азотной кислоты и целлю-
лозы, ничего общего с нитропроизводными не имеет. Процесс полу-
чения сложных эфиров, как известно, называется процессом этери-
фикации, поэтому термин «нитрация» также неправилен. Однако
мы будем пользоваться этими терминами, так как они исторически
укоренились и общеприняты в практике.
Целлюлозу можно рассматривать как многоатомный спирт, ко-
торый характеризуется наличием определенного количества гидро-
ксильных групп, причем элементарная молекула целлюлозы имеет
три гидроксильных группы. Как и всякий спирт, целлюлоза
с кислотами образует сложные эфиры. С азотной кислотой, напри-
мер, она дает сложные эфиры азотной кислоты.
Реакцию образования азотнокислых эфиров для целлюлозы можно
изобразить уравнениями:
CcH7O2(OH)s+HNO3=C6H7O2(OH)2-O-NO2+H2O;
CcH7O2(OH)3+2HNO3=CgH7O2(OH)-(ONO2)2^2H2O;
CgH702(OH)34-3HN03=CcH702~(ON02)34-3H20.
oB&cientific Heritage of Russia
Или, принимая общую формулу целлюлозы (СвН10О5)п, реакцию
образования азотнокислого эфира целлюлозы можно написать так:
СбпН 1 опОбл+хН N О3=СелН зол—xOs л—x(ON O2)x-f-xH 2О.
В зависимости от количества прореагировавших гидроксильных
групп в элементарной молекуле целлюлозы получаются продукты
различной степени этерификации — мононитроцеллюлоза (с содер-
жанием 6,75% азота), дпнитроцеллюлоза (11,11% азота) и тринитро-
целлюлоза (14,14% азота).
Попытки классифицировать нитроцеллюлозы в зависимости от
степени нитрации не дали определенных результатов. Впервые та-
кую попытку проделал Эдер. Положив в основу классификации
формулу целлюлозы (СбН10О5)2, Эдер принял существование серии
нитроцеллюлоз с содержанием азота (в %):
Шестиазотная C12H14O4(ONO2)0............... 14,14
Пятиазотная Gi2Hl5Os(ONO2)s................ 12,75
Четырехазотная C12HieOe(ONO2)4............. 11,11
Трехазотная CI2H17O:(ONO2)3................. 9,15
Двухазотная C12H18O8(ONO2)2................. 6,76
Однако дальнейшее исследование Доказало, что некоторые нитро-
целлюлозы, например заводской пироксилин, не подходят под эту
классификацию.
Вьель, приняв в формуле целлюлозы коэфициент полимеризации
п = 4 [(С6Н10О5)4], классифицировал нитроцеллюлозы по следую-
щей схеме с содержанием азота (в %):
Двенадцатиазотная C24H28O8(ONO2)12..........14,14
Одиннадцатиазотная C24H2flO9(ONd2)1i .... 13,45
Десятиазотная C24H30O10(6NO2)10.............12,75
Девятиазотная G24H3lO11(ONO2)9..............11,96
Восьмиазотная C24H32O12(ONO2)8............. 11,11
Семиазотная C24H33O13(ONO2)7............... 10,16
Шестиазотная C24H34O14(ONO.>)e.............. 9,15
Пятиазотная C24H3SO15(ONO2)5................ 8,00
Четырехазотная C2iH3eOle(ONO2)4............. 6,76
Классификация, предложенная Вьелем, конечно, более полная
и включает больше различных нитроцеллюлоз, чем классификация
Эдера, но и она охватывает далеко не все виды нитроцеллюлоз.
Например, менделеевский пироколлодий, содержащий 12,44% азота,
по классификации Вьеля нельзя отнести ни к одной из степеней
нитрации. Чтобы отнести его к определенной степени нитрации,
необходимо было бы принять п = 5, считая пироколлодий 12-азот-
ной нитроцеллюлозой C36H38O13(ONO2)12- Несмотря на неполно-
ценность классификации Вьеля, она все же наиболее приемлема,
так как дает возможность почти все виды нитратов целлюлозы,
применяемых на практике, отнести к той или иной степени нитрации.
Многочисленными исследованиями установлено, что нитраты
целлюлозы практически не представляют собой индивидуальных
химических соединений. Более вероятно, что различные продукты
нитрации, содержащие меньшее число нитрогрупп, чем это требуется
DL Scientific Heritage of Russia ^9
для полной этерификации, являются смесями продуктов различной
степени нитрации. Образующиеся смеси эфиров могут иметь различ-
ный, довольно сложный состав; количество групп N02> приходя-
щихся на одну группу С6Н10О5, иногда не может быть выражено
целыми числами. Так, Кумихель, Бек, Клемент, Ривьер путем осаж-
дения нитроцеллюлозы из ее ацетоновых растворов получали фрак-
ции нитроцеллюлозы с разным содержанием азота, различной рас-
творимостью и вязкостью.
Причины неоднородности нитрации целлюлозы различные иссле-
дователи объясняют различно. Ольсен и Сапожников объясняют
их тем, что нитрация волокна идет от периферии вглубь, почему
внутренние слои целлюлозы реагируют с разбавленной азотной ки-
слотой, а наружные с более концентрированной. Кислоту разбавляет
вода, образующаяся при нитрации поверхностных слоев целлюлозы.
Герцог на основании рентгенографических исследований нитро-
целлюлоз утверждает, что любая нитроцеллюлоза представляет со-
бой смесь тринитрата и ненитрованного волокна. Однако такое
предположение необоснованно ввиду того, что нельзя объяснить
растворимость нитратов целлюлозы с определенным содержанием
азота (10,5—11,6%) в некоторых органических растворителях, так
как ни тринитрат, ни исходная целлюлоза в этих растворителях
не растворяются.
По Марку и Мейеру, химическая однородность зависит от рас-
положения гидроксильных групп, т. е. от того, находятся они внутри
или на поверхности мицеллы. Химическая и физическая неоднород-
ность может обусловливаться и неоднородностью самой целлюлозы,
которая представляет собой смесь мицелл различной длины и про-
дуктов деструкции целлюлозы. В результате нитроцеллюлоза будет
иметь различные химические и физические свойства.
НИТРАЦИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Для нитрации целлюлозы обычно применяют нитрационную смесь,
т. е. смесь азотной и серной кислот и воды. Иногда серную кислоту
заменяют фосфорной кислотой, уксусным ангидридом, или же ни-
трацию производят одной азотной кислотой. Во всех случаях этери-
фицирующим агентом является только азотная кислота.
Нитрация одной азотной кислотой. Этерификация целлюлозы
азотной кислотой протекает сравнительно легко и зависит от степени
концентрации азотной кислоты.
При действии на целлюлозу азотной кислоты концентрации
64—69% целлюлоза набухает, и образуется двойное соединение типа
CeH10O5 nHNO3, так называемое соединение Кнехта *. Это соедине-
♦ Кнехт, впервые получивший это соединение, приписывает ему состав
С5Н10Об • HNO3. Однако Андресс на основании проведенных исследований
доказывает, что на две группы С6Н10О6 аддитивно присоединена только одна
молекула HNO3, а вторая молекула HNO8 адсорбирована этим аддитивным
соединением» и следовательно, соединение Кнехта имеет состав (CeHi0O5)2-HNO8-
DL Scientific Heritage of Russia
ние разлагается водой на азотную кислоту и целлюлозу. Нитро-
эфиры образуются действием на целлюлозу азотной кислоты при
концентрации ее 77% и выше. Степень нитрации целлюлозы зависит
от концентрации азотной кислоты. С понижением концентрации
кислоты степень нитрации соответст-
венно увеличивается. Максимальное
содержание азота в получаемой нитро-
целлюлозе достигает не более 12,63%
(табл. 8).
Концентрация
HNOS
Таблица 8
Содержание
азота в нитро-
целлюлозе
Более низкая степень нитрации
целлюлозы (11% азота) при действии
100%-ной азотной кислотой по сравне-
нию с 95%-ной (12,63% азота) объяс-
няется, очевидно (согласно теории
Гантча-Фармера), образованием в без-
водной кислоте некоторого количества
так называемого нитрата нитрония, что
и уменьшает абсолютное количество
активно действующей азотной кислоты.
в процентах
100
95 02
92.10
89,60
87.10
83,50
80.80
78,60
11,00
12.63
12,15
11.48
10,28
8 75
8,00
7,20
В практике целлюлозу одной азотной кислотой не нитруют.
Этот способ невыгоден вследствие высокой стоимости азотной кислоты
и ее большой летучести.
Нитрация двойными смесями (безводными серной и азотной ки-
слотами). Изучение нитрации смесью моногидратов занимались
Рассов, Бонже и другие. Они изучали главным образом влияние
соотношения количеств серной и азотной кислот на степень нитрации
целлюлозы и установили, что максимальное, содержание азота в
нитроцеллюлозе (13,36%) получается при соотношении серной и
азотной кислот 1 : 1 (табл. 9).
Таблица 9
Весовые соотношения H2SO4:HNO3 Содержание азота в нит- роцеллюло- зе, % Содержание непронит- рованной целлюлозы, °/ /о Весовые соотношения H2SO4:HNO3 Содержание азота в нит- роцеллюло- зе, % Содержание непронит- рованной целлюлозы, о/ /О
10: 1 1 : 1 13,36
9 : 1 j Целлюлоза растворилась 1 : 2 13,27 — -
8:1 1 : 3 11.86 •
7: 1 3,17 37,75 1: 4 12,95
5: 1 7.30 27,53 1: 9 12,83 Следы
4 : 1 10,95 6,98 1: 16 12.17 —
3: 1 13,17 - 0:1 11,0 — —
С увеличением содержания серной кислоты в смеси содержание
азота в нитроцеллюлозе постепенно падает, и при достижении опре-
деленного соотношения кислот (см. табл. 9) реакция образования
нитроцеллюлозы прекращается. Такое же явление наблюдается и
при уменьшении' количества серной кислоты, начиная от соотноше-
41
DL Scientific Heritage of Russia
лия кислот 1:1; при нитрации чистым моногидратом азотной ки-
слоты содержание азота в нитроцеллюлозе снижается до 11%.
Нитроцеллюлоза, получаемая на безводных смесях, отличается
-гем, что она, независимо от содержания в ней азота, не растворяется
в спирто-эфирной смеси.
Нитрация тройными смесями. В производственных условиях
применяют тройную смесь, состоящую из азотной кислоты, серной
кислоты и воды. Прибавка серной кислоты к азотной обусловли-
вается следующими соображениями. Серная кислота связывает воду,
выделяющуюся при нитрации и содержащуюся в азотной кислоте,
делая азотную кислоту более реакционноспособной. Кроме того,
серная кислота увеличивает степень набухания целлюлозы и уско-
ряет диффузию нитрующей смеси внутрь волокна. Серная кислота
уменьшает окисляющее и разрушающее действие на целлюлозу азот-
ной кислоты и уменьшает удельный ее расход, удешевляя стоимость
продукции (1 т азотной кислоты стрит, примерно, в 6—7 раз дороже
1 т серной кислоты). Наконец, в присутствии серной кислоты меньше
корродирует аппаратура, облегчается регенерация азотной кислоты
и уменьшаются ее потери.
Однако серная кислота вместе с этим и вредна. Она вступает
во взаимодействие с целлюлозой, разрушая и гидролизуя ее и обра-
зуя сернокислые эфиры, и т. д.
Заслуживает очень большого внимания вопрос о замене серной
кислоты, как это указывает Роговин *, индиферентной органической
жидкостью, которую можно было бы легко регенерировать после
нитрации. Такая замена даст возможность получать более чистую
нитроцеллюлозу.
Образование сульфоэфиров целлюлозы. Многие исследователи
считают, что условием образования азотнокислых эфиров является
предварительное образование сернокислых или смешанных серно-
кисло-азотнокислых эфиров. Образование сернокислых эфиров про-
исходит более интенсивно при нитрации безводными смесями, в раз-
бавленных же кислотах сернокислые эфиры не образуются, так как
они быстро омыляются водой.
Факт образования сернокислых эфиров при нитрации установ-
лен. Это подтверждается, например, понижением стабильности нитро-
целлюлоз за счет разложения сернокислых эфиров. Наличие серно-
кислых эфиров определяется содержанием серы в нитроцеллюлозе
и непосредственным извлечением их ацетоном, разбавленным водой.
Промежуточное образование сульфоэфиров при нитрации целлю-
лозы не доказано-
Обратимость процесса и пределы нитрации. Образование нитро-
целлюлозы является обратимым процессом. Схематически его можно
изобразить так:
C6nH10nO5rt+/nHNO3 CenH10^wO5n^(ONO2)m+mHaO.
Изменяя состав нитрующей смеси, температуру, мы тем самым из-
меняем равновесие системы. .Это изменение характеризуется повы-
* Роговин, Нитрошелк, Госхихмтехиздат, 1934.
oi^ijcientific Heritage of Russia
шением или понижением процентного содержания азота в нитро-
целлюлозе и изменением состава кислотной смеси.
Если нитроцеллюлозу подвергать последовательной нитрации
в нитрующих смесях различного состава, можно понижать илп по-
вышать процентное содержание азота в нитроцеллюлозе. Например,
если погрузить нитроцеллюлозу в нитрующую смесь, состав кото-
рой будет отвечать нитроцеллюлозе с меньшим процентным содер-
жанием азота, то содержание азота будет уменьшаться, т. е. будет
происходить денитрация нитроцеллюлозы; содержание в ней азота
будет соответствовать принятому составу нитрационной смеси. Если
ту же нитроцеллюлозу погрузить в ванну с кислотной смесью, от-
вечающей по составу нитроцеллюлозе с большим процентным со-
держанием азота, содержание его в нитроцеллюлозе несколько по-
высится, т. е. будет происходить добавочная ее нитрация. Все эти
процессы денитрации и добавочной нитрации сопровождаются оки-
слением, гидролизом и деструкцией целлюлозы.
Получить нитроцеллюлозу с максимальным содержанием азота
14,14% пока не удалось. Невозможность получить тринитрат с теоре-
тическим максимальным содержанием азота обусловливается обра-
тимостью нитрации и образованием побочных смешанных эфиров.
Эти эфиры — малостойкие соединения, которые, легко разрушаясь
при обработке пироксилина водой, распадаются на серную кислоту
и нитроцеллюлозу низких степеней нитрации.
Явление обратимости процесса нитрации имеет большое практи-
ческое значение. Правда, использование этого явления для регули-
рования процентного содержания азота в нитроцеллюлозе путем
перенитрования ее нецелесообразно и экономически невыгодно: это
связано с добавочной затратой нитросмеси, непроизводительным
использ'ованием аппаратуры и т. д. Однако с обратимостью процесса
нитрации необходимо считаться при отдельных производственных
процессах, связанных с изменениехм конечного состава нитросмеси.
Содержание азота в получаемой нитроцеллюлозе определяется
равновесным состоянием системы и' зависит только от состава от-
работанной кислоты. Поэтому, получая нитроцеллюлозу, необхо-
димо учитывать не первоначальный состав нитрующей смеси, а со-
став отработанной.
При нитрации целлюлозы одной и той же нитрационной смесью,
но в различных технологических условиях, т. е. при различных соот-
ношениях нитруемой целлюлозы и нитрационной смеси, при различ-
ной влажности исходной целлюлозы и т. д., состав отработанной
смеси в конечном итоге будет различным, а следовательно, будет
различной и степень нитрации.
УСЛОВИЯ НИТРАЦИИ
На процесс нитрации целлюлозы влияют следующие основные
факторы: 1) состав нитрационной смеси, т. е. процентное содержание
воды, соотношение между серной, азотной кислотами и количество
окислов азота; 2) продолжительность нитрации; 3) температурные
43
DL Scientific Heritage of Russia
ее условия; 4) модуль ванны, т. е. количественное соотношение между
нитруемым материалом и нитрационной смесью; 5) качество нитруе-
мого материала.
Состав нитрационной смеси. Наиболее значительно влияет на
качество нитроцеллюлозы состав нитрационной смеси. Процентное
содержание воды в нитрующей смеси — один из наиболее существен-
ных факторов, влияющих на процесс нитрации. Многочисленными
исследованиями установлено, что увеличение процентного содер-
жания воды понижает степень нитрации. Это подтверждают опыт-
ные работы Лунге и Беби (табл. 10).
Таблица 10
Состав нитрующей смеси Содержание азота в по- лученной нитроцел- люлозе Растворимость нитроцеллю- лозы в спирте и эфире Выход нит- роцеллю- лозы
H2SO4 HNO3 Н2О
в процентах
45.31 49,07 5,62 13,65 1,6 177,5
42,61 46,01 11,38 13,21 5,4 176,2
41,03 44,45 14,52 12,76 22,0
40,66 43,85 15,49 12,58 60,0 167,0 .
40,14 43,25 16,61 12.31 99,44 159,0
39,45 42,73 17,82 12,05 99,84 153,0
38,95 42,15 18,90 * 11,59 100 156,5
38.43 41,31 20,26 10,93 99,82 144,2
37.20 40,30 22,50 9,76 74,22 146,0
36,72 39,78 23,50 9.31 1,15 138,9
35,87 38,83 25,30 8,40 0,61 131,2
34,41 37,17 28,42 6,50 1,73
С увеличением процентного содержания воды увеличивается сте-
пень деструкции, а следовательно, уменьшается вязкость нитро-
целлюлозы. Это подтверждают опыты Крюгера. Исходя из того,
что скорость диффузии находится в обратной зависимости от раз-
мера частиц, Крюгер определял коэфициенты диффузии для различ-
ных нитроцеллюлоз, полученных в кислотных смесях с различным
содержанием воды. Влияние количества воды в нитрационной сздесц
на вязкость и растворимость нитроцеллюлозы подтверждается также
работами Штарко (табл. И).
Таким образом, увеличение содержания воды в нитрационной
смеси приводит к следующим видоизменениям качества нитроцеллю-
лозы: к уменьшению содержания азота, понижению вязкости и
увеличению степени растворимости.
Практически содержание воды в нитросмеси не превышает 18—
20%.
Соотношение азотной и серной кислот влияет на степень нитрации?
увеличивая или уменьшая ее, а также и на скорость нитрации.
DL ^Д-entific Heritage of Russia
Таблица 11
Состав нитрационной смеси, °/ /о Темпера- тура нитра- ции °C Содержание азота в нит- роцеллю- лозе и • /О Вязкость по hохнусу сек. Раствори- мость и .О
H2SO4 HNO3 НоО •Л
66 26 8 20 12.2 630 16
66 24 10 20 12,2 520 18
64 24 12 20 12,0 380 27
58 28 14 20 11,8 310 48
52 32 16 20 11.9 205 76
46 36 18 20 11,6 90 94
42 38 20 20 11,2 60 98
40 38 22 20 10,5 60 100
38 38 24 20 10,2 20 100
Увеличение степени нитрации в зависимости от соотношения кислот
наблюдается лишь в некоторых пределах, именно до отношения
H2SO4 : HNO3 =3:1. Вьель для безводных смесей получил данные,
приведенные в табл. 12. Если соотношение H2SO4 : HNO3 увеличи-
вать до 5 : 1 или 8:1, степень нитрации целлюлозы понизится,
усилится гидролиз и начнется частичное растворение целлюлозы.
Таблица 12
Таблица 13
Объемные
Весовые
соотноше-
Продолжительность нитра-
ции в часах при получении
одной и той же нитроцеллю-
лозы при различных соотно-
шениях кислот
Весовые
соотношения соотношения
H^O^HNOa H2SO4:HNO8
Содержание
NO в см?
на 1 г
нитроцел-
люлозы
4,14 :1 ’ 3,0 1 195,9
3,51:1 2,5 :1 190,1
2,81:1 2,0:1 184,6
2,07:1 1,5:1 182,3
1,68 :1 1,2:1 166,0
1,40 :1 1,0:1 143,5
1,23 :1 0,9 :1 132,7
НИЯ
H.SO.:HNOs ПРИ обыкно-
венной тем-
пературе
при 50°
31 :1
3,9 :1
4,12 :1
4,43 :1
12
84
96
360
8
20
24
32
Скорость нитрации при увеличении соотношения H2SO4 • HNO3
уменьшается. Зависимость между соотношением кислот и скоростью
нитрации можно проследить по табл. 13, составленной на основании
опытных данных Лунге и Вейнтрауба. В заводской практике обычно
применяют кислотные смеси при соотношениях серной и азотной
кислоты 3:1. Конечно, было бы желательно работать при большем
соотношении; это позволило бы уменьшить расход дорогостоящей
азотной кислоты, но значительное уменьшение ее содержания в нитра-
ционной смеси уменьшает степень нитрации, понижает стабильность
нитроцеллюлозы и увеличивает гидролитические расщепления цел-
люлозы. Все это увеличивает потери, уменьшает выход нитроцеллю-
лозы и понижает ее вязкость.
DL Scientific Heritage of Russia
45
В табл. 14 приведены данные Шанделона о потерях и вязкости
нитроцеллюлозы в зависимости от Соотношения кислот в нитрацион-
ной смеси. Зависимость эта правильна при увеличении содержания
HNO3 только в пределах 18—-25%.
Нитрационные смеси всегда содержат некоторое количество
окислов азота. Влияние их на процесс нитрации изучали Лунге и
Беби. Они установили, что окислы азота не оказывают заметного
влияния на степень нитрации и на выход нитроцеллюлозы (табл. 15).
Ими был взят следующий состав нитрационной смеси*. H2SO4 —
60,70%, HNO3 —30,67% и Н2О —8,63%.
Таблица 15
Таблица 14
Сост он H2so4 ав нит] ной см HNO3 раци- еси НоО •в Содержание азота в полу- чаемой нитро- целлюлозе Потери 13К0СТЬ 4>5°/о створа цолло- я Содержание N2O< по от- ношению к весу смеси Выход нит- роцеллю- лозы Содержа- ние азота
в процентах ?? G5 X в процентах
66,98 62,06 59,99 14,97 19,99 25,01 18,05 17,95 18,00 11,29 11,44 11,22 9,71 3,42 1,62 7 *21 0,13 10,03 16>00 5,it 174,5 175,0 173,9 175,6 . 13,55 13,50 13,56 13,56
Лунге и Беби также изучали влияние окислов азота в нитрацион-
ной смеси на стабильность нитроцеллюлозы. Оказалось, что окислы
азота на стабильность целлюлозы не влияют.
Содержание окислов азота в нитрационной смеси сравнительно
невелико, и поэтому естественно, что они большого влияния на ход
процесса нитрации йе оказывают, но присутствие их в смеси нежела-
Таблица 16
1 О
Состав нитросме- • Д 5 из s • о О Ь СО X S о
си, % св 5 О - S Я ь §8| ** Си я я 5 я о
HNO3 H2SO4 Н2О £ aS Я v >,ло = §
Н Е- Лэ Е ь я 2 О X
37 45 18 22 10 8,8
37 45 18 22 *15 9,6
37 45 18 22 20 10,5
37 45 18 22 25 10,9
37 45 18 22 30 11,8
37 45 18 22 40 12,8
37 45 18 22 60 13,0
тельно* они каталити-
чески усиливают окис-
ляющее действие азот-
ной кислоты.
Продолжительность
ни трации. Увеличение
времени нитрации вы-
зывает увеличение со-
держания азота в нитро-
целлюлозе до опреде-
ленного предела и уве-
личение деструкции за
счет окисления и гидро-
лиза, что увеличивает
потери. Значительное
увеличение времени
нитрации вызывает денитрацию нитроцеллюлозы и уменьшает вяз-
кость, При увеличении времени нитрации, кроме того, увеличивается
содержание азота в нитроцеллюлозе.
46
DL Scientific Heritage of Russia
Табл- 17 показывает, что содержание азота в зависимости от вре-
мени нитрации увеличивается только до момента равновесия системы.
а затем, при значи-
тельном увеличении
Таблица 17
в ремени, пр оисх одит некоторое уменьшение азота. Табл. 17 показывает также, что с увеличе- нием времени нитрации уменьшается вязкость, т. е. увеличивается де- Состав нитраци- онной смеси, % Температура °C Продолжитель- ность нитрации мин. Растворимость О/ /о 13л кость по Кохпусу, сок. Содержание азота в нитроцеллюлозе и/ /О
HoS04 HNO, • Н2О
струкция целлюлозы. Продолжительность 44,5 38,2 1 17.3 22 30 ;э9,з 1S0 11,8
нитрации обычно ус- г* 44,5 44,5 38,2 38.2 17,3 17,3 22 22 35 40 99,5 98,7 160 138 12 12
танавливают в — 44,5 38 2 17.3 22 45 99.3 132 11,9
60 мин. в зависимости 44,5 38,2 17,3 22 60 98,5 к 93 11,8
от требуемого качества
нитроцеллюлозы; ни-
трацию высокоазотных нитроцеллюлоз (пироксилины) ведут 25—
30 мин-, низкоазотных (коллоксилины) 40—60 мин-
Продолжительность нитрации зависит от многих факторов: от
физической формы нитруемого материала; температуры нитрации;
состава нитрующей смеси;
модуля ванны и конструкции
Таблица 18
Продолжи- тельность нитрации Содержание азота (%) при плотности целлюлозы в условных единицах
1 1,22 1,55
15 мин. 12,89 11,73 10,18
1 час 13,55 13,38 12,52
24 часа 13,67 13,68 13,60
аппаратуры-
Влияние физической фор-
мы нитруемого материала на
скорость нитрации обуслов-
ливается скоростью диффу-
зии кислот внутрь мицелл.
Чем больше разрыхлена и
деструктирована целлюлоза,
тем легче осуществляется
диффузия кислот и тем быст-
рее протекает процесс ни-
трации.
Зависимость скорости нитрации от плотности материала дана,
в табл. 18.
Температура нитрации. Температура оказывает значительное
влияние на свойства получаемой нитроцеллюлозы. Повышенная
температура обеспечивает более высокую степень нитрации; вместе
с этим повышается растворимость и понижается вязкость нитроцел-
люлозы в связи с частичной деструкцией целлюлозы (табл. 19).
В практике этим обстоятельством можно пользоваться, когда нужно
получить нитроцеллюлозу с низкой вязкостью и высокой раствори-
мостью. Однако значительно повышать температуру для ускорения
процесса нитрации нецелесообразно. Это повысит окислительное и
гидролизирующее действие нитрующей смеси на целлюлозу, почему
47
DL Scientific Heritage of Russia
Таблица 19
Состав нитросмеси, % Температура нитрации °C Продолжитель- ность нитрации мин.
H2SO4 HNO, HoO ••
44,5 38,5 17 ' 15 30 10,7 42 330
44,5 38,5 17 18 30 10,9 68 280
44.5 38,5 17 20 30 10,8 79 260
44,5 38,5 17 22 30 11,2 84 210
44,5 38,5 17 22 30 11,2 95 190
44,5 38,5 17 22 30 11,2’ 98 205
44,5 38,5 17 40 30 11,5 100 28
понизится выход и стабильность нитроцеллюлозы и увеличатся
потери азотной кислоты за счет испарения.
Модуль ванны. Значительное влияние на степень нитрации и
вообще на весь ее процесс оказывает модуль нитрацион-
ной ванны, т. е. количество смеси, приходящейся на единицу
веса нитруемого материала. В зависимости от изменения модуля
ванны изменяются скорость нитрации и физические и химические
-свойства нитроцеллюлозы.
В процессе нитрации выделяются тепло (150—200 кал) и реак-
ционная вода, которые в зависимости от модуля ванны оказывают
различное влияние на качество нитроцеллюлозы. Например, если
модуль ванны очень мал, то выделяющаяся вода будет в большей
степени разбавлять нитросмесь, а выделяющееся тепло сильнее
повышать ее температуру. При большом модуле ванны выделяющиеся
пода и тепло будут в меньшей степени влиять на нитросмесь.
Результаты исследований Лунге и Беби показывают, что высокий
модуль обеспечивает и высокую степень нитрации:
Модуль ванны Содержание азота в
нитроцеллюлозе, %
30 : 1 12,08
12 : 1 11,76
30 : 1 12,43
8:1 10,53
•Опыты Пинка подтверждают это:
Модуль ванны
Содержание азота в
нитроцеллюлозе, %
100 : 1 12,97
50 : 1 12,6
33 : 1 12,24
Брунсвиг установил влияние модуля ванны на растворимость
нитроцеллюлозы:
Модуль ванны .
Растворимость, %
Di4S:ie»tific Heritage of Russia
20 : 1; 40 : 1; 100 : 1; 200 : 1
99,3 95,9 87,6 86,5
В практике при старых методах нитрации модуль ванны был
довольно большим — на 1 вес. ч. целлюлозы до 150 вес. ч. нитра-
ционной смеси.
В целях увеличения производительности аппаратуры, умень-
шения кислотооборота и затрат энергии на перекачку кислот и умень-
шения потерь их модуль ванны желательно свести до минимума.
Современная аппаратура позволяет работать с модулем, равным
40, без ущерба для качества нитроцеллюлозы.
Влияние качества исходных материалов на процесс нитрации.
В настоящее время наиболее известны древесная и хлопковая цел-
люлоза.
Древесная целлюлоза содержит больше примесей, чем хлопко-
вая, и более деструктирована. Поэтому при нитрации ее получается
нитроцеллюлоза менее стабильная (до проведения процесса стабили-
зации) и менее вязкая, чем хлопковая. Выход нитроцеллюлозы,
полученной из древесной целлюлозы, значительно меньше, чем из
хлопковой. Это объясняется наличием в древесной целлюлозе боль-
шого количества примесей, а также более сильным гидролизом и
окислением ее в процессе нитрации.
По данным Рассова и Доре, целлюлоза различного происхождения
дает такие выходы нитроцеллюлозы (в %):
Хлопковая..............................150—156
Облагороженная древесная.................. 150
Беленая древесная......................... 138
Соломенная................................ 130
Нитрация древесной целлюлозы требует большого расхода ки-
слот. Это объясняется тем, что нитрация примесей вызывает допол-
нительный расход кислот, а также тем, что вследствие большей
активной поверхности древесной целлюлозы, как более деструкти-
рованной, в ней при отжиме удерживается много нитрующей смеси.
Таким образом нитрация представляет собой очень сложный
технологический процесс.
СВОЙСТВА НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗ
Физические свойства нитроцеллюлозы. По внешнему виду нитро-
целлюлоза не отличается от целлюлозы, из которой она была изго-
товлена; нитроцеллюлоза более хрупка, чем целлюлоза, и не имеет
запаха и вкуса. Удельный вес ее больше удельного веса целлюлозы
и равен в среднем 1,65. В зависимости от содержания азота удель-
ный вес нитроцеллюлозы изменяется очень мало.
Содержание азота, % Удельный вес
нитроцеллюлозы
11,10................... 1,653
12,30 .................. 1,654
13,20 .................. 1,659
В сухом состоянии нитроцеллюлоза при трении легко электри-
зуется, но в присутствии малейшего количества влаги она теряет
это свойство- Поэтому ее следует хранить сильно увлажненной.
П. И. Воробьев—114—4 49
DL Scientific Heritage of Russia
Нитроцеллюлоза обладает некоторой гигроскопичностью, но значи-
тельно меньшей, чем целлюлоза. Степень гигроскопичности нитро-
целлюлозы прямо пропорциональна количеству не вступивших в
реакцию этерификации гидроксильных групп, или, иначе говоря,
обратно пропорциональна содержанию азота.
Вьель установил зависимость гигроскопичности целлюлозы от
содержания в ней азота, выразив эту зависимость следующим
уравнением: N + Н = 14,6, где N —содержание азота в процен-
тах, Н — гигроскопичность в процентах. Например:
Содержание азота в
нитроцеллюлозе, %
10 ....
11 ....
12 ....
13.................
Гигроскопичность, %
4,6
. . 3,6
2,6
1,6
Подожженная нитроцеллюлоза весьма быстро сгорает, выделяя
много газообразных продуктов разложения. Нитроцеллюлоза,
содержащая около 8% воды, горит очень медленно, а содержащая
25—30% воды совершенно не горит.
Нитроцеллюлоза не растворяется ни в холодной, ни в горячей
Таблица 20
Растворимость нитроцеллюлозы
о
о о
го
« £
ф
ф
И '
о 3
ь 5
ф сб
Я- R Ф
О
о
<о
05
Д
воде, но растворяется
в органических раство-
рителях. Растворы ни-
троцеллюлоз являются
коллоидными раство-
рами, и растворению
ее всегда предшествует
набухание, т. е. раство-
рение этого раствори-
теля в самой нитроцел-
люлозе. Поэтому можно
G5
§ О
&- rt S сз
И о 6- оз Е-
в процентах
13,4-13,1 95-100 He растворяется
13,1—12.75 95-100 <30 «—
12,76-12,5 95-100 50—100 <10
12.5—12 95—100 95—100 <50
12—11 95—100 95—100 50—100
11—10 95-100 80-100 <50
10—9 30-90 30-90 He раствор.
.9—7 <30 <30 To же
7—3 И e растворяется
сказать, что растворе-
ние нит р оце л л юл о зы
есть беспредельное на-
бухание.
Степень раств'ори-
м ости нит р оцелл юл о зы
зависит от содержания
в ней азота и от типа
растворителя (табл. 20).
Наилучшей раство-
ряющей способностью
обладают ацетон, этил-
ацетат, амилацетат, т. е. растворители, содержащие карбонильную
группу
R—СО—Rx (кетоны)
R—COORX (сложные эфиры).
cientific Heritage of Russia
Растворимость нитроцеллюлоз в спирто-эфирной смеси в некото-
рой степени зависит от содержания азота. Высокоазотная нитроце-
ллюлоза почти нерастворима в спирто-эфире; с понижением содержа-
ния азота растворимость ее увеличивается до определенного предела,
а затем уменьшается.
Вязкость нитроцеллюлозы, или, вернее, вязкость ее растворов,
зависит от содержания в ней азота, от температуры и типа раство-
рителя. Вязкость нитроцеллюлозы определяется размерами частиц—
мицелл: чем они больше, тем выше вязкость раствора.
В производстве пороха, искусственного шелка, красок, лаков,
пластмасс и пр. вязкость нитроцеллюлозы имеет громадное значе-
ние. Нитроцеллюлоза, применяемая для изготовления нитрошелка,
должна иметь определенную оптимальную вязкость. Высокая вяз-
кЬсть нитроцеллюлозы вызывает большой расход растворителя, а
очень низкая вязкость обусловливает недостаточную прочность ни-
тей. В пороховом производстве малая вязкость (до известных преде-
лов) ускоряет желатинизацию нитроцеллюлозы, способствуя умень-
шению расхода растворителя, и облегчает технологический процесс.
Вязкость нитроцеллюлозы определяют следующие факторы:
1. Исходный материал, — вязкость нитроцеллюлозы, получен-
ной из хлопка, значительно выше вязкости нитроцеллюлозы из
древесины.
2. Условия обработки нитруемого материала,—усиленная варка,
крепкие щелока, отбелка и т. д.,сильно понижают вязкость нитро-
целлюлозы.
3- Температура нитрации, — повышение ее, как правило, умень-
шает вязкость нитроцеллюлозы.
4. Состав кислотной смеси, — повышение содержания серной
кислоты в нитросмеси понижает вязкость нитроцеллюлозы.
5. Продолжительность нитрации, — увеличение времени нитра-
ции также понижает вязкость.
6. Условия горячих промывок, — применение различных реа-
гентов (соды, слабых кислот, солей и т. д.) в процессе промывок,
а также повышение давления при варках уменьшают вязкость
нитроцеллюлоз. Это объясняется деструкцией целлюлозы или нитро-
целлюлозы.
Химические свойства нитроцеллюлозы. Азотная 95—100%-ная
кислота способна растворять низкоазотную нитроцеллюлозу, при-
чем нитроцеллюлоза может быть высажена обратно без изменения
ее химических свойств; на этом, собственно, и основано определе-
ние золы в пироксилине. Более слабая азотная кислота действует
денитрующе-
Серная кислота высокой концентрации разрушает нитроцеллю-
лозу на холоду, причем количественно отщепляет азотную кислоту;
на этом основан метод определения азота в нитроцеллюлозе.
Слабые растворы щелочей при обыкновенной температуре дей-
ствуют на нитроцеллюлозу медленно; при 60—80° они ее растворяют.
Окислители на нитроцеллюлозу не действуют; восстановители
легко превращают нитроцеллюлозу обратно в целлюлозу.
DL Scientific Heritage of Russia
51
Весьма важным свойством нитроцеллюлозы является ее ста-
бильность, или стойкость, т. е. способность сопротив-
ляться медленному разложению.
Предельно очищенная нитроцеллюлоза — довольно стойкий
продукт. Но нитроцеллюлоза, не подвергнутая специальной обра-
ботке — стабилизации, разлагается вскоре после изготовления.
Этому содействует присутствие в ней кислот и различных приме-
сей: азотнокислых эфиров продуктов деструкции целлюлозы (нитро-
декстрины, нитросахара), смешанных азотносернокислых эфиров
целлюлозы, эфиров окси-и гидроцеллюлозы и т. д. Все эти примеси
характеризуются очень малой стойкостью, при хранении они раз-
лагаются, и продукты их разложения вызывают разложение нитро-
целлюлозы.
Разложение нитроцеллюлозы заключается в молекулярном рас-
паде комплекса, причем образуются менее нитрованные соединения;
одновременно выделяется газообразное вещество — окись азота,
которая на воздухе образует двуокись; в присутствии влаги эта дву-
окись превращается в азртную и азотистую кислоты. В дальнейшем
они омыляют нитроцеллюлозу и ускоряют ее распад, сопровождаю-
щийся обильным выделением окислов азота или даже воспламене-
нием.
Условия этого разложения зависят, как было отмечено, от чи-
стоты нитроцеллюлозы, условий ее хранения, температуры, влаж-
ности, скорости удаления продуктов распада и т. д.
Влияние температуры на ход разложения нитроцеллюлозы изу-
чали очень многие исследователи. Было установлено, что повышение
температуры увеличивает скорость разложения нитроцеллюлозы.
Чтобы повысить стойкость нитроцеллюлозы, ее подвергают ста-
билизации — удаляют кислоты и нестойкие примеси.
ПРИМЕНЕНИЕ НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗ
Для технических целей используют только высокоазотные и
среднеазотные нитроцеллюлозы; применению низкоазотных целлю-
лоз для этих целей препятствуют их малая растворимость в раство-
рителях и малая стойкость.
Все нитроцеллюлозы, применяемые для технических целей, можно
разбить на две основных группы:
1) низкоазотные и среднеазотные — колло-
ксилины, которые характеризуются почти полной раствори-
мостью в спирто-эфирной смеси и сравнительно низким содержанием
азота (10,7—12,2%);
2) высокоазотные нитроцеллюлозы — пирокси-
лины, которые характеризуются меньшей растворимостью в спир-
то-эфире и большим содержанием азота (12,2—13,3%).
Существует еще один вид нитроцеллюлоз—менделеевский пиро-
коллодий. Он занимает особое положение между пироксилинами и
характеризуется почти полной растворимостью в спирто-эфирной
смеси и сравнительно высоким содержанием азота (12,2—12,6%).
DL Scientific Heritage of Russia
Низкоазотные нитроцеллюлозы типа коллоксилина используют
для изготовления целлулоида, порохов, кинопленки, нитрошелка,
нитролаков, медицинского коллодия, имитации кожи и т. п.
Все высокоазотные нитроцеллюлозы — пироксилины — приме-
няются для изготовления порохов. В табл. 21 приведены основные
характеристики технических нитроцеллюлоз с указанием вида их
применения. Несомненно, этим не исчерпываются все возможности
использования нитроцеллюлоз особенно в мирной промышленности.
Таблица 21
Вид нитроцеллюлозы Содержание i азота Раствори- I
мость в спирто- эфире Применяется для изготовления
в п р оце нтах
Пироксилин № 1 13,1—13,3 4-10 Пороха
Пироксилин № 2 12,2—12,4 95-99 Пороха, динамитов
11,7—12,2 98 Лаков
Коллоксилин । 11,8-12,05 99,5 Кинопленки
10,8—11,2 99 Целлулоида
DL Scientific Heritage of Russia
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ПРОИЗВОДСТВО ПИРОКСИЛИНА
глава ш
ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Подготовка исходных материалов, применяемых для получения
пироксилина, в основном сводится к подготовке для нитрации цел-
люлозного материала и к приготовлению нитрационных смесей.
ПОДГОТОВКА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Целлюлоза в пироксилиновое производство поступает в виде
спрессованных кип весом до 100 кг. В ней содержится 6—10% влаги
и около 2% пыли.
Некоторые сорта целлюлозного материала, например концы
(отбросы текстильного производства — обрывки пряжи и т. п.),
содержат примеси цветных ниток, узелков, шнуров и пр. Такой
материал предварительно перебирают, разрыхляют и сушат.
Разрыхление целлюлозы делает ее менее плотной, почему она
равномерно напитывается кислотами и равномерно нитруется. Уда-
ление пыли при разрыхлении целлюлозы повышает выход пирокси-
лина и сокращает расход кислот. Большое содержание влаги в цел-
люлозе вызывает при нитрации нежелательные явления. Влага раз-
бавляет нитрационную смесь, понижая содержание азота в пиро-
ксилине. Кроме того, присутствие влаги вызывает неэкономный
расход кислот и обусловливает загорание целлюлозы при загрузке,
так как повышается температура в местах соприкосновения влаги
с нитрационной смесью.
Перед предварительной обработкой целлюлозу подвергают испы-
танию для определения качества и годности ее к использованию.
Для этого от каждой, партии целлюлозы отбирают пробу и испыты-
вают на влажность, на содержание а-целлюлозы, зольность, пыль-
ность, на содержание жира, хлора, кроме того, определяют медное
число, вязкость, загрязненность посторонними примесями и т. п.
Целлюлоза пригодна для нитрации, если она удовлетворяет усло-
виям, изложенным в табл. 22.
Целлюлозу, признанную пригодной, доставляют со склада в ки-
пах в мастерскую предварительной обработки. Здесь ее распако-
вывают, освобождая от рогожной или дерюжной упаковки, а затем
DL Scientific Heritage of Russia
Таблица 22
Характеристика целлюлозы Хлопковая целлюлоза Древесная целлюлоза (алигнин) Характеристика целлкло>ы ! Хлопковая целлюлоза 1 . Древесная целлюлоза (алигнин)
в процентах в процентах
Влаги не более . . . Целлюлозы не менее Жира не более .... Хлора» » .... Пыли » » ... Золы 1,0 95 0,75 0,05 2,0 0,5 1,0 87,5 0,50 0,05 0,5 Лигнина Пентозанов . . Медное число на 100 г . Вязкость в медноаммиач- ном растворе в .зави- симости от назначе- ния целлюлозы . . . 2.5 от 10 I 0,75 5 2,5 1 выше
подают или на переборку, если целлюлоза загрязнена примесями,
или непосредственно на разрыхление.
Переборка. Загрязненный различными примесями целлюлозный
материал перебирают исключительно вручную на специальных сто-
лах с сетчатой поверхностью и вытяжными каналами. Освобожден-
ная от примесей целлюлоза после переборки поступает на рызрых-
ление.
Разрыхление целлюлозы. Разрыхляют целлюлозу на трепальных
или чесальных машинах, применяемых и в текстильной промышлен-
ности. В зависимости от конструкции эти машины или просто раз-
рыхляют— треплют,* или расчесывают волокнистый материал.
Машины, разрыхляющие целлюлозу, называются волчками, а
расчесывающие — кардмашинами. Плотные комки целлюлозы, по-
падая между зубьями вращающихся барабанов этих машин, разби-
ваются, расщепляются или расчесываются ими. Обычно этот про-
цесс разрыхления сопровождается отделением от целлюлозы пыли,
песка и т. п.
Конструкций разрыхлительных машин очень много. Ольдгамский
волчок — наиболее простая конструкция разрыхлительной машины.
Он состоит из барабана с шестью рядами зубьев (колков), заключен-
ного в кожух; на внутренней поверхности кожуха также насажены
зубья. Целлюлоза, попадая при вращении барабана между зубьями,
раздирается, растрепывается ими и ленточным транспортером
выбрасывается наружу.
К наиболее сложной конструкции разрыхлительной машины
относится смеситель «кремпель-вольф».
«Кремпель-вольф» (рис. 10) состоит из двух самостоя-
тельных частей: автоматического питателя марки СН-3 и смешиваю-
щего волчка марки ЩЗ-З. Сырье закладывают на автоматический
питатель вручную. На дне ящика питателя находится решетка 1
из деревянных гладких планок; при ее движении сырье подводится
55
DL Scientific Heritage of Russia
к наклонной решетке 2, состоящей из деревянных планок с острыми
иглами. Острия игл проникают в массу разрыхляемого материала
и при движении решетки поднимают его вверх. Материал проходит
мимо крыльев регулирующего валика 3, который снимает излишки
материала с игл решетки и отбрасывает их обратно в ящик; во из-
бежание перекидывания волокна регулирующим валиком через
игольчатую решетку параллельно ему поставлены два валика 4,
задача которых снимать волокно с регулирующего валика.
Изменяя разводку между игольчатой решеткой и регулирующим
валиком, можно изменять толщину подаваемого слоя, а следова-
тельно, и объем питания. С другой стороны игольчатой решетки
находится съемный валик 5, который по лотку 6 сбрасывает мате-
риал на горизонтальную решетку волчка.
Рис. 10. «Кремпель-вольф».
Поступив на горизонтальную решетку 7 из железных пластин,
материал уминается деревянным рифленым валиком 8 и подается
компактной массой к медленно вращающимся питающим валикам.
Они состоят из колец с колками из ковкого чугуна. Питательные
валики подводят материал к барабану 9, имеющему большую ско-
рость вращения. Барабан состоит из четырех чугунных крестовин,
на которых расположены планки с зубьями из ковкого чугуна. Ба-
рабан окружен малыми валиками 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,
которые также снабжены стальными зубцами и вращаются
с малой скоростью в направлении, обратном вращению барабана.
Валики зубцами задерживают волокно, а зубцы центрального бара-
бана его расчесывают. Расчесанный материал отбрасывается быстро
вращающейся ветрянкой 17 и выбрасывается в коробку пневмата.
Отсюда материал передается далее по назначению.
В- случае отсутствия пневмата машина заканчивается выкид-
ной решеткой с сетчатым барабаном. Сор удаляют через колоснико-
вую решетку 18 и 19 и через сорную коробку 15, которая поставлена
под третьей парой валиков; открывая крышку коробки, сор выбра-
сывают из нее вручную. Главный вал машины и вал ветрянки рабо-
тают на шариковые подшипниках. Главный барабан и рабочие
валики металлические, зубья их — из ковкого чугуна; это предо-
DlO&ientific Heritage of Russia
храняет их от поломки, когда в машину попадают инородние
тела.
Габариты машины (мм)
Длина агрегата.................... 5920
Ширина............................ 2635
Высота............................ 2185
Потребляемая мощность, kW.............. 5,5
Мотор типа БАО-2 41/8, об/мин............ 720
Привод машины от индивидуального мотора е
трапецевидным ремнем на три канавки,
длина ремня, мм..................... 6750
Вес машины нетто, кг................... 7400
Чесальных, или кардных, машин существует
три типа:
1) валичные машины, в которых материал расчесывают цилиндри-
ческие поверхности, обтянутые кардой;
Рис. 11. Кардмашина.
2) машины, одна рабочая поверхность которых цилиндрическая,
другая плоская;
3) смешанные машины, в которых кардочесание проходит после-
довательно, сначала по первому, а затем по второму принципу.
В пироксилиновом производстве применяют валичные кард-
машины. Кардмашины, в отличие от волчков, не только разрыхляют
материал и удаляют примеси, но и отделяют волокна друг от друга.
Кардмашина (рис. 11) состоит из питающего столика, двух зубчатых
валиков, центрального барабана, рабочих валиков, чистильных
валиков, или курьерчиков, вальяна, двух стальных съемных риф-
леных валиков и приемного полотна.
Принцип работы кардмашины примерно такой же, как и волчков.
Целлюлоза по питающему полотну 1 с помощью двух зубчатых сталь-
ных валиков 2 подается к центральному барабану 3. На централь-
ном барабане закреплены в деревянных или стальных планках сталь-
ные зубья. Сверху к нему примыкают малые валики с зубьями, слегка
загнутыми по движению большого барабана. Валики 5, 6, 7 на-
зываются рабочими, валики 5, 9, и 10—чистильными. Все валики
DL Scientific Heritage of Russia 57
вращаются в обратную по отношению к центральному барабану
сторону и с меньшей, чем он, скоростью; чистильные валики вра-
щаются быстрее, чем рабочие. Центральный барабан подает целлю-
лозу к рабочим и чистильным валикам, которые собственно и
производят прочесывание.
Процесс прочесывания происходит следующим образом. Волокна,
захваченные кардой барабана, встречают на своем пути противо-
положно направленные иглы кардной гарнитуры рабочего валика.
В точке сближения кардных поверхностей барабана и рабочего
валика и происходит прочесывание материала в течение того незна-
чительного времени, пока рабочий валик сделает часть оборота и
отнесет захваченное волокно на некоторое расстояние от поверх-
ности барабана. После этого волокно продолжает вращаться вместе
•с рабочим валиком, пока не сблизится с чистильным валиком.
Этот валик вращается с большой скоростью и иглами снимает ма-
териал с поверхности рабочего валика, возвращая его на барабан.
Такой процесс происходит на каждой паре рабочих и чистиль-
ных валиков. Целлюлозу, прошедшую все валики, снимает с барабана
вальян Л; это — барабан, обтянутый кардной лентой. С вальяна
целлюлозу снимают прилегающие к нему рифленые валики 22, и
она поступает на длинное бесконечное полотно*. Кардмашина сверху
покрыта стеклянным футляром с деревянными перегородками; он
не дает распространяться пыли по помещению. Для отвода пыли под
каждой кардмашиной устроено в полу отверстие, соединенное ка-
налам с вытяжным вентилятором. Таким образом вся выделяющаяся
пыль поступает в пыльную ловушку, установленную на дворе.
Производительность кардмашины, так же как и волчков, различна
и обычно составляет 150—600 кг}час. Она зависит от размеров бара-
бана, т. е. диаметра, ширины, а также от скорости его вращения и
от качества целлюлозы.
Производительность волчков больше, чем кардмашин. Кард-
машины дороже волчков, но они более тщательно прочесывают ма-
териал и лучше освобождают его от пыли-
Привезенные со склада кипы распаковывают, а затем разбивают
на куски. Эти куски раскладывают на питающем полотне слоем
5—12 см или подают в бункер автоматического питателя. Прокардо-
ванный материал с противоположной стороны машины принимают
вручную или на механический или пневматический транспортер и
подают на сушку.
Сушка целлюлозы. Целлюлозный материал, предназначенный
для нитрации, должен содержать не более 1% влаги. Поэтому после
кардования его необходимо сушить.
Сушилки имеются самых различных систем. Наиболее распро-
странены сушилки типа Шильде и типа Гааса. Первые относятся
к сушилкам прерывного действия, вторые — непрерывного.
Сушильный аппарат Шильде — изолированная
железная камера, разделенная на два отделения (рис. 12). Первое
♦ На рисунке не показано.
^OScientific Heritage of Russia
отделение является собственно сушильным, второе — нагреватель-
ным, предназначенным для подогрева воздуха. В сушильном отде-
лении расположены друг над другом 10 железных ящиков* с сетча-
тым дном. Ящики автоматически вдвигаются в сушильное отделе-
ние, опускаются в нем сверху вниз и после высушивания целлюлозы
выходят через нижний шибер.
Вентилятор, установленный над сушильным отделением, заса-
сывает воздух в нагревательное отделение, где он, проходя через
Рис. 12. Схема сушилки Шильде.
загружают в
Его закрывают сетчатой
устанавливают на
нагретые паром ребристые трубы,
нагревается до 110° и поступает
в сушильное отделение, проходя
снизу вверх через ящики, напол-
ненные целлюлозой. Отработан-
ный воздух выбрасывается на-
ружу-
Работу на сушильном аппарате
ведут следующим образом. На-
веску разрыхленной целлюлозы
(28—29 кг хлопковой или 22 —
23 кг алигнина)
ящик,
крышкой и
подъемную скобу.
При помощи особого пускового
механизма приводится в движе-
ние система цепей Галля, которые приподнимают скобу и лежащий
на ней ящик вверх. Одновременно открываются нижний и верхний
шиберы сушильной камеры. Нижний ящик, находящийся в сушиль-
ной камере, выталкивается из нее, остальные опускаются, освобож-
дая место для ящика, поднятого скобой наверх. Когда ящик вдви-
нут в сушильную камеру и встал на место, шиберы автоматически
опускаются. Выдвинутый из сушильной камеры ящик разгружают
и вновь загружают. Далее процесс сушки продолжается таким же
порядком. Полный оборот ящика в сушильном аппарате длится
2 часа, вспомогательные операции — выгрузка, загрузка и ввод
ящика в сушильный аппарат—длятся 10 мин. При указанной выше
загрузке производительность сушильного -аппарата составляет
3,0—3,5 т в сутки. Сушильные аппараты указанной системы боль-
шого распространения не имеют вследствие малой производитель-
ности и сложности устройства.
Сушильный аппарат Гааса состоит из сушильной
камеры, в которой движется сетчатое полотно, из камер для нагрева
воздуха, вентиляторов и приспособлений для подачи целлюлозы
в аппарат (рис. 13). Сушильная камера разделена на секции I, 2, 3
железными перегородками. Для прохода'сетчатого полотна в каж-
дой перегородке устроены окна; в верхней части секции сообщаются
трубами, по которым проходит воздух из одной секции в другую.
♦ Эти ящики называются хордами.
59
DL Scientific Heritage of Russia
DL Scientific Heritage of
о
о
/ООО И35
К
Рис. 13. Сушилка системы Гааса.
а—выгрузка; б—термометр; «-—вентиля-
тор; г—манометр; д—предохранительный
клапан; е—вентиль; ж—редукционный
клапан; з—загрузка; и—мотор; к—кон-
денсационный горшок; л—мотор 1 л. с.»
п = 1420об/мин; м—мотор 5 л. с; н — мотор
2 л. с;, о—коробка скоростей; л—редуктор.
Камеры для нагрева воздуха располагаются по обеим сторонам
каждой секции. Внизу камер помещаются калориферы, нагреваемые
паром, а вверху вентиляторы *. Нагревательные камеры с сушиль-
ными сообщаются щелями-жалюзи. Нагретый воздух из нагрева-
тельных камер вентиляторы подают через эти жалюзи в сушиль-
ные камеры. Целлюлозу в сушильную камеру подают при помощи
питателя и направляющего сетчатого полотна. Питающий аппарат
состоит из приемника (бункера) и наклонно движущегося полотна;
на полотне укреплены деревянные планки со стальными зубцами.
Эти зубцы захватывают материал, поднимают его кверху и передают
на горизонтальное движущееся сетчатое полотно. Направляющее
сетчатое полотно делается из оцинкованной железной проволоки.
На полотне целлюлоза проходит последовательно через все зоны
и, высушенная, сбрасывается в приемник на противоположном конце
аппарата.
Чтобы целлюлозу не уносил поток воздуха в нагревательные
камеры, над направляющим полотном на высоте 20 см находится
второе, более частое полотно-
Скорость движения полотна питателя и сетки регулирует коробка
скоростей.
Целлюлозу в сушильнях этого типа сушат следующим образом.
Разрыхленная целлюлоза вручную или на транспортере подается
в бункер питателя. Питатель подает целлюлозу на сетчатое полотно,
которое последовательно проходит через все сушильные секции
аппарата и выбрасывает целлюлозу с противоположной стороны.
Воздух засасывается в аппарат вентиляторами с противоположной
стороны в месте выхода сухой целлюлозы. Отсюда он поступает в на-
гревательную камеру секции 3, где нагревается до 95—100°, и затем
нагнетается через жалюзи под сетку с целлюлозой. Из секции 3
использованный воздух частично забирается вентилятором секции 2,
частично возвращается обратно в нагревательную камеру секции 3,
где снова нагревается и используется вторично.
Воздух, попав в секцию 2, таким же образом, как и в секции 3,
засасывается сначала в нагревательную камеру, нагревается до
100—105° и нагнетается под сетку с материалом. Далее часть этого
воздуха используется вторично, а часть направляется в секцию I.
В секции 1 воздух, попадая в нагревательную камеру, нагревается
до 105—110° и направляется через жалюзи под сетку. Использо-
ванный воздух частично направляется на вторичный подогрев и
частично удаляется через щель, расположенную над сеткой аппарата.
При таком температурном режиме и многократном использовании
горячего воздуха сушка заканчивается в течение 20 мин.
Производительность сушилки Гааса 6—7,5 т в сутки.
Сушильный аппарат этой системы распространен больше, чем
аппараты других систем. Обслуживание его просто, и производитель-
ность достаточно высокая.
* В сушилках советского производства калориферы помещаются
вверху.
DL Scientific Heritage of Russia
61
Транспортировка целлюлозы на нитрацию. Целлюлозу на ни-
трацию подают одним из трех способов: 1) в охладниках по узко-
колейке, 2) пневматическим путем и 3) на ленточном транс-
портере.
Целлюлоза по выходе из сушильного аппарата обычно имеет
температуру 45—50°. При соприкосновении с холодным воздухом
Рис. 14. Схема пневматической транс
портировки.
тировки требует много рабочей силы
она легко поглощает вла-
гу, поэтому ее помещают
в герметически закрываю-
щиеся цилиндры - охлад-
ники. Емкость охлад-
ника — около 25 кг сухой
целлюлозы.
В охладниках целлю-
лозу выдерживают 10 —
12 час., пока она не при-
мет температуру помеще-
ния, и после этого ох-
ладники на вагонетках
перевозят в мастерскую
нитрации.
Такой способ транспор-
и тары; кроме того требуется
большая площадь для размещения этой тары.
Наиболее удобным и экономичным способом транспортирования
целлюлозы является пневматический, когда целлюлоза перемещается
нагнетаемым при помощи вентилятора воздухом по трубопроводам
(рис. 14). Из трубопровода целлюлоза поступает в бункер-циклон,
установленный в нитрационной мастерской. Вследствие потери ско-
рости воздуха целлюлоза оседает в низ аппарата, а воздух по вытяж-
ной трубе выходит в атмосферу. Единственным недостатком этого
способа является то, что при нем возможно повышение влажности
целлюлозы.
Перемещение целлюлозы на ленточном транспортере также свя-
зано с возможностью повышения ее влажности, хотя и в меньшей
степени, чем при пневматическом способе, но сам по себе этот способ
транспортирования является более громоздким.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ НИТРАЦИОННЫХ СМЕСЕЙ
Кислоты, применяемые для нитрации. Для нитрации целлюлозы
в производственных условиях применяют смесь азотной и серной
кислот.
Азотная кислота, идущая на нитрацию, должна быть
высококонцентрированной и содержать не менее 86% моногидрата.
Меньшее содержание моногидрата следует компенсировать большей
крепостью серной кислоты (олеума).
Азотная кислюта, употребляемая для нитрации целлюлозы,
должна содержать согласно ОСТ 2467 (в %):
DL^^ientific Heritage of Russia
Моногидрата.......................
Окислов азота.....................
Твердого остатка от прокаливания . .
Железа............................
Хлора не должно быть
Мути и осадка не должно быть
не менее 98
не более 0,6
» » 0,1
» » 0,01
В нитрационной мастерской должны быть специальные цистерны
для хранения некоторого запаса азотной кислоты. Размер запаса
зависит от производственных потребностей. Азотную кислоту обычно
хранят в железных (лучше в алюминиевых) горизонтальных цилин-
дрических клепаных котлах-хранителях. Для защиты хранителей
от коррозии к азотной кислоте добавляют 8—10% олеума, т. е. при-
готовляют так называемый меланж для нитрационных смесей.
Согласно ОСТ 2769 меланж должен содержать (в %):
HNO3.............................
H2SO4............................
Окислов азота (N2O4).............
Твердого остатка . ..............
Воды.............................
не менее 88/‘
» » 7,5
не более 0,6
» » 0,12
» » 2,0
Азотная кислота замерзает при —50°, поэтому хранители ее
можно устанавливать вне помещения.
Серная кислота в технике известна под названием ку-
поросного масла и олеума. Купоросное масло согласно техническим
требованиям содержит 92—93% моногидрата. Для нитрации целлю-
лозы оно применяется только тогда, когда нужно получить смесь
со значительным содержанием воды и когда не производится ожив-
ления отработанной кислоты.
Для нитрации целлюлозы олеум употребляется в больших коли-
чествах, чем остальные сорта серной кислоты. Высокая его концентра-
ция дает возможность получать смеси любого состава. При его при-
менении нитрационные смеси можно готовить из более слабых, раз-
бавленных, отработанных кислот и таким образом восстанавливать
значительную часть, а иногда и все количество отработанной кислоты.
Олеум, употребляемый для нитрации, должен иметь такой со-
став (в процентах):
Свободного SO3...................
Железа...........................
Твердого остатка ................
Мышьяка........................|
Хлора..........................‘
Окислов азота ................i
не менее 18,5—20
не более 0,04
» » 0,15
отсутствие
Олеум хранят в железных клепаных резервуарах в отапливае-
мом складе, тзак как олеум имеет сравнительно высокую температуру
замерзания. Иногда, чтобы олеум не замерзал, к нему прибавляют
10 — 13% азотной кислоты.
Расчет состава.нитрационных смесей. Для приготовления каждого
отдельного вида нитроцеллюлозы применяют специальные рецепты
нитросмеси, так как от состава ее зависит качество получаемого про-
дукта. Так, чем выше в нитрационной смеси процентное содержание
воды, тем ниже процент азота в нитроцеллюлозе, и наоборот.
63
DL Scientific Heritage of Russia
В табл. 22а приведены несколько примеров состава нитросмесей
Таблица 22а
Виды нитроцеллюлоз Состав нитросмеси, °/ /о
HNOS H2SO4 Н2О
Пироксилин № 1 22,5 ’68 9,5
Пироксилин № 2 Нитроцеллюлоза для 22,5 63 14,5
динамитов 22,5 57 20,5
нитрошелка 19,7 62 18,3
кинопленки 20,0 63 17,0
гранитоля 20,0 65 15,0
целлулоида 20,0 60 20,0
для получения различ-
ных видов .нитроцел-
люлоз.
Нитрационные смеси
могут быть получены:
1) смешением свежих
серной и азотной кис-
лот с прибавкой, если
это необходимо, воды;
2) смешением свежих
кислот с отработан-
ными. Первым способом
пользуются только при
пуске производства,
когда нет в запасе от-
работанных кислот.
Существуют два способа расчета нитросмесей —аналитический
и графический. В практике могут встречаться самые разнообразные
случаи расчета кислот. Рассмотрим некоторые из них. В формулах
и уравнениях расчета примем общие для всех случаев обозначения:
М — количество нитрующей смеси;
А — содержание в ней азотной кислоты, С — серной п В —
воды, в %;
X — количество концентрированной азотной кислоты, Ху —
слабой, Y — содержание олеума, Z — воды;
а — содержание HNO3 в концентрированной азотной кислоте;
ах — содержание HNO3 в слабой азотной кислоте;
с — содержание H2SO4 в олеуме;
А± — содержание HNO3 в отработанной кислоте, Сг — содер-
жание H2SO4 и Въ — содержание Н2О;
N — количество отработанной кислоты.
Приготовление нитрационных смесей из
чистых компонентов. При приготовлении нитрационных
смесей из чистых компонентов могут быть следующие случаи.
Случай 1. Приготовление нитрационной смеси из свежих
кислот с добавкой воды. Требуется приготовить М кг смеси состава
•(в %):
HNO3.......................А
H2SO4......................С
Н2О. . ;...................В
А+С + В= 100%
Берем X кг концентрированной азотной кислоты, содержащей
<z% HNO3; Y кг олеума, содержащего с% H2SO4 и Z кг воды.
В М кг смеси должно заключаться азотной кислоты
АГ; A
100
кг.
cientific Heritage of Russia
Это количество азотной кислоты мы вводим в смесь в виде X кг с со-
держанием моногидрата а %; поэтому можно написать
М • А _ а-X
100 “ 100 ’
или, отсюда
а
Аналогично этому количество серной кислоты составит
с
Так как X + Y + Z = М, то количество вводимой воды равно
Z = M-X — Y.
Пример. Приготовить 6 т смеси следующего состава (в %):
HNO3......................49
H2SO4.....................46
Н20....................... 5
Даны азотная кислота с содержанием моногидрата HNO3 94% и серная
с содержанием H2SO4 98%. По формулам находим количество кислот:
азотной
X = = 3,13 m;
94
серной
v 6 • 46 О QO уи*
У = _ _ = 2,82 т,
и воды
2 = 6 — (3,13 4- 2,82) = 0,05 jn.
Пользоваться водой для дозировки не рекомендуется; она вызы-
вает сильную коррозию аппаратуры, ускоряя ее износ.
Обычно при дозировке кислотных смесей для разбавления поль-
зуются слабыми кислотами. В практике очень часто вместо воды
применяют слабую азотную кислоту с содержанием моногидрата
50-60%.
Случай 2. Приготовление нитрационных смесей из свежих
концентрированных кислот с добавкой слабой серной кислоты.
Приготовить 100 кг нитрационной смеси состава (в %):
HNO3......................А
H2SO4.....................С
НоО.......................В
Берем X кг концентрированной азотной кислоты с содержанием
моногидрата а%; Хг кг слабой азотной кислоты с содержанием моно-
гидрата ах%; Y кг олеума с содержанием моногидрата с%.
Из условий можно написать, что
X + X± + Y= 100. (1)
В 100 кг смеси должно заключаться ~ А кг азотной кислоты;
это количество мы вводим в смесь в виде X кг концентрированной
П. И. Воробьев—114—5 6&
DL Scientific Heritage of Russia
и Хг кг слабой азотной кислоты; поэтому можно написать уравнение:
д ___________________________ % • а I ' а1
100 100 •
(2)
Аналогично этому можно написать уравнение и для серной ки-
слоты
У • е
100 •
(3)
Решая эти три уравнения с тремя неизвестными, получаем фор-
мулы для определения количества:
серной кислоты
Y = 100 • —;
С ’
слабой азотной кислоты
а — А
Хг = 100
CL — tZ j
концентрированной азотной кислоты
' с
3—гЛ1
CL CZj
Х= 100
При составлении М кг смеси значения X, Х± и Y надо умножить
на М и разделить на 100.
Пример. Приготовить 60 т смеси состава (в %):
HNO3 . . . .............. 49,0
H2SO4..................... 46,0
Н20........................ 5,0
Берем серную кислоту с содержанием 98% моногидрата, концентриро-
ванную азотную кислоту с 95,5% моногидрата и слабую азотную кислоту
с 61,4% моногидрата.
Количество серной кислоты
у = М • -£_ = 60^8-6 = 28,16 ггц
количество концентрированной азотной кислоты
а количество слабой
fl — — А
X, = М • 1-------С_1________ = 60 •
а —
( 46 \
(1-^ .95,5-49
\ мО /
95,5 — 61,4
= 2,94 т.
О1.6Дientific Heritage of Russia
Расчет состава нитрационных см е с ей и з
отработанных смесей. В процессе нитрации получается
много отработанной кислоты, которая характеризуется пониженным
содержанием азотной кислоты и повышенным содержанием воды.
Для дальнейшего использования отработанной кислоты необходимо
повысить в ней содержание азотной кислоты и понизить содержание
воды. Первое достигается добавлением к отработанной смеси концен-
трированной азотной кислоты, второе — добавлением концентри-
рованной серной кислоты (олеума).
При расчете оживления отработанных кислот необходимо: 1) уста-
новить количество отработанной кислоты, азотной кислоты и олеума
для получения определенного количества нитрационной смеси или
2) установить количество азотной кислоты и олеума для скрепления
определенного количества отработанной кислоты.
Случай 1. Требуется получить 100 кг нитросмеси следую-
щего состава (в %):
HNO3.............А
H2S04 ...........С
Н2О..............В
Для этой цели используются: отработанная кислота состава (в %):
HNO3.............А
H£SO4...........
Н2О.............
азотная кислота с содержанием моногидрата HN03 а %, серная
кислота (олеум) с содержанием моногидрата H2SO4 с%.
Составляем уравнения.
1. Для получения 100 кг нитрационной смеси требуется X кг
азотной кислоты, Y кг серной и N кг отработанной кислоты, т. е.
А + Х4-У = 100. (1)
2. По условию 100 кг смеси азотной кислоты содержат
. а или д кг.
1UU
Это количество мы вводим в смесь в виде X кг свежей HNO3 и N кг
. отработанной кислоты; поэтому можно написать уравнение:
А = +156 ‘а-
3. Аналогично этому уравнение для серной кислоты будет иметь
вид:
С = ж-е. + м-с <3>
67
DL Scientific Heritage of Russia
Решая эти уравнения с тремя неизвестными, получим формулы
для определения количества отработанной кислоты
с (а — А) — а • С
ДГ = Ю0-7---г
с (а — Л1) — а •
свежей азотной кислоты
v_ 100A-N-A
гъС ,
a
серной кислоты
У = 100 — X — Y кг.
При составлении M кг нитрационной смеси полученные значения
-tr -tr < М
N, X и У необходимо умножить на
Пример. Приготовить нитрационную смесь состава (в %):
HNO8—20; H2SO4—-63,0; Н2О—17,0.
Для этой цели берем (в %):
отработанной кислоты состава
HNO3..............
Н^О,..............
Н2О...............
серной кислоты ..........
азотной кислоты..........
12,9
65,7
21,4
95
90
По выведенным формулам находим:
• количество потребной отработанной кислоты
1ПП с(а — А) — а»С 95 (90 — 20) — 90 - 63 ___
Л ~ 100 с(а —4,) —а-С, °° 95(90 — 12,9) -90 • 65,7 ~ 69,43 Кг’
количество потребной азотной кислоты
v 100 • А — ПАг 100 • 20 — 69,43 - 12,9
/К-----------------—--------------_ 12,2 7 кг\
а
90
количество потребной серной кислоты
Y = 100 — N — X = 100 - 69,43 —12,27 = 18,3 кг.
Проверка правильности расчетов. Правиль-
ность расчетов проверяют на основании баланса воды, серной и
азотной кислот. Проверим, например, наш расчет по содержанию
воды в 100 кг смеси. В кислотах содержится воды (яг):
в отработанной
^•21,4=14,86;
в азотной
Т-10 =
о£> Scientific Heritage of Russia
в серной
18,30
100
. 5 = 0,91.
Таким образом полученные данные соответствуют действитель-
ности.
Аналогично можно проверить содержание азотной и серной ки-
слот. При проведении расчетов следует для установления правиль-
ности результатов проверять содержание двух каких-либо компо-
нентов.
Случай 2. Скрепить 100 кг отработанной кислоты состава
(в %):
HNO3.......... Aj
H£SO4. ..I...
Н2О.............BL
для получения нитрационной смеси с содержанием (в %):
HNO3 ........ А
HSO4.......... С
Н2О............В
Берем X тег азотной кислоты, содержащей а% HNO3, и Y кг олеума
с содержанием с% H2SO4. Составим уравнения.
Количество получаемой нитрационной смеси
Л/= 100+ X + Y. (1)
М кг нитросмеси содержат азотной кислоты
М л 100 л I Ха.
100 ‘ А ИЛИ 100 100’
приравнивая эти величины, получим уравнение
— • А = А -4- ' а
100 11 100 ’
(2)
М кг нитросмеси содержат серной кислоты
М г . 100 r . Y . с .
100 ИЛИ 100'01 1 100 ’
поэтому аналогично уравнению (2) напишем
М Y -с
100 ° 100 •
(3)
Решая эти уравнения, получим:
количество азотной кислоты
X =100
А(с —CQ—Ах (С —С)
с (а — А) — С * а
кг\
69
DL Scientific Heritage of Russia
количество серной кислоты (олеума)
С (а — At) — Сг(а — А)
с(а^А)-С‘а
У = 100
количество нитросмеси
М = 100
c(a-A1) — C1 • a
c (a — A) — C • a
Пример, Определить количество серной и азотной кислот, потребных для
скрепления 100 кг отработанной кислоты.
Состав отработанной кислоты (в %):
HNO3
HoS04
Н2О.
20,0
69,0
11,0
Данная серная кислота содержит 105% моногидрата, азотная кислота 98%.
Состав получаемой нитрационной смеси (в %):
HNO3
H2SO4
Н2О.
22,0
68,0
10,0
Определяем количество потребной азотной кислоты
с {а —А) — С • а
- 100 22 <105 - 69) - 20 <105 - 68) - 3 95 кг-
105 (98 - 22) - 68 98 ~ 6,9 ’
количество потребного олеума
У = 100 • -1 - ~ С1~ Л) =
с (а — А) — С • а
,лл 68 (98-20)-69 (98-22)
- 100 105 (98 - 22) -68-98 = 4,б° Кг‘
количество получаемой нитрационной смеси
M-1QQ- -с(а~105 (98 — 20) — 69.98
Ж“100 С(а-Л)-С.а - 100 105 (98 - 22) - 68^8 = 108’5
Расчетные формулы дозировки нитрационных смесей для других
случаев, которые могут встретиться в практике, приведены в прило-
жении 1.
Количество меланжа в нитрационных смесях подсчитывается по
формулам, вывод которых в принципе одинаков для всех случаев.
Графический сп о с о б расчета кислотных
смесей при помощи треугольника Джиббса*.
Расчет скрепления отработанных кислот при помощи треугольных
координат ввели в практику Берль и Замтлебен. Сущность этого
способа расчета состоит в следующем.
Берется равносторонний треугольник (рис. 15), вершины кото-
рого соответствуют 100% моногидрата HNO3, H2SO4 и воды. Каждая
сторона этого треугольника характеризует систему двух компонен-
* Н. Л. Костецкий, Кислотные смеси, их анализ и дозировка.
70
DL Scientific Heritage of Russia
тов, а любая точка внутри треугольника — тройную смесь опре-
деленного состава.
Например, точка А на рис. 15 соответствует кислоте состава
(в %):
HNO3 ............ Ю
H.SO4........... 60
Н2о..............40
точка В — азотной кислоте крепостью
с содержанием моногидрата 110%
я т. д.
Расчет кислот с помощью тре-
угольника Джиббса ведется так.
На треугольнике (рис. 15) наносят
точки А, В, С, В, соответствую-
щие составу отработанных азот-
ной, серной кислот и получаемой
смеси. Затем точки, соответствую-
щие составу свежих и отработан-
ных кислот, соединяют прямыми
и получают треугольник АВС.
Из вершин его проводят прямые
через точку Z>, соответствующую
составу получаемой смеси, до
95% и точка С — олеуму
Рис. 15. Треугольник Джиббса.
пересечения с противоположными
сторонами в точках а, 6, с.
Количество кислот, необходимых для получения 100 вес. ч. смеси,
определяется отношениями: .
HNO3= 100 вес. ч.;
H2SO4= 100 вес. ч.
С/С
Количество отработанной кислоты равно
100
Аа
вес. ч.
Если дозировку производят олеумом, сторону треугольника,
соответствующую серной кислоте, продолжают за 100% H2SO4, где
и наносят деления для олеума.
Для быстрого подсчета количества добавляемого компонента
согласно найденным по графику величинам отрезков удобно поль-
зоваться специальной номограммой. Эта номограмма представляет
собой равнобедренный прямоугольный треугольник, разделенный
линиями, параллельными одному из катетов. Другой катет треуголь-
ника разделен на 100 делений. Каждое деление соединяется пря-
мой с вершиной противоположного угла (рис. 16).
Измерив циркулем длину отрезка, стоящего в знаменателе, оты-
скивают равную е$ вертикальную линию на номограмме. На той же
DL Scientific Heritage of Russia
71
Рис. 16. Номограмма для
расчета добавок кислот.
вертикали откладывают длину отрезка, стоящую в числителе, и про-
водят линию, соединяющую вершину прямоугольника с концом
второго отрезка, до пересечения с вер-
тикальной стороной треугольника.
Пересечение этой линии с верти-
кальной линией 10 дает искомую вели-
чину. Если отрезок, найденный по
графику для отработанной кислоты,
совпадает по величине, например,
с линией PL на номограмме (рис. 16)
и отрезок, характеризующий коли-
чество добавленного компонента,
наложенный на линию PL, займет
положение РО, то по делению на ка-
тете треугольника сразу видно, что
на 100 ч. отработанной кислоты нужно
взять 80 ч. укрепляющего компо-
нента.
Пользуясь треугольными координа-
тами, не нужно вычерчивать весь треугольник, а можно ограни-
читься только небольшой частью его.
Для расчета нужна только та часть треугольника, которая соот-
ветствует установленным пределам состава смесей. При масштабе,
в котором 1 см соответствует 1% кислоты, расчет можно провести
с точностью до 0,1%.
АППАРАТУРА КИСЛОТНОГО ХОЗЯЙСТВА И ПОРЯДОК ПРИГОТОВЛЕНИЯ
НИТРАЦИОННЫХ СМЕСЕЙ
На рис. 17 представлена схема кислотного хозяйства. Свежие
кислоты из хранителей серной и азотной кислот I, 2 подаются в
мерники 3,4. Оттуда их сливают в кислотные смесители 5, где сме-
шивают с отработанной кислотой.
Полученную нитросмесь из смесителя 5 подают в расходный бак
нитросмеси б и из бака через теплообменники 7 по мере надобности
подают в нитрационный аппарат 5. По окончании процесса нитрации
из полученного пироксилина отжимают избыток кислот и возвращают
их на скрепление через фильтр 9 в сборник отработанной кислоты 10.
Из сборника кислота по мере надобности поступает в смеситель.
Иногда смеситель одновременно выполняет и функцию сборника
отработанной кислоты.
Хранители свежих кислот. Свежие концентрированные кислоты
хранят в железных горизонтальных цилиндрических резервуарах
различной емкости. Иногда эти хранители имеют воздухопровод^
при помощи которого кислоту перемешивают сжатым воздухом для
получения однородной по концентрации партии. Хранители кислот
снабжаются кислотомерным стеклом, но чаще всего замер кислот
производят железной или алюминиевой рейкой.
Мерники свежих кислот; Рассчитанные количества азотной и
серной кислот для нитрационной смеси заданного состава отмери-
72
DL Scientific Heritage of Russia
вают или отвешивают. Кислоты отмеривают по объему специальными
мерниками. Это — вертикальные цилиндрические клепаные баки со
съемной крышкой, закрепленной на болтах. Для олеума и вообще
концентрированной серной кислоты мерники делают из железа, для
азотной кислоты — из алюминия или из железа. Мерники снабжены
кислотомерным стеклом со шкалой, указывающей объем отмеривае-
мой кислоты, или поплавковым указателем. В некоторых случаях
Рис. 17. Схема кислотного хозяйства.
кислоты отмеривают по весу, для чего мерники устанавливают на
десятичные весы с алюминиевой платформой. Весовая дозировка
более точна, чем объемная.
Смесители кислот. В начале развития производства нитроцеллю-
лозы применялись чугунные смесители емкостью не более 2—5 м3.
Кислоты в таких смесителях перемешивали ручными мешалками.
С введением в производство аппаратов емкостью 10—30 м3 из-
котельного железа кислоты стали перемешивать механическим спо-
собом.
Существует три способа перемешивания кислот:
1) воздушный — путем барботирования сжатого воздуха;
2) механический — с помощью мешалок различных конструк-
ций,
3) циркуляционный — с помощью центробежных насосов.
7$
DL Scientific Heritage of Russia
Воздух
Рис. 18. Воздушный смеситель.
Воздушные смесители представляют сооой аппараты
для перемешивания кислот сжатым воздухом. Это горизонтальные
клепаные цилиндрические котлы с выпуклыми днищами (рис. 18).
Они снабжены трубо-
проводами для приема
и слива кислот и для
подачи сжатого возду-
ха; последний трубо-
провод проложен по
дну смесителя. По всей
его длине просверлены
узкие отверстия, через
которые сжатый воз-
дух, прорываясь через
кислоту, перемеши-
вает ее.
Такой способ пере-
мешивания кислот очень прост и способствует очистке нитросмеси
ют окислов азота, которые при продувании смеси воздухом частично
m окисляются до N2O5 и превращаются
Рис. 19. Механический
смеситель с лопастными
мешалками..
в азотную кислоту или же выдуваются
им из смеси. Это является достоинством
воздушного способа перемешивания.
Но этот способ имеет и существенный
недостаток. При перемешивании кислот
этим способом происходит частичное вы-
дувание азотной кислоты и разбавление
нитросмеси влагой, поступающей вместе
с воздухом, почему состав нитросмеси не
Рис. 20. Механический смеситель
с винтовой мешалкой.
соответствует рассчитанному. К недостаткам этого способа необхо-
димо добавить и длительность перемешивания.
DL* scientific Heritage of Russia
Рис. 21. Циркуляционный смеситель.
Механические смесители по конструкции мешалок
делятся на лопастные и винтовые (пропеллерные).
Механический смеситель с лопастными мешалками изображен
на рис. 19. Это железный клепаный вертикальный цилиндри-
ческий бак, закрытый сверху крышкой. Через нее проходят два
вала, на которых закреплены лопасти мешалок в форме восьмерок.
Мешалки приводятся во вращение индивидуальным или групповым
приводом от трансмиссии; вращаются они со скоростью около
30 об/мин. Смеситель снабжается соответствующей ,арматурой и
трубопроводами для ввода
и слива кислот.
Механический смеси-
тель с винтовой мешалкой
изображен на рис. 20.
Смеситель этого типа пред-
ставляет собой также же-
лезный вертикальный ци-
линдрический бак с крыш-
кой; через центральное
ее отверстие проходит вал
с насаженным на него вин-
том (пропеллером). Винт
вращается в цилиндре
или диффузоре, что уве-
личивает скорость движе-
ния жидкости. На том же
валу над цилиндром укреплен разбиватель кислоты, представляю-
щий собой косо насаженные лопатки. Он разбивает поток жид-
кости, выходящей из цилиндра или диффузора, что обеспечивает
наилучшее перемешивание кислоты. Мешалка вращается со скоро-
стью около 150 об/мин.
В производстве применяются оба типа смесителей.
В циркуляционных смесителях кислоты пере-
мешиваются центробежным насосом (рис. 21). Обслуживание такой
установки несложно; отдельные ее части легко поддаются ремонту.
Схема циркуляции смеси показана на рисунке стрелками. Чтобы
окислы азота не проникали в помещение мастерской, каждый сме-
ситель включен в общую сеть вытяжной вентиляции. Емкость сме-
сителя устанавливают в зависимости от мощности производства;
иногда емкость доходит до 75—150 м3. Желательно, чтобы емкость
смесителя была по возможности большей. Это позволяет сократить
количество обслуживающего персонала и обеспечивать в течение
длительного времени мастерскую нитрации рабочей смесью одно-
родного состава, что в свою очередь влияет на однородность полу-
чаемого продукта.
Расходные баки для нитрационной смеси. Рабочую смесь из
смесителей подают в расходные баки, из которых она поступает
в нитрационные аппараты. Расходные баки устанавливают над
нитрационными аппаратами, и кислота в них поступает самотеком.
75
DL Scientific Heritage of Russia
Устройство баков аналогично устройству хранителей свежих кислот
или сборников отработанной кислоты. Изготовляют их из железа.
Емкость их рассчитывают на 7—8-часовой запас кислотной смеси.
Теплообменники. Процесс нитрации ведут при определенной
температуре, поэтому нитросмесь в некоторых случаях приходится
охлаждать или нагревать в трубчатом теплообменнике. Он состоит
из звеньев железных горизонтальных труб, заключенных в рубашки
(рис. 22). Звенья труб скреплены фланцами. Рубашка каждого звена
соединяется с коллектором, через который вводится и отводится
Рис. 22. Трубчатый теплообменник.
холодная или горячая вода. Применять пар для нагрева смеси не
следует: нагревание паром может вызвать местные перегревы (до
100—110°) и интенсивное разложение азотной кислоты с бурным
выделением окислов азота, что в конечном итоге изменит состав
смеси.
Из теплообменника нитрационная смесь, доведенная до опре-
деленной температуры, поступает в нитрационный аппарат.
Температуру воды, подаваемой в рубашки звеньев теплообмен-
ника, регулируют вентилями, установленными на трубопроводе.
Размер и количество звеньев определяют в зависимости от про-
изводительности установки и требуемой степени нагревания или
охлаждения.
Сборники отработанной кислоты. Сборники отработанной кислоты
представляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндри-
ческие клепаные резервуары, снабженные необходимой арматурой
и трубопроводами.
76
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 23. Сетчатый кислотный фильтр,
соединяет фильтр с соседним филь-
Иногда сборники для перемешивания кислоты снабжаются меха-
ническими мешалками или воздушными барботерами. Отработанную
кислоту необходимо перемешивать, чтобы получить однородный ее
состав для правильной дозировки.
На практике иногда отработанные кислоты направляют непо-
средственно в кислотные смесители.
Фильтры для отработанной кислоты. В процессе отжима избытка
отработанной кислоты она увлекает некоторое количество пирокси-
лина, который вместе с другими примесями засоряет кислотопро-
воды, что нередко приводит к остановке производства. Поэтому от-
работанную кислоту, поступающую в сборники, пропускают через
фильтры. Кислотный фильтр
представляет собой чугун-
ный или клепаный из котель-
ного железа сосуд (рис. 23),
по противоположным сторо-
нам • которого приклепано
(или отлито) три патрубка
с фланцами, — два в верхней
части (на рисунке показан
один) и один у самого дна.
Один из верхних патрубков
тром, другой патрубок, или отвод, во внутренней части сосуда соеди-
нен с трубой для отработанных кислот, поступающих из центрофуг.
К нижнему патрубку присоединена труба для спуска кислот в один
из котлов сбора кислот-
В фильтрующий сосуд вставлен алюминиевый фильтр и желез-
ными ножками прикреплен к днищу. Этот внутренний алюминиевый
фильтр имеет такую же форму, как и наружный фильтрующий сосуд,
а также имеет круглое отверстие в одной из стенок для патрубка.
Боковые стенки фильтра пробиты отверстиями диаметром 4 мм,
расположенными в шахматном порядке на расстоянии 10—15 мм
друг от друга. Фильтрующие сосуды прикрыты железной или чу-
гунной крышкой на болтах с герметически закрывающимся
люком.
Отработанная кислота, попадая в фильтр, свободно проходит через
отверстия, а примеси остаются внутри. Такой фильтр улавливает
только крупные частицы примесей, мелкие же свободно проходят
через отверстия, и отработанная кислота “уносит их в сборники.
Для более тщательной очистки отработанной кислоты приме-
няют песочные фильтры (рис. 24). Это — четырехугольный ящик
с крышкой. Внутри него установлены фильтрующие, перегородки—
одинарная с отверстиями диаметров 4 мм и двойная, заполненная
крупнозернистым гравием. Первая перегородка служит для отде-
ления крупных частиц пироксилина; вторая, называемая иначе
корзиной, отделяет мелкие частицы; ее можно вынимать и очищать
или заменять.
Фильтр снабжен соответствующей арматурой и трубопроводами.
В крышке имеется два люка для очистки фильтра.
77
DL Scientific Heritage of Russia
Отработанная кислота через штуцер 1 поступаю в отделение Л,
где главным образом задерживается пироксилин. Остаток пирокси-
лина и другие примеси в отделении Б задерживаются слоем гра-
вия. Освобожденная таким образом от примесей кислота поступает в
отделение В п через шту-
цер 2 по кислотопроводу —
в сборники отработанных
кислот.
Этот фильтр хорошо
очищает кислоты от при-
месей. К недостаткам его
относится частая засоряе-
мость, вследствие чего он
переполняется и кислота
вытекает из фильтра.
Вентиляторы. В про-
цессе перекачивания и
перемешивания кислот не-
Рис. 24. Песочный кислотный фильтр.
избежно выделяется газ,
который необходимо отво-
дить из помещения. Для
этого служит специаль-
ная вентиляционная ус-
тановка. Она состоит из
серии алюминиевых труб,
п рис о ед ине иных от де ль но
к каждому аппарату и
включаемых в главную
магистраль, соединенную
с вентилятором и конден-
сационными колоннами
для улавливания паров
HNO3 и окислов азота.
Обычно устанавливают
центробежные вентиля-
торы с мотором на валу вентилятора или с ременным приводом.
Вентиляторы изготовляют из алюминия или термосилида, реже —
из кислотоупорной керамики.
Во время работы вентиляционной установки все аппараты на-
ходятся под легким вакуумом; это предохраняет от заполнения
помещения вредными газами.
В пироксилиновом производстве одновременно готовят два сорта
пироксилина (№ 1 и № 2); для их изготовления применяют нитра-
ционные смеси различного состава, поэтому для каждого вида пиро-
ксилина необходима отдельная аппаратура.
Порядок приготовления нитрационных смесей. Процесс приго-
товления нитрационных смесей собственно начинается с анализа
кислот. Правильность составления рабочей смеси находится в очень
DL scientific Heritage of Russia
большой зависимости от точности анализов. На основании данных
анализа рассчитывают количество добавок азотной и серной кислотг
вводимых в смеситель для составления нитрационной смеси. После
этого их отмеривают, пользуясь описанными выше мерниками. Мер-
ники наполняют кислотами до определенного уровня, но не выше
0,8 высоты мерника. Наполнив мерники, сливают кислоту до уста-
новленного расчетом деления.
Перед сливом кислот из мерников в смесители пускают в ход
мешалки. Кислоты перемешивают 30—45 мин., после чего берут
пробу смеси для анализа.
Таблица 23
Добавка, кг В 15 000 кг нитрационной смеси изменяется содержа- ние
олеум 106% азотная кислота состава 84—6—10 1 азотная кислота 60 у0 отработанная ки- слота состава 18 -70—12 вода
HNO3 H2SO4 Н2О
в процентах
100 200 400 1 1 1 - — 1 1 1 111 —0,15 —0,3 —0,57 +0,24 +1,50 +1,00 —0.09 —0,20 —0,40
и, 100 200 400 1 1 1 ,,, 1 1 1 F0,41 НО,81 Ы.66 1 1 1 F-* О О СЬ ср ЙХ Oi О О’ 1 1 1
111 1 1 1 50 100 200 1 1 1 1 1 1 1 1 - но,12 -0,35 НО,50 1 1 1 орр COrtx’bD OO’W +0,1 +0,2 +0,4
'" - — 400 ' -0,1 -0,05 +0,05
100 200 300 1111 1111 1111 50 со -0,28 +0,10 +0,20 +0,30 +0,3 -од —02 -0,3
100 * 58 — — — - — -0,02 +0,02
84 168 60 100 • 4-0,08 +0,16 - —0 08 -0Д6
Примечание. Состав смесей принято обозначать тремя цифрами; пер-
вая означает процентное содержание азотной, вторая — серной кислоты и
третья—в оды.
Если состав приготовленной нитрационной смеси значительно
расходится с данными расчета, добавляют требуемое количество
DL Scientific Heritage of Russia
79
кислот. Если расхождение не превышает 0,2—0,3%, для сокращения
времени дозировки можно пользоваться таблицами поправок. На
основании таких таблиц, составленных для различных смесей, можно
отмерить без расчета добавку, требуемую для исправления состава.
Приводим такую таблицу (табл. 23), составленную для нитра-
ционной смеси состава (в %)*: HNOS—22,0; H2SO4 —68; Н2О —10,0.
Готовую смесь насосом перекачивают из смесителя в расходный
бак.
ГЛАВА IV
СПОСОБЫ НИТРАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И СТАБИЛИЗАЦИЯ
ПИРОКСИЛИНА
СПОСОБЫ НИТРАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ПРИМЕНЯЕМАЯ АППАРАТУРА
Известно несколько способов нитрации, но некоторые из них,
например нитрация в ваннах и горшках, имеют лишь исторический
интерес. Поэтому мы не будем останавливаться на их описании.
Рис. 25. Нитрационная центро-
фуга.
В настоящее время наиболее
распространен способ нитрации
в центрофугах.
Нитрация в центрофугах. Впер-
вые для нитрации целлюлозы была
применена центрофуга системы Зель-
виг-Ланге (рис. 25). Она состоит из
корзины а, предназначенной для от-
жатия пироксилина, и окружающего
ее железного кожуха б. Корзина
конусом в опирается на вращающий-
ся вертикальный вал. Стенки кор-
зины, а также и конус пробиты
многочисленными отверстиями, че-
рез которые может свободно цирку-
лировать кислота. Над дном кожуха
центрофуги, на небольшом расстоя-
нии от него, находится второе дно г;
по окружности оно почти доходит
до стенок кожуха.
Нитруемый материал и кислоту
загружают в корзину центрофуги.
При вращении корзины центрофуги
кислота под действием развиваю-
щейся центробежной силы переме-
щается к периферии. Одновременно снизу кислота засасывается
внутрь конуса корзины. Таким образом кислота циркулирует
в массе нитруемого материала, благодаря чему процесс нитрации
целлюлозы протекает более или менее- равномерно. Чтобы пары
* Кушников, Пироксилиновое производство.
80
DL Scientific Heritage of Russia
азотной кислоты не распространялись по помещению мастерской,
кожух корзины закрыт алюминиевой крышкой, соединенной с вен-
тиляционной системой.
Корзину можно вращать различными способами: а) при помощи
ременного привода от индивидуального мотора или от общей транс-
миссии; б) непосредственно от мотора, устанавливаемого на валу
корзины центрофуги, и в) от водяной турбины, закрепляемой также
на валу корзины. Предпочтительными способами передачи являются
последние два.
Центрофуга имеет тихий и быстрый ход. На тихом ходу она де-
лает 20—40 об/мин., на быстром 800—1100 об/мин. в зависимости
от ее диаметра. В центрофугу при диаметре корзины 1 м загружают
10—12 кг нитруемого материала, при диаметре 1,2 м, 20—22 кг.
Количество заливаемой кислоты должно превышать вес хлопка
в 40—60 раз. Средний расход энергии при пуске достигает 10 л- с.,
а во время центрофугирования 2,5 л. с.
Из новейших конструкций центрофуг следует упомянуть центро-
фуги Акц. общества Гаубольд и центрофуги советского производства.
Нитрационную смесь заливают в центрофугу и при вращении
ее на тихом ходу небольшими порциями загружают целлюлозу.
Иногда при загрузке целлюлоза начинает энергично окисляться
и буреть с обильным выделением окислов азота. Это указывает на то,
что загружаемая целлюлоза оказалось недостаточно сухой. Загрузив
целлюлозу, центрофугу закрывают крышкой. Нитрация примедлен-
ном вращении центрофуги продолжается 30—60 мин., причем про-
исходит непрерывная циркуляция кислотной смеси из корзины
центрофуги, в которой находится нитруемый материал, в простран-
ство, находящееся между корзиной и внешней стёнкой центрофуги,
и оттуда снова в корзину.
В табл. 24 приведены режимы нитрации для получения нитро-
целлюлоз * различных видов.
Таблица 24
Вид нитроцеллюлозы ’ Состав нитрационной смеси % Продолжи- тельность нитрации мин. Температу- ра смеси, °C
HNO3 H2SO4 Н2О
Пироксилин № 1 22.5 68,0 9,5 30 20
Пироксилин №2 Нитроцеллюлоза для 22,5 63,0 14,5 30 20-40
динамитов 22,5 57,0 20,5 60 40
нитрошелка 19,7 62,0 18.3 60 40—50
кинопленки 20,0 63,0 17,0 60 40—50
. гранитоля 20,0 65,0 15 0 40—50 40
целлулоида • А . • • ; .«• * 20,0 60,0 20,0 60 40
* Фридле.ндер, Производство нитроклетчатки, Госхимтехиздат, 1933.
• I
Л. И. Воробьев—114—6 81
DL Scientific Heritage of Russia
По окончании нитрации открывают кран на спускном кислото-
проводе и отработанную кислоту сливают через фильтр в сборник.
Затем центрофугу пускают на быстрый ход и отжимают избыточное
Рис. 26. Нитрационная мастерская.
количество кислоты в те-
чение 5—10 мин., в зави-
симости от сорта приме-
няемого материала и из-
готовляемого продукта.
Обычно после отжима
в пироксилине остается
примерно равное ему по
весу количество отрабо-
танной кислоты.
Как ни желательно
получить больший выход
отработанных кислот, од-
нако удается отжать не
более 94—95% нитросмеси.
Чрезмерный отжим опасен,
так как при нем происхо-
дит разложение пирокси-
лина.
Состав отработанной кислоты, несомненно, отличается от состава
рабочей, так как в процессе нитрации увеличивается содержание
воды, образующейся при реакции, и уменьшается содержание азот-
ной кислоты. Обычно содержание
воды повышается на 1—1,3% по
сравнению с содержанием ее в све-
жей смеси, а содержание азотной
кислоты падает в среднем на 2,5%.
После отжима кислоты мотор
центрофуги выключают и легким
торможением останавливают кор-
зину. Затем открывают крышку и
двурогими вилами с острыми
зубьями быстро отделяют плотно
припрессованный к стенкам кор-
зины пироксилин. Так же быстро
алюминиевыми щипцами (рис. 26)
выбрасывают его в отверстие ко-
робки гидротранспортера (рис.27),
предварительно пустив туда
воду.
Рис. 27. Гидротранспортер.
Выгружая пироксилин, вилы и клещи следует обмакивать в ки-
слоту, чтобы на них не конденсировалась влага из воздуха. Необ-
ходимо следить, чтобы в центрофугу не попадали капли масла, воды
с потолка, капли пота с лица рабочего и т. д.
Капля воды или масла вызовет разложение и воспламенение
пироксилина. Разложение его легко заметить по появлению бурых
Heritage of Russia
паров — окислов азота. Вспышку можно предупредить, если при
появлении бурых паров охладить пироксилин, добавив холодной
кислотной смеси. В летнее время число вспышек, особенно при не-
доброкачественном нитруемом материале, значительно возрастает.
Наряду с преимуществами по сравнению с раннее применяемыми
способами нитрация в центрофугах обладает рядом недостатков.
К их числу относятся:
1) значительный расход энергии (около 65 kWh на 1 т пирокси-
лина);
2) нерациональное (не по прямому назначению) использование
дорогостоящей аппаратуры (стоимость центрофуги 10—12 тыс. руб.).
3) неооходимость раооты с сравнительно большим модулем ванны;
4) недостаточно равномерная нитрация;
5) наличие между стенками корзины и кожухом центрофуги
мертвого пространства, в котором находится кислота, почти не уча-
ствующая в процессе нитрации;
6) обслуживание центрофуг очень утомительно и вредно, так как
при их работе выделяется очень
много газов.
Поэтому в последнее время
такой способ заменяют более
совершенным способом нитрации
в нитраторах.
Нитрация в чашах, или вазах.
Способ 11итрации в вазах, или ча-
шах, был предложен бр. Томсон в
1905 г. Сущность его состоит в том,
что целлюлозу нитруют в особых
плоских цилиндрических сосудах
из керамики (рис. 28). Обычно внутренний диаметр их 1,1 лс, глу-
бина 0,4 м и толщина стенок 20 мм. По коническому дну расположено
по радиусам 24 жолобка для стока жидкости. В дне имеется спускная
труба диаметром 2,5 см, составляющая одно целое с чашей. Спускное
отверстие закрывается решеткой, предохраняющей его от засорения.
Дно также закрывается керамиковой решеткой, поддерживающей
нитруемый материал. На расстоянии 25—29 см над дном помещается
вторая решетка, алюминиевая, толщиной около 15 мм, с большим
количеством отверстий.
Чаша закрывается алюминиевым колпаком, соединенным с венти-
ляционной вытяжной системой.
Процесс нитрации протекает следующим образом. Сняв алюми-
ниевую решетку, в чашу заливают около 500 кг кислоты, имеющей
температуру 24—25°. В кислоту‘быстро погружают алюминиевыми
вилами около 14 кг сухой целлюлозы и покрывают алюминиевой
решеткой, которая загнутыми краями опирается или на выступы
или на борта чаши.
Кислоты наливают столько, чтобы уровень ее достигал прибли-
зительно середины толщины перфорированной пластинки. После
этого сверху осторожно наливают воду температурой 5—8°. Если
Рис. 28. Ваза Томсона.
83
DL Scientific Heritage of Russia
уровень кислоты точно доведен до середины толщины пластинки,
то обе жидкости соприкасаются только в отверстиях и по краям,
не смешиваясь между собой. Слой залитой воды образует на по-
верхности хороший гидравлический затвор, который не дает выде-
ляться окислам азота.
Нитрация в вазах длится 1—2 часа. По окончании ее производят
слив и вытеснение кислоты. Для этого открывают кран, через кото-
рый поступает вода, и наливают очень осторожно воду, так чтобы
она не перемешивалась с кислотой. Одновременно через трубку,
находящуюся' на дне нитратора, удаляют равный объем кислоты.
Спуск и вытеснение кислот продолжается в зависимости от условий
регулировки 2—4 час.
Рис. 29. Автомат для разделения кислот.
Отработанные кислоты собирают в три приема: в течение первых
1 час. 35 мин. собирают 240 л крепких кислот. Затем в течение 15—
20 мин. собирают 50—70 л кислоты крепостью не более 20° Be
и, наконец, в оставшееся время сливают кислые промывные воды.
Разделение кислот может производиться автоматически действую-
щим приспособлением. Оно основано или на различной глубине
погружения поплавка в жидкость разной плотности (рис. 29), или
на различии в высотах двух жидкостей, находящихся в равновесии
в двух коленах U-образной трубки (флорентийские сосуды). Таким
образом при сливе кислоты происходит одновременно и промывка
пироксилина.
Способ бр. Томсон очень прост и гигиеничен, так как в этом
случае не выделяются окислы азота. Нитрацию, отжим и холодную
промывку при этом способе ведут в одном аппарате. Этот способ
нитрации не требует затрат механической энергии. Потери кислот
здесь сведены до минимума. Аппаратура очень проста, и стоимость,
ее сравнительно не высокая.
Недостатками этого способа является то, что в этом случае тре-*
буется более тщательное регулирование процесса нитрации, чем
при других способах. Кроме того, вытеснение кислот водой сопро-
вождается реакцией денитрации в зоне, где имеется разбавленная
кислота, особенно при повышенной температуре. Эта склонность
к денитрации не позволяет получить нитроцеллюлозу с таким же
максимальным содержанием азота, как этого можно достигнуть
84
DL Scientific Heritage of Russia
с помощью центрофуги или другого нитрационного аппарата. Способ
бр. Томсон совершенно непригоден для нитрации древесной целлю-
лозы. Древесная целлюлоза удерживает в этом случае значительно
больше нитрационной смеси, чем линт, а вытеснение водой происхо-
дит более медленно, что вызывает сильную денитрацию.
Нитрация в нитраторах. Этот способ нитрации применяет боль-
шинство производств, изготовляющих нитроцеллюлозу в больших
Рис. 31. Нитра-
ционный агрегат.
Рис. 30. Нитратор.
количествах. Нитратор — вертикальный железный котел овального
сечения с коническим дном (рис. 30). Емкость его рассчитывают на
загрузку 15—20 кг. целлюлозы.
В некоторых нитраторах имеется водяная рубашка для подогрева
или охлаждения реакционной смеси. Крышка нитратора, прикреп-
ленная к нему болтами, имеет два отверстия; через отверстие г за-
гружают материал, а через отверстие д отводят газы. Кислоту зали-
вают ч$рез штуцер б, прикрепленный к боковой поверхности нитра-
тора. Содержимое нитратора спускают через нижнее отверстие с кра-
85
DL Scientific Heritage of Russia
ном в в коническом дне. Через сальниковые уплотнения в крышке
проходят два вала а, на которые насажены лопасти мешалок, вра-
[ях со скоростью 30—40 об/мин.
щающихся в различных направле
Рис. 32. Кислотоотжимная центрофуга.
Привод осуществляется при
помощи конических шесте-
рен, насаженных на общем
валу. Иногда лопасти меша-
лок для лучшей циркуляции
жидкости и уменьшения со-
противления перфорированы
или прорезаны.
Нитраторы устанавли-
вают группами, или агрега-
тами (рис. 31), по 4—6 аппа-
ратов, связывая их общим
трубопроводом, конец кото-
рого присоединен к крышке
центрофуги.
Процесс нитрации проте-
кает так. В нитратор зали-
вают нитрационную смесь
и при вращении мешалок
загружают нитруемый ма-
териал. Лопасти мешалок
захватывают целлюлозу и по-
гружают в кислоту. В тече-
ние всего процесса нитрации
мешалки должны непрерыв-
но вращаться. По окончании
нитрации, не останавливая
мешалок, содержимое нитра-
тора спускают на отжим в
центрофугу, которую в этот
момент пускают на тихий
ход. Когда все содержимое
нитратора поступило в цен-
трофугу и большая часть
•кислоты отжата, центрофугу
переключают на быстрый
ход. Отжатый пироксилин
выгружают по способу, ука-
занному выше (см. стр. 82).
Нитраторы, соединенные
в один агрегат, работают
в определенной последова-
тельности, и, так как отжим
пироксилина в центрофугах длится короткое время, то работу
нитраторов сочетают так, чтобы выгрузка и загрузка их произво-
дились через 10—15 мин.
□8(j>cientific Heritage of Russia
В последнее время для отжима из пироксилина отработанной
кислоты применяют отжимочные центрофуги с нижней выгрузкой
(рис. 32). Принцип их работы такой же, как и центрофуг для нитра-
ции. Отличительной их особенностью является то, что привод осу-
ществляется от мотора лс, установленного над корзиной. Корзина,
таким образом, оказывается подвешенной на валу. В днеее имеется
отверстие; оно закрывается коническим клапаном я, поднимаемым
и опускаемым на тросах лебедкой л. При отжиме пироксилина клапан
опускается и плотно закрывает разгрузочное отверстие о. По окон-
чании отжима клапан поднимают кверху и через образовавшееся
отверстие пироксилин сбрасывают в смывную воронку гидротранс-
портера, присоединенную к дну центрофуги.
Качество пироксилина, получаемого в нитраторах, несомненно
выше, чем получаемого в центрофугах. Интенсивное перемешивание
содержимого нитраторов обеспечивает более равномерную нитрацию.
Непрерывность перемешивания в нитраторе уменьшает опасность
вспышки и одновременно уменьшает образование окислов азота,
так как целлюлоза, находящаяся в нитраторе, не застаивается на
поверхности кислоты. Выгрузка пироксилина механизирована, что
создает гигиеничные условия для работы. Производительность цен-
трофуги увеличивается в 4—6 раз.
Обычно нитраторы расположены в верхнем этаже здания, а
центрофуги под ними — в нижнем.
Недостатком этих нитрационных агрегатов является то, что при
выходе из строя одной центрофуги простаивают все 4 или 6 нитра-
торов.
Способы непрерывном нитрации. Все способы нитрации имеют
общий недостаток, заключающийся в том, что применяемая аппара-
тура допускает незначительную одновременную загрузку материала—
максимум 30 кг.Применение укрупненной аппаратуры нежелательно,
так как вспышки пироксилина вызовут большие потери.
Опасность вспышек, этого бича современного пироксилинового
производства, может быть до некоторой степени ослаблена тщатель-
ной очисткой и подготовкой материала перед нитрацией, но и это
не гарантирует полной безопасности нитрации.
Периодичность процесса нитрации вызывает непроизводитель-
ную затрату времени на вспомогательные операции — наливание,
спуск кислоты, загрузку, выгрузку и т. п. Кроме того, непосредствен-
ное соприсконовение с кислотами, с кислым пироксилином создает
для обслуживающего персонала нездоровые условия труда.
Устранить все эти недостатки можно только методами непрерыв-
ной нитрации.
Проблема непрерывной нитрации целлюлозы вполне реальна.
Например, способ непрерывной нитрации был разработан и приме-
нялся на фабрике «Норт Адамс». Сущность этого способа заклю-
чается в том, что целлюлозу в виде рольной бумаги (бесконечных
бумажных лент) при помощи систеа^ы роликов пропускали через
сушильные барабаны, а затем через специальную нитрационную
и промывную ванны. Правда, этот способ не нашел широкого при-
87
DL Scientific Heritage of Russia
менения, но он доказал возможность разрешения проблемы непрерыв-
ной нитрации.
Непрерывная нитрация рыхлой целлюлозы долгое время не
давала удовлетворительных результатов. Основными затруднениями
были: 1) обновление нитросмеси (установлено, что принцип противо-
тока в этом случае непригоден); 2) освобождение пироксилина от
избытка смеси.
Вайдаффи предложил аппарат для нитрации рыхлого целлюлоз-
ного материала. Этот аппарат (рис. 33) представляет собой сосуд
яйцевидной формы, в котором помещены два вращающихся вала
с винтообразно расположенными спицами и подъемный шнек d.
Рис. 33. Аппарат Вайдаффи.
Для регулирования температуры в нитраторе устроены двойные'
стенки, между которыми циркулирует вода. Нитруемый материал
загружают через воронку а; пары и газы удаляют через трубку i:
Для удаления кислоты имеется спускное отверстие /, а для извле-
чения пироксилина — шнек d.
Свежая нитрационная смесь поступает по трубе е. Отработанную
кислоту сливают в жолоб и затем она проходит по соединитель-1
ной трубке /.
Нитратор Вайдаффи работает так. Через трубку е в него зали-
вают рабочую смесь до уровня зажимных скоб р, т. е. несколько
ниже оси вала. Затем пускают в ход валы п и о, которые приводят
в движение спицы в указанном стрелками направлении. Колесо В*
расположенное у загрузочной воронки, погружает хлопок в кислоту,
а колесо С, расположенное в центре, перемешивает хлопок. Через
воронку а небольшими порциями забрасывают нитруемую целлюлозу,
которую спицы колеса В погружают в кислоту и медленно подают
в сферу действия колеса С. Колесо С проталкивает пронитрованный
материал к подъемному шнеку d. Чтобы'спицы не выталкивали ни-
труемый материал из кислоты,, концы их несколько отгибают назади
Подъемный шнек, увлекая пироксилин, отжимает кислоту, которая,
частично стекает обратно в нитратор, а частично через решетку g
o3gcienti±ic Heritage of Russia
Рис. 34. Абсорбер для улавливания
кислот.
в жолоб сг Далее кислота по соединительной трубке / перетекает
в трубу /г, которая через жолоб с и отверстие т отводит ее обратно
в нитратор А-
Продолжительность нитрации регулируют, изменяя скорость
вращения валов и подъемного шнека.
Нитрационную смесь обновляют, добавляя свежую кислоту в ни-
тратор А через отросток трубы е. В случае разложения содержимого
нитратора колесо С на некоторое время пускают в обратном направ-
лении, и пироксилин, погружаясь в кислоту, охлаждается.
Продукт в описанном аппарате нитруется равномерно, так как
модуль ванны очень большой (1 : 600). Производительность аппа-
рата 320—350 к^чаа, причем его обслуживают всего два рабочих-
Герметичность аппарата и хо-.
рошее вентилирование его
вполне защищают рабочих от
действия вредных кислотных
паров. Однако этот способ
непрерывной нитрации, как и
все другие, известные из лите-
ратуры, имеют общий недоста-
ток. Удовлетворительно раз-
решая задачу непрерывности
процесса нитрации, они не раз-
решают вопроса непрерывности
процесса отделения кислоты от
нитроцеллюлозы (отжима). По-
этому ни один из предложенных
способов до сих пор не полу-
чил практического применения
в промышленности.
Вентиляционное оборудова-
ние нитрационной мастерской.
Независимо от способа нитра-
ции в процессе работы нитра-
ционных аппаратов и, особенно,
во время отжима пироксилина
выделяется много окислов азота
и паров азотной кислоты, которые, попадая в помещение, отрав-
ляют его атмосферу. Поэтому их необходимо своевременно удалять-
из аппаратов. Обычно это достигается вентилированием аппаратов,
для чего от каждого нитрационного аппарата и отжимочных
центрофуг отводят алюминиевые отростки и присоединяют к общей
вытяжной магистрали.
Потери азотной кислоты при нитрации очень значительны, и
поэтому выделяющиеся пары ее отводят в специальные колонны для
улавливания (рис. 34).
В нитрационной мастерской устанавливают также аварийную-
вентиляцию, которую включают только в моменты вспышек пиро-
ксилина в нитрационном или отжимочном аппарате. Аварийную*
89
DL Scientific Heritage of Russia
вентиляцию рассчитывают так, чтобы она могла провентилировать
помещение в течение 15—20 мин.
Транспортировка и предварительная промывка кислого пиро-
ксилина. Выгружаемый из центрофуги пироксилин сбрасывают
в смывные воронки, соединенные с гидротранспортером, который
представляет собой алюминиевый жолоб или трубу. Пироксилин
в воронке подхватывается током воды и по гидротранспортеру уно-
сится в специальные приемники. Одновременно пироксилин, сопри-
касаясь с очень большим количеством воды, отмывается от избытка
кислот. Промытый таким образом пироксилин поступает в приемники
и оттуда в стабилизационную мастерскую. Пироксилин в стабили-
зационную мастерскую перевозят в ушатах или транспортируют
водой по жолобам или трубам.
Рис. 35. Транспортировка кислого пироксилина.
В первом случае пироксилин из центрофуг по гидротранспор-
теру поступает в приемники — деревянные или бетонные ящики-
сцежи. Сцежи имеют ложное дно, пробитое отверстиями, и сливную
трубу, соединенную с канализационной линией. Когда ящик напол-
нится пироксилином, дают стечь воде, а затем его выгружают вилами
в деревянные кадки (ушаты), которые на вагонетках отвозят в от-
деление горячей промывки.
Это — примитивный способ транспортировки, и сейчас он уста-
рел. Он требует много рабочей силы, большой затраты труда, и са-
мое главное, не исключает загрязнения пироксилина пылью, песком
и т. п. Если пироксилин транспортируют водой по жолобам или тру-
бам, он из отжимочных центрофуг поступает в специальные прием-
ники, снабженные мешалками для взмучивания. Эти приемники, на-
зываемые мутильниками, делаются из бетона или из дерева. Бетонные
мутильники для предохранения от загрязне ья выкладывают кисло-
тоупорными плитками. Пироксилин в мутильниках непрерывно
взмучивается мешалками и вместе с водой насосами подается в жолоб
гидротранспортера. Отсюда самотеком по некоторому наклону пиро-
ксилин поступает в отделение стабилизации на горячую промывку.
Такой способ транспортировки устраняет перечисленные ранее не-
достатки, но требует очень много воды, почему его не всегда можно
применить. Схема такой транспортировки приведена на рис. 35.
Расход воды составляет около 100 м3 на 1 т пироксилина, а
иногда достигает и 300 м3.
Heritage of Russia
СТАБИЛИЗАЦИЯ ПИРОКСИЛИНА
Стабилизация — одна из важнейших операций технологического
процесса производства пироксилина. Правильное проведение этого
процесса оказывает существенное влияние на физико-химические
свойства готового продукта.
Основная задача стабилизации заключается в удалении из волокна
свободных кислот, разрушении нестойких нитратов, смешанных
сульфонитроэфиров целлюлозы, образовавшихся в результате по-
бочных реакций при нитрации.
Стабильностью нитратов целлюлозы называется устойчивость
их к действию повышенной температуры и способность сохраняться
в течение длительного времени без значительного разложения.
Удаление свободных кислот. Для удаления свободных кислот
пироксилин промывают холодной и горячей водой. При промывке
водой большое значение имеет ее жесткость. Практически установ-
лено, что с увеличением жесткости воды скорость промывки возра-
стает, так как наряду с вымыванием происходит и частичная нейтра-
лизация кислот. Однако повышенная жесткость воды увеличивает
зольность пироксилина.*
Удаление лабильных (нестойких) нитритов и сульфоэфиров цел-
люлозы. При нитрации целлюлозы в качестве побочных продуктов
образуются нитраты окси- и гидроцеллюлозы, нитросахара, нитро-
декстрины и сульфонитроэфиры целлюлозы. Это — нестойкие ве-
щества, которые легко разлагаются и являются одной из причин
малой стойкости нестабилизированного пироксилина.
Нестойкие нитраты наиболее быстро и полно разлагаются, если
на них действовать щелочами. Однако сильные (едкие) щелочи раз-
рушают и сам пироксилин, поэтому для щелочных промывок поль-
зуются только содой. Сода в некоторой степени, в зависимости от
концентрации раствора, денитрует пироксилин. По данным Ба-
шиери, при кипячении нитроцеллюлозы в течение 2 час. в 0,2%-ном
растворе соды содержание азота в нитроцеллюлозе понижается на
0,3%. Поэтому щелочную обработку при стабилизации необходимо
свести до минимума. Сода также нейтрализует свободные кислоты,
Остающиеся в волокне после холодной и горячей промывок.
Сульфоэфиры целлюлозы легко разрушаются при обработке пиро-
ксилина слабыми кислотами. Щелочи (слабые растворы) разлагают
сульфоэфиры неполностью. Наилучшим агентом, разрушающим
сульфоэфиры, является серная кислота. При действии соляной ки-
слоты разложение сульфоэфиров происходит медленнее. Кроме этих
обычных, стандартных, методов стабилизации, предложено много
других; из них наибольшего внимания заслуживает метод спиртовой
стабилизации. Установлено, что при обработке пироксилина водно-
спиртовыми растворами стабилизация происходит значительно
быстрее. Это объясняется тем, что пироксилин набухает в спирте
больше, нежели в воде, потому что ускоряется диффузия стабили-
* 3. А. Роговин, Нитрошелк, Госхимтехиздат, 1934.
91
DL Scientific Heritage of Russia
III$K
зующих растворов внутрь волокна, а следовательно, ускоряется и
вымывание примесей. Кроме того, спирт легко растворяет нестойкие
примеси, особенно продукты взаимодействия азотной кислоты с жи-
рами, смолами, восками. Некоторые примеси, например нитро-
оксицеллюлоза, в спирте не растворяется и поэтому при спиртовой
Рис. 36. Чан для горячей промывки.
стабилизации не удаляется.
Но спиртовая стабилизация
из-за значительного расхода
спирта и связанного с этим
удорожания процесса стабили-
зации не применяется.
Стабилизацию пироксилина
проводят в три приема: сначала
пироксилин подвергают холод-
ной и горячей промывке, затем
измельчению и, наконец, окон-
чательной промывке.
Предварительная холодная
и горячая промывка пиро-
ксилина. Холодные и горячие
промывки производят в дере-
вянных чанах. Применять чу-
гунные, железные, алюминие-
вые материалы для промыв-
ных аппаратов нельзя: горячие
слабокислые растворы очень
сильно действуют на эти метал-
лы. Чан для горячей промывки
(рис. 36) — деревянный ци-
линдрический резервуар, изго-
товленный из сосновой клепки
толщиной до 100 мм, стяну-
тый железными обручами. На
расстоянии 300 мм от дна он
имеет ложное дно Д с отвер-
стиями диаметром 5—6 мм, предназначенными для задержки пиро-
ксилина при сливе воды. Сверху чан закрывают конической деревян-
ной или алюминиевой крышкой А с откидными дверцами д для
загрузки и выгрузки пироксилина. Верхняя часть крышки через
трубу Т соединяется с вытяжной вентиляционной системой для от-
вода выделяющихся паров воды в конденсационную колонну. В ниж-
нем дне чана имеется штуцер Ш, соединенный со спускной трубой С,
по которой сливается отработанная вода. Сбоку чана под ложное
дно (через штуцер Ш) подводится пар для нагрева.
Иногда для лучшей циркуляции воды при кипении в центре чана
от ложного дна до верхнего края устанавливают деревянную трубу.
Кипящая вода поднимается по трубе и, выливаясь из нее, опускается-
вниз, циркулируя так непрерывно в течение всего процесса кипя-.;
чения.
DL Scientific Heritage of Russia
Диаметр чанов обычно около 3,5 м и высота около 2,5 м.
Недостатком этих чанов является то, что при работе на них
требуется значительная затрата труда и времени для выгрузки
вручную. Выгрузка чана длится около 4 час.
Реконструкция чанов и замена ручного труда механической за-
грузкой и выгрузкой пироксилина является назревшим вопросом,
требующим срочного разрешения. К сожалению, попытки внести
существенные изменения, отвечающие требованиям интенсификации
процесса, пока безуспешны.
Заслуживает внимания конструкция промывных чанов с мешал-
ками. В таких чанах пироксилин хорошо перемешивается, и поэтому
сокращается время стабилизации. Содержимое чанов разгружается
с помощью центробежных насосов.
Рис. 37. Ручная загрузка чана.
Однако механическое перемешивание требует значительного по-
нижения концентрации пироксилина в чане, что влечет за собой
увеличение расхода воды и особенно пара. Уменьшить расход воды
и пара можно, используя несколько раз отработанную воду. Для
этого чаны устанавливают сериями по несколько чанов в каждой.
Каждая серия работает самостоятельно. Отработанную воду из по-
следнего чана (от последней промывки пироксилина) направляют
в предпоследний чан; .оттуда ее направляют в предыдущий чан и
так до первого, в котором загружен кислый пироксилин.
Предварительная стабилизация пироксилина заключается в про-
мывке его холодной и горячей водой, затем в кислой, щелочной и
нейтральной среде. Пироксилин, в зависимости от способа транспор-
тировки, загружают вручную или гидравлическим способом. В пер-
вом случае пироксилин, доставляемый в мастерскую промывки в уша-
тах подъемниками или вручную, подается на площадку к загружае-
мому чану и вручную загружается в него (рис. 37). Загруженный
93
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 38. Ручная выгрузка чана.
пироксилин разравнивают вилами и заливают для промывки холод-
ной водой.
При гидравлическом способе транспортировки пироксилин посту-
пает в чан из мутильников по жолобу. Наполняя чаны пироксили-
ном, спускную трубу для стока воды из чана держат открытой для
удаления избытка воды. Загрузив пироксилин в чан, его заливают
холодной водой для предварительных промывок.
Режим горячей промывки зависит от ряда условий — содержания
азота в нитроцеллюлозе, стабильности пироксилина, качества при-
меняемой воды, конструкции
чана и т. п.
Предварительная стаби-
лизация пироксилина со-
стоит из следующих опера-
ций. Сначала проводят две
или три холодных промывки,
чтобы удалить свободные
кислоты. Для этого в чан
заливают примерно десяти-
кратное по сравнению с
загружаемым материалом
количество холодной воды и
оставляют ее в чане на
30 мин., после чего откры-
вают спускной кран и воду
сливают.
Так же производят и последующие холодные промывки. Затем
производят горячие промывки. Первую промывку, как правило,
ведут в кислой среде, при концентрации серной кислоты около 1% *.
Следующие промывки проводят в содовой воде, содержащей около
0,1—0,3% Na2CO3, и последние — в чистой воде.
Порядок горячих промывок примерно такой. В чан заливают
горячую воду, нагретую предварительно в подогревателях до 90—
95°. После этого воду нагревают в чану до кипения и кипятят не-
сколько часов, а затем ее сливают, снова заливают горячую и снова
кипятят. Эту операцию повторяют несколько раз.
Пироксилин с большим содержанием азота, как правило, обычно
промывают медленнее, чем пироксилин с меньшим содержанием,
так как в зависимости от содержания азота уменьшается или увели-
чивается степень набухания пироксилина. А увеличение степени
набухания увеличивает скорость диффузии воды внутрь волокна, и
следовательно, ускоряет вымывание примесей. В табл. 25 указаны
примерные режимы промывок, рекомендуемые Фридлендером.
Способ ручной выгрузки показан на рис. 38. Пироксилин из
чана выбрасывают вилами в воронку, где его подхватывает поток
воды и уносит в приемники.
* При кислых промывках серную кислоту обычно не вводят в чан, так как
ее много в кислом пироксилине, избыток же кислоты разрушающе действует
на чаны.
оЯ
ientific Heritage of Russia
Таблица 25
Продолжительность
Наименование операций операций в часах
1-й пример) 2-й пример
Загрузка 3.0 3.0
Наполнение холодной водой 0,25 0.25
Холодная промывка 0.50 0.50
Слив воды . 0.25 0,25
Наполнение холодной водой 0:25 0.25
Холодная промывка 0.50 0.50
Слив воды . . 0.25 0.25
Наполнение горячей кислой водой 0,25 ——
Наполнение горячей содовой водой — 0.25
Подогрев до кипения 0,25 0,25
Кипячение 2.00 t 4.00
Слив воды ... 0,25 U.25
Наполнение холодной водой . 0.25
Холодная промывка 0,50 ——
Наполнение горячей содовой водой -1— 0.25
Подогрев до кипения 0,25-
Кипячение — 5,00
Слив воды 0,25 0.25
Наполнение горячей содовой водой 0,25 0,25
Подогрев до кипения 0,25 0,25
Кипячение 4,00 6,00
Слив воды 0,25 0.25
Наполнение горячей содовой водой 0,25 0,25
Подогрев до кипения 0,25 0,25
Кипячение 5.00 7,00
Слив воды 0,25 0,25
Наполнение горячей содовой водой 0,25 0,25
Подогрев до кипения 0,26 0,25
Кипячение . 6.00 8,00
Слив воды . • 0,25 0,25
Наполнение холодной водой 0,25 0,25
Холодная промывка 0,50 0,50
Слив воды . 0,25 0,25
Наполнение холодной водой 0,25 0.25
Холодная промывка 0.50 0,50
Слив воды 0,25 0.25
Выгрузка 4,00 4.00
Полное время процесса . . . . | 32,50 44,75
Гидравлический способ выгрузки состоит в том, что пироксилин
перекачивают из чана насосом.
Общая схема мастерской промывания показана на рис. 39.
Транспортировка промытого пироксилина. Промытый пиро-
ксилин направляют на измельчение на вагонетках в ушатах пли
гидравлическим способом.
' В первом случае пироксилин, выгружаемый из чанов или из
приемников, после отделения от него воды загружается в ушаты
и на вагонетках отвозится в голландерную мастерскую.
Во втором случае пироксилин перекачивается вместе с водой
при концентрации 1—3% насосами по трубам или жолобам.
DL Scientific Heritage of Russia
Измельчение пироксилина. Одной из важных операций стабили-
зации пироксилина является измельчение его в голландерах, вве-
денное в практику английским химиком Абелем. Измельчение по-
вышает стойкость пироксилина (рис. 40). Объясняется это тем, что
внутри волокон пироксилина, представляющих собой длинные ка-
пилляры, остаются кислоты и нестойкие примеси, которые при из-
мельчении легко выщелачиваются.
Рис. 39. Схема мастерской горячей промывки:
1—напорный бак для холодной воды; 2—-то же для горячей; ’—чан;
4—ловушка для пироксилина; 5—конденсационная колонна;
6—сборник конденсата.
Таким образом сущность измельчения заключается в разрезании
волокон пироксилина на более короткие (0,2—0,5 з£.и), что облег-
чает доступ содового раствора внутрь волокон и ускоряет нейтра-
лизацию кислот и разрушение нитросахаров и нитродекстринов.
Измельчение пироксилина
Продолжительность измелЬчения 6 часах
Рис. 40. «Зависимость стабильности пирок-
силина от продолжительности измельчения.
способствует также полу-
чению более однородных
партий его при смешении,
что имеет особенно боль-
шое значение для поро-
хового производства.
Конструкций голланде--.
ров, применяемых также и
в бумажной промышлен-
ности, имеется очень мно-
го. Однако основные прин-
ципы устройства их мало
отличаются друг от друга?
В пироксилиновом производстве применяют следующие типы
голландеров: 1) французские, 2) системы Фойта и 3) системы Хойт-
Хорна. Эти системы голландеров отличаются друг от друга устрой-
ством ванны, почему циркуляция массы в них осуществляется по--
разному.
dQftcientiiic Heritage of Russia
Французский галландер старого типа
(рис. 41) — большая чугунная ванна овальной формы; вертикаль-
ная перегородка в ней образует каналы для циркуляции пиро-
ксилиновой массы.
Внутри голландера, между перегородкой и одной из боковых
стенок, на валу установлен чугунный барабан с продольными па-
зами. В каждом пазу зажаты дубовыми прокладками три стальных
ножа. Все ножи закреплены
на барабане двумя сталь-
ными кольцами. Внизу под
барабаном отлит порог (гор-
ка) с углублением, в которое
вдвигается чугунный ящик
с 12—15 стальными ножами.
На одном валу с бараба-
ном насажен шкив диамет-
ром 1500 мм, делающий
170 об/мин.
(Длина ванны 4000 мм,
ширина 2000 мм, высота
920 мм, ширина барабана
1145 мм, диаметр 1025 мм.
Рис. 41. Французский голландер.
Оптимальная величина за-
грузки в голландер 300 —
375 кг пироксилина.
При измельчении массы в этих голландерах ее необходимо не-
прерывно перемешивать, так как она движется очень медленно
(2—3 м в мин.). Кроме того, такие голландеры требуют значительно
большего расхода энергии, чем другие типы голландеров, и зани-
мают большую площадь.
Голландер системы Фойта (рис. 42) отличается от
голландера других систем устройством ванны и расположением ба-
Рис. 42. Схема голландера системы Фойта.
рабана. Ванна голландера
Фойта делается из чугуна
и имеет также овальную
форму, но перегородка
внутри ванны располо-
жена горизонтально. По-
этому обеспечивается луч-
шая циркуляция, масса не
задерживается в отдель-
ных точках, как это проис-
ходит в голландерах старого типа. Барабан помещен в конце ванны.
Недостатком такой конструкции является неполное измельчение
пироксилина и постоянное наличие неразмолотых частиц, осевших
в нижнем канале. Очистка нижнего канала довольно затруднительна.
Преимуществом голландера этого типа является его компактность.
Голландер системы Хойт-Хорна — наиболее
удобная и совершенная конструкция (рис. 43). Это — удлиненная
97
DL Scientific Heritage of Russia
Разрез по Ав
Рис. 43. Голландер системы
Хойт-Хорна.
чугунная или железобетонная ванна, выложенная кислотоупор-
ными гладкими плитками.
На одном конце ее установлен кожух для барабана, другой ко-
нец закруглен. Вдоль ванны по оси голландера имеется чугунная
перегородка, не доходящая до конца закругленного края; она раз-
деляет ванну по длине на два канала. Дно одного канала голландера
у кожуха барабана приподнято на 800 мм; значительный уклон этого
дна в сторону движения массы облегчает подвод ее к измельчающему
барабану. Прилегающая к этой части стенка голландера припод-
нята, и часть голландера между стенкой и перегородкой закрыта
деревянной крышкой, чтобы масса не разбрызгивалась.
По всей ширине голландера на конце со стороны поднятой части
днища расположен чугунный пустотелый барабан; он закреплен
ках. Барабан вращается
на стальном валу, вращающемся в под
inoiii:***
от ременной передачи на шкивы, насаженные на его цапфах.
Для регулирования степени измельчения волокон барабан при
помощи особого приспособления можно поднимать и опускать, из-
меняя расстояние между его ножами и ножами нижней коробки.
Регулирование производится вручную посредством системы червя-
ков с шестернями; они установлены на специальных колонках, не-
су
ни»;
с одновременно траверзу с под
11*511
никами для барабана.
На поверхности барабана имеются пазы, образованные 28—30
ребрами, отлитыми заодно с телом барабана. Ребра распределены
по окружности цилиндра на расстоянии 50—60 мм друг от друга.
Между ребрами барабана вставлены 90—120 стальных ножей, вы-
ступающих выше ребер на 45—50 мм. Ножи плотно зажаты между
ребрами дубовыми планками и стянуты по обеим сторонам барабана
кольцами, входя
ш в прорезы ребер, ножей и планок.
В нижней части голландера, под барабаном, зажата в пазах чу-
гунная коробка, которую вставляют через люки нижнего кожуха
барабана. Длина коробки равна ширине барабана. По длине ее
вертикально установлены 20—30 стальных ножей, между ними
уложены картонные прокладки. Для закрепления ножей в коробке
по сторонам ее вставлены продольные дубовые клинья. Боковые
продольные стенки коробки, ножи и дубовые клинья стянуты в не-
скольких местах сквозными болтами. Ножи коробки в собранном
11151^
виде принято называть «пачкой» или «планкой».
В дне ванны имеется прямоугольное отверстие с задвижкой;
через него выпускают массу из голландера.
Длина ванн голландера 5—6 м, ширина — 3 м и высота около
1 м при емкости 5—6 ле3. Диаметр барабанов 900—1250 мм при длине
ножей 1150—1500 мм.Скорость вращения барабанов 120—145 об/мин.
В голландеры загружают 450—600 кг сухого пироксилина. Произво-
дительность голландера зависит: 1) от степени заостренности ножей;
чем больше иступлены ножи, тем производительность голландера
становится меньшей; 2) от концентрации массы (максимальная про-
изводительность достигается при соотношении веса пироксилина и
воды 11,5 : 88,5; с изменением указанного соотношения производи-
тельность падает); 3) от диаметра размалывающего барабана и его
99
DL Scientific Heritage of Russia
ширины; 4) от величины размалывающей поверхности и других
факторов.
Приводим характеристику голландеров системы Хойт-Хорна,
изготовляемых заводами химического машиностроения СССР.
Ванна голландера, мм
длина внутри............... 4525
ширина внутри ............. 2260
Кожух для барабана, мм
диаметр............................ 700
ширина..................... 1550
длина...................... 1300
Шкивы для барабана ,мм
диаметр........................... 1500
ширина........................ 400
Объем ванны голландера, м3......... 10
Мощность мотора, kW................... 55
Число об/мин. барабана................ 125
Вес голландера с чугунной ванной, кг. 15 000
Вес голландера без нее, кг........... 9300
Большим недостатком голландеров этого типа является необхо-
димость во время измельчения непрерывно перемешивать массу,
чтобы она не оседала на дно. Перемешивают массу веслом, а в новей-
ших конструкциях специальным приспособлением — пропеллером.
• Процесс работы голландера заключается в сле-
дующем. Ножи барабана захватывают кромками волокна и проводят
их над ножами планки. Ножи барабана и планки работают по прин-
ципу ножниц; в зависимости от величины зазора между ножами они
разрезают, раздавливают, расщепляют или расчесывают волокна.
Ножи барабана по отношению к ножам планки установлены под
углом 2—7°, образуя таким образом необходимый угол резания.
После того как масса пройдет ножи, барабан поднимает ее кверху,
с барабана она падает в верхний канал с крутым уклоном и, быстро
стекая, вновь попадает под ножи барабана и планки. Движение мас-
сы в голландере Хорна на рис. 43 показано стрелками. Таким обра-
зом голландер, помимо основной работы — разрезания волокон
пироксилина, выполняет и функцию центробежного насоса, способ-
ствующего многократному передвижению массы в ванне. Полезная
работа голландеров, затрачиваемая на измельчение пироксилина,
не превышает 40% от общей затрачиваемой энергии, а в некоторых
случаях доходит только до 20%. Остальная часть энергии затрачи-
вается на передвижение массы.
Процесс измельчения пироксилина проходит следую
и образом.
игл
В
голландер заливают холодную воду в таком количестве, чтобы
после загрузки всего пироксилина масса не доходила до краев ванны
на 12—10 см. Чем больше воды в голландере, тем быстрее идет за-
грузка, так как при очень большой концентрации массы движение
ее замедляется, и приходится выжидать, пока масса вследствие из-
мельчения примет нужную консистенцию. Если воды мало, загрузка
занимает 2—3 час., а при избытке воды — до 50 мин. Загрузив пи-
роксилин, избыток воды при помощи сифона удаляют и соотноше-
100
DL Scientific Heritage of Russia
ние между пироксилином и водой доводят до 11,5 : 88,5. При таком
соотношении время измельчения сокращается до минимума.
После оппонирования в голландер добавляют раствор кальцини-
рованной соды из расчета 0,1—0,2% от веса загруженного пирокси-
лина. Соду добавляют для нейтрализации выделяющихся кислот.
Реакция воды в голландере должна быть слабо щелочной.
Весь процесс заливки воды, загрузки пироксилина ведут при не-
прерывном вращении барабана, который предварительно поднимают
в верхнее положение. Во время измельчения зазор между ножами
барабана и пачки постепенно сокращается, для чего барабан каждые
15—20 мин. опускают так, чтобы в конце измельчения он почти всей
тяжестью лежал на ножах. Процесс измельчения пироксилина длится
2—4 час.
Готовность массы определяют, просеивая пробу через контроль-
ное сито с 400 отверстиями в 1 см2. Масса считается готовой, если
просеиваемая проба полностью проходит через контрольное сито.
Степень измельчения пироксилина определяется следующим
образом. Навеску около 10 г высушенного пироксилина помещают
в измерительный цилиндр емкостью 250 мл с делениями на 2 мл при
диаметре 3—4 см и взмучивают его в 250 мл воды. Затем дают отсто-
яться 1 час и определяют объем, занятый пироксилином. Степень
измельчения выражают числом кубических сантиметров. Так, если
объем пироксилина будет 75 см?, степень измельчения выражают
числом 75. Чем мельче пироксилин, тем меньший объем он занимает.
Когда пироксилин достигает требуемого измельчения, вращая
маховичок, поднимают барабан, открывают клапан на приемной
трубе лавера, в который будут спускать массу, и спускной клапан
на массопроводе под голландером. Затем открывают задвижку на
дне голландера и спускают содержимое его в лавер, не останавливая
голландера.
Время полного оборота голландера составляет 5 час., из них за-
грузка пироксилина занимает 50 мин., измельчение 4 час. и выгрузка
10 мин. По некоторым литературным данным, при правильных
подборе и установке ножей, а также при точном соблюдении соот-
ношения между пироксилином и водой время оборота голландера
можно сократить до 2 час.
С течением времени ножи пачки и барабана стираются, и произ-
водительность голландера падает. Ножи в пачках срабатываются
быстрее, чем ножи на барабане. Ножи пачек выдерживают 30—40,
а ножи барабана 300—400 операций.
Перед загрузкой голландера и особенно после ремонта следует
тщательно осматривать ванну. Посторонние предметы, попав под
ножи, могут их помять и испортить аппарат. Необходимо тщательно
следить при загрузке и за тем, чтобы посторонние предметы, особенно
металлические, не попадали в голландер с пироксилином.
Промывка измельченного пироксилина. Дальнейшая обработка
пироксилина заключается в промывке холодной и горячей водой.
Выделившиеся во время измельчения из волокон пироксилина не-
стойкие вещества при промывках окончательно разлагаются и от-
DL Scientific Heritage of Russia 101
мываются вместе с кислотами и получившимися от нейтрализации
содой солями. В результате таких промывок стойкость пироксилина
повышается (рис. 44).
Промывают пироксилин в специальных аппаратах — лаверах.
Это — вертикальные железные цилиндрические клепаные резервуары
Рис. 44. Зависимость стойкости пироксилина от
продолжительности промывки его в лаверах.
Рис. 45. Лавер Зимина.
с железными крышками. Мешалки внутри лаверов перемешивают
пироксилиновую мезгу, взвешенную в воде. Для подачи пара и спуска
массы лаверы снабжены штуцерами, а для слива воды — сливными
приспособлениями. В зависимости от кон-
струкции мешалок различают несколько
видов лаверов.
Лаверы системы Зимина
(рис. 45). Массу в лаверах системы Зимина
перемешивает вращающаяся винтовая
мешалка, аналогичная пароходному вин-
ту. Винт помещается внизу железного
раструба. Привод винта осуществляется
снизу при помощи конических шестерен;
винт делает 150 — 175 об/мин. Такое
устройство лавера обеспечивает сложное
движение пироксилина, показанное на
рис. 45 стрелками.
Планетарные лаверы. Пирок-
силин в планетарных лаверах (рис. 46)
перемешивается планетарными мешал-
ками. На центральном валу сверху за-
крепляется вращающаяся крышка, при-
крепленная к раме из стальных балок.
Нижняя часть этой рамы опирается на
подпятник. Борта крышки загнуты книзу и опущены в кольцеоб-
разное корыто, приклепанное к верхней части стенок лавера.
Налитая в корыто вода образует гидравлический затвор, препят-
ствуя испарению воды из лавера во время ее кипячения. Крышка
вращается посредством конических шестерен от трансмиссии или
игл
102
DL Scientific Heritage of Russia
ременной передачи от мотора. На центральном валу под конической
шестерней расположена большая цилиндрическая шестерня. По обе
стороны центрального вала в движущейся крышке имеются сальники*
через них проходят два стальных вала с насаженными на них лопа-
стям.. На ^выступы этих валов поверх крышки надеты шестерни
которые зубьями соприкасаются с центральной шестерней, насажен-
ной на центральный вал.
Рис. 46. Планетарный лавер.
Рис. 47. Простой лавер.
При вращении центрального вала вместе с крышкой вращаются
валы с лопастями и центральная шестерня, от которой в свою очередь
приходят во вращение боковые шестерни с их валами и лопастями.
Таким образом валы с мешалками вращаются не только вокруг своей
оси, но вокруг центрального вала подобно вращению планет. Ме-
шалки планетарных лаверов делают 15—30 об/мин.
Масса в планетарных лаверах перемешивается очень интенсивно,
но устройство их слишком громоздко. Планетарные лаверы мало
приспособлены к кипячению пироксилина: при кипячении часть его
выкидывается через гидравлический затвор.
Лаверы простые. В этих лаверах (рис. 47) пироксилин пере-
мешивают обыкновенные мешалки.
Через крышку лавера пропущены два стальных вала с лопастями
в форме восьмерок. Скорость вращения валов около 20 об/мин. При-
вод их осуществляется непосредственно от электромотора через чер-
вячный редуктор и две пары конических зубчатых передач; мотор и
редуктор установлены на швеллерах, прикрепленных к крышке
лавера. Лавер такого типа хорошо перемешивает пироксилин и
расходует сравнительно немного энергии. Расход мощности соста-
вляет около 5 л. с.
Обычно лаверы бывают диаметром 3,5 лс, высотой 3,5 ж; емкость
их около 33 м3 при загрузке 3 т пироксилина (на сухой вес).
Общим недостатком металлических лаверов является большая
поверхность лучеиспускания, вызывающая, с одной стороны, потери
тепла (до 10%), а с другой —тяжелые условия работы для обслужи-
DL Scientific Heritage of Russia
103
вающего персонала вследствие повышенной температуры и выделения
большого количества влаги. Изоляция таких лаверов крайне затруд-
нена и мало надежна в силу сотрясения аппарата в период нагрева
острым паром и энергичного перемешивания. Кроме того, в таких ла-
верах после каждой промывки остается некоторая часть промывных
вод, а следовательно, и выделенные из пироксилина примеси, что
увеличивает продолжительность промывок и их количество.
Процесс промывки. Лавер через специальный массо-
провод наполняют пироксилином до уровня жидкости, на 40—50 см
ниже верхнего борта.
Вода, поступившая с пироксилином из голландеров, загрязнена
солями, мельчайшими частичками железа и т. д. Поэтому после за-
полнения лавера мешалки останавливают и пироксилину дают осесть.
Отстоявшуюся воду сливают через сливное приспособление. Оно
состоит из трубопровода с 3—4 тройниками, соединенными посред-
ством запорных клапанов с штуцерами, которые прикреплены на
боковой стенке лавера один над другим. Первый штуцер укрепляется
на высоте 50—80 см от верхнего борта лавера, а остальные на рас-
стоянии 40—50 см один от другого. Против каждого спускного крана
в общей спускной трубке имеются небольшие пробные краники;
через них берут пробы для определения высоты слоя отстоявшейся
воды. В некоторых лаверах спускные краны для отработанной воды
заменены одной трубой, имеющей внутри лавера качающийся патру-
бок. В верхнем положении патрубок не доходит до верхнего борта
лавера на 50—70 см, а в нижнем положении на 1—1,5 м до дна ла-
вера. Такой сливной прибор работает по принципу сифона. Отра-
ботанную воду из такого лавера спускают постепенно, опуская патру-
бок до слоя отстоявшегося пироксилина. Опускается патрубок при
помощи специального маховичка.
Пироксилин в лаверах отстаивается 2—3 час., в зависимости от
размеров лавера. Осаждается пироксилин в холодной воде медленнее,
чем в горячей. Отстаивание пироксилина в холодной воде требует
значительно большего времени, потому что эта вода загрязнена и
имеет большую, чем горячая вода, плотность; кроме того, образо-
вавшиеся от нейтрализации содой мельчайшие пузырьки углекис-
лоты медленно отделяются от частиц пироксилина. В горячей воде
пироксилин отстаивается в течение 1,5—2 час.
После спуска отстоявшейся воды запорные клапаны сливных
приборов закрывают, приводят в действие мешалки и доливают в ла-
вер горячей воды до прежнего уровня. На промывку пироксилина
расходуется примерно десятикратное по весу пироксилина количе-
ство воды. Если заливать воду, предварительно нагретую в специаль-
ных подогревателях до 95—97°, это значительно сокращает время
оборота лавера.
После заливки горячей воды в лавер впускают острый пар. Для
глушения шума, производимого паром, паропроводы снабжают
инжекторами Кертинга. Температура воды в лавере поддерживается
около 100°. По истечении установленного времени промывки паровые
вентили плотно прикрывают, останавливают мешалки и пироксилин
104 ' •
DL Scientific Heritage of Russia
оставляют в лавере для отстоя. После смены воды производят вторую
промывку.
В некоторых случаях для максимального разложения нитроса-
харов, нитродекстрина и других нестойких примесей пироксилин
в первый раз промывают не чистой водой, а содовой. Количество
содового раствора в лавер вводится из расчета 0,1 —0,2% соды от
веса загруженного пироксилина. Последние промывки надо обяза-
тельно проводить в чистой воде, чтобы удалить соду, которая спо-
собствует разрушению пироксилина и влияет на точность последую-
щих испытаний пироксилина на стойкость.
Для различных сортов пироксилина, а также для пироксилина
одного и того же сорта, но получаемого из различного целлюлозного
материала, устанавливается особый режим промывки. Например,
пироксилин из древесной целлюлозы, содержащий много малостой-
ких примесей, требует более длительных промывания и кипячения,
нежели пироксилин из хлопковой целлюлозы. Высокоазотная нитро-
клетчатка требует более длительной обработки в лаверах, чем низко-
азотная.
В табл. 26 приведены примерные режимы лазерных промывок. *
Таблица 26
Название операций Продолжительность операций в часах 1-й пример : 2-й пример
Загрузка лавера 4,0 4,0
Вспомогательные операции . 3,5 3,5
Кипячение (1-я промывка) . 2,0 4,0
Вспомогательные операции 3,5 3,5
Кипячение (2-я промывка) 2,0 6,0
Вспомогательные операции 3,5 3,6
Кипячение (3-я промывка) 2,0 8,0
Вспомогательные операции . . . 3,5 -
Кипячение (4-я промывка) 3,0 —
Вспомогательные операции 3,5 —
Кипячение (5-я промывка) 3.0 —
Вспомогательные операции 3,5 —
Кипячение (6-я промывка) 3.0 —
Вспомогательные операции Кипячение (7-я промывка) 3.5 — 3,0
Отстаивание 2,0 2,0
Слив воды 0,5 0,5
Наполнение холодной водой 0,5 0,5
Холодная промывка 1-я 0,5 0 5
Отстаивание 2,0 2,0
Слив воды 0,5 0,5
Наполнение холодной водой 0,5 0,5
Холодная промывка 2-я 0,5 0,5
Выгрузка лавера 1,0 1,0
Итого 54,5 40,5
♦ Фридлендер, Производство нитроклетчатки, ОНТИ, Госхимтех
издат, 1933.
105
DL Scientific Heritage of Russia
Сокращение числа промывок при сохранении общей продолжи-
тельности самого процесса промывки сокращает оборот лавера, так
как уменьшается количество вспомогательных операций и, следо-
вательно, увеличивается коэфициент использования аппарата.
Окончив промывку пироксилина в лаверах, отбирают пробу и
определяют лабораторным анализом степень измельчения, содержа-
ние азота, растворимость в спирто-эфйре и стойкость по Вьелю, Берг-
ману и Обермюллеру.
Готовый пироксилин должен удовлетворять примерно требо-
ваниям, изложенным в табл. 27.
Таблица 27
Наименование испытаний для частных партий
Пироксилин Пироксилин
№ 1 № 2
Измельчение не более, см3..................•.
Содержание азота не менее, см3.......... . .
Растворимость в спиртоэфирной смеси не менее, %
Стойкость по Вьелю (в часах)
Окрашивание:
Фиолетовое не менее.....................
Розовое » ....................
Красное » ....................
Бурые пары » ....................
Стойкость по Бергману не более, см3..........
Стойкость по Обермюллеру не более, мм........
75
208
4
3
4
6
7
3
75
85
190
90
3
4
6
7
2,5
60
Если пироксилин удовлетворяет всем этим требованиям, его
передают на следующую операцию. Если он окажется недостаточно
•стойким, его дополнительно стабилизуют в лаверах или в голлан-
дерах и затем промывают в лаверах.
Наиболее ощутительный эффект стабилизации дают дополнитель-
ное измельчение и последующая промывка пироксилина в лаверах.
Поэтому, если пироксилин окажется недостаточно хорошо измель-
ченным, а также в исключительных случаях при получении пирокси-
лина весьма неудовлетворительной стойкости прибегают к переиз-
мельчению его.
При промывках необходимо перед каждой загрузкой просматри-
вать и очищать лаверы; следить за правильностью сифонирования,
чтобы вместе с водой не уносился пироксилин; не переполнять лавера
и точно соблюдать режим промывки, не меняя его без специального
разрешения.
ГЛАВА V
ПОДГОТОВКА ПИРОКСИЛИНА К СДАЧЕ В ПОРОХОВОЕ
ПРОИЗВОДСТВО
Смешение пироксилина в общие партии. Для изготовления без-
дымного пироксилинового пороха пироксилины № 1 и № 2 в чистом
виде непригодны. Пироксилин № 1, хотя и содержит требуемое коли-
чество азота, но очень слабо растворяется в спиртоэфирной смеси,
od.xHo.en til ic Heritage of Russia
что затрудняет получение пороховой массы. Пироксилин № 2, на-
оборот, обладает достаточной растворимостью, но содержит недо-
статочно азота; из такого пироксилина получается порох малой силы.
Чтобы получить порох достаточно сильный и чтобы получение поро-
ховой массы протекало без особых затруднений, из пироксилинов
№ 1 и № 2 составляют общую (укрупненную) партию, смешивая их
в определенных соотношениях. Для изготовления орудийных поро-
хов пироксилины № 1 и № 2 смешивается примерно в соотноше-
нии 3:2, а для изготовления винтовочных порохов — в соотноше-
нии 4:1.
Если приготовляют пироксилин типа менделеевского пирокол-
лодия, то смешение производят для укрупнения партий и дости-
жения большей одно-
родности.
Желательно, чтобы
вес общей партии был
возможно ббльшим.Чем
больше партия пирок-
силина, тем легче полу-
чить более однородный
порох, что очень важно
для балистики. Обычно
вес общей партии пи-
роксилина 10—30 тп, в
зависимости от емкости Рис. 43. Ячейковый смеситель,
смесителя.
Смешение пироксилина производят в смесителях различного типа.
Наиболее распространены смесители планетарные, ячейковые и цир-
куляционные.
Планетарные смесители по конструкции подобны
планетарным лаверам и отличаются от них только большей емкостью
и отсутствием сливного приспособления и пароподводящей трубы.
Смесители этого типа емкостью на 10 т пироксилина имеют диаметр
5 м, высоту — 5 ми общий объем 100 м3; смесители емкостью на 30 т
пироксилина имеют диаметр 7,5 м, высоту 7,5 ми общий объем330 л?.
Планетарные смесители очень громоздки, и поэтому обслуживание
их неудобно. Для их изготовления требуется много металла (железа).
Вместе с тем срок их службы очень непродолжителен.
Ячейковые смесители — железобетонные горизон-
тальные ванны (рис. 48), разделенные на секции-ячейки. Дно ванн
представляет собой два расположенных рядом полуцилиндра, по оси
которых вращаются в разные стороны горизонтальные мешалки.
Мешалки вращаются от мотора через редуктор и систему шестерен
со скоростью 20—30 об/мин.
Несмотря на громоздкость ячейковых смесителей, обслуживание
их более удобно, они более долговечны, чем планетарные, и требуют
меньшего ухода.
Циркуляционный Смеситель, схематически изо
Сраженный на рис. 49, представляет собой бетонный бассейн про
107
DL Scientific Heritage of Russia
долговатой формы, разделенный перегородкой, которая не доходит
до одного из его концов. Дно одной из половин бассейна имеет наклон
в одну сторону, а дно другой половины — в другую (на рисунке по-
казано пунктиром).
Масса перемешивается вследствие циркуляции, создаваемой
центробежными насосами. В циркуляционный смеситель вмещается
около 10 т пироксилина.
Смесители этого типа боль-
шого распространения не
имеют; они занимают боль-
шую площадь и недостаточно
хорошо перемешивают массу.
Процесс смеше-
ния пироксилина.
Пироксилин в общие партии
смешивают следующим обра-
зом. По данным анализа част-
ных партий делают расчет,
на основании которого под-
бирают такие партии, которые при смешении дали бы партию
пироксилина, удовлетворяющего требованиям по содержанию азота
и растворимости.
Для этого берут п частных партий пироксилина № 1 и т партий
пироксилина № 2.
Расчет производят по формуле:
Рис. 49. Циркуляционный смеситель.
Ах + By
ХгУ
= М,
где А — растворимость пироксилина № 1; В — растворимость пи-
роксилина №2; М — растворимость смесевого пироксилина; х — ко-
личество пироксилина № 1; у — количество пироксилина № 2;
х + У — количество смесевого пироксилина.
Произведя расчет, выбранные партии пироксилина вместе с водой
при соотношении 1 : 10 спускают из лаверов самотеком или перека-
чивают насосом в смесители.
Чтобы во время заполнения смесителя пироксилин не оседал,
пускают в ход мешалки. Процесс перемешивания в зависимости от
конструкции смесителя длится 4—12 час. Окончив процесс смешения,
отбирают пробу и отправляют в лабораторию для полного испы-
тания.
После этого пироксилин просеивают, освобождают от частиц же-
леза, сгущают и окончательно отжимают из него воду.
Просеивание пироксилина. Во время просеивания пироксилина
отделяются недостаточно измельченные частицы; их дополнительно
измельчают в голландерах. Пироксилиновую мезгу просеивают на
аппаратах, называемых «просейками». Один из типов просейки изо-
бражен на рис. 50. Просейка — чугунное корыто, в котором установ-
лены медные или бронзовые плиты с щелевидными каналами шири-
ной 0,5 м. Над бронзовыми плитами вдоль корыта медленно движется
108
DL Scientific Heritage of Russia
вперед и назад лоток с несколькими стоками. Масса пироксилина
вместе с водой из смесителя поступает в движущийся лоток и равно-
мерно распределяется по поверхности плит. Вполне измельченный
пироксилин, проходя через щелевидные отверстия этих плит, попа-
дает в корыто; из него по жолобу он передается на следующую опера-
цию. Осевшие же крупные частицы и примеси время от времени
Рис. 50. Просейка.
спускаются через штуцеры с клапанами в ловушку. Для предохране-
ния от оседания пироксилина на дне жолоба и от засорения щелей
по дну корыта проложены трубки с отверстиями, через которые по-
ступает сжатый воздух.
При тщательном соблюдении технологического процесса измель-
чения просеивание может не потребоваться.
Электромагнит. Пироксилин при транспортировке его по жолобу
на операцию сгущения попутно пропускают через пескоуловитель
и электромагнит для извлечения песка и частиц железа, которые
могли попасть в пироксилин вследствие истирания ножей голлан-
дера.
Электромагнит (рис. 51) представляет собой ряд вертикальных
стержней из мягкого железа. Нижние их концы опущены в жолоб,
а верхние закреплены в общей плите и снабжены катушками из мед-
ной проволоки; по ней проходит постоянный ток. Когда через катушки
проходит электрический ток, железные стержни намагничиваются
и нижними концами, опущенными в жолоб, извлекают мельчайшие
частички железа из протекающей по жолобу пироксилиновой мезги.
Сгущение пироксилина. Последней операцией в техническом
процессе производства пироксилина является отделение от него из-
бытка воды в отжимочных центрофугах.
Пироксилин, поступающий из смесителя, содержит 90—95%
воды, поэтому для более производительного использования центро-
фуг его сгущают, т. е. повышают его концентрацию.
Сгущение пироксилина в сгустителях ба-
рабанного типа дает возможность удалять избыток воды
непрерывно. Сгуститель барабанного типа (рис. 52) представляет со-
бой клепаный железный или медный барабан с закрытыми торцевыми
109
DL Scientific Heritage of Russia
стенками. Барабан пробит отверстиями диаметром 5 мм и покрыт
медной сеткой также с отверстиями, но значительно меньшими
(0,05 мм).
Барабан.опущен в я
III5I
ес, выложенный внутри медью,
свинцом
или алюминием, и вращается в подшипниках на горизонтальном валу
со скоростью 10—15 об/мин. В одной из торцевых стенок барабана
сделано отверстие для стока воды.
Рис. 51. Электромагнит.
Рис. 52. Сгуститель.
В нижней части ящика сделан клапан для стока пироксилина.
Пироксилин подается в ящик, и вода, содержащаяся в нем, проходит
через мелкие отверстия сетки; попадая в барабан, она отводится из
него в ловушку. Пироксилин, оставаясь в ящике с небольшим коли-
чеством воды, непрерывно стекает через соответствую
клапан
||Ю1$
в ажитатор.
Концентрация массы после сгущения в барабанных сгустителях
достигает 15%.
Сгущение пироксилина путем отстаива-
ния. Пироксилин загружают в специально предназначенные для
этой цели лаверы или в ажитаторы, где он отстаивается.
Отстоявшуюся воду сливают, используя для этого сифонирующие
приспособления; затем пироксилин взмучивают и подают на отжим
Heritage of Russia
в центрофуги. Таким путем концентрацию массы удается довести
до 13—15%.
—•---/ООО —
Рис. 53. Ажйтатор.
Рис. 54. Отжим пироксилина.
Ажитатор. Пироксилин по удалении из него воды отливными
барабанами или сифониро-
ванием самотеком подается
в центрофуги.
Для поддержания пиро-
ксилина во взмученном со-
стоянии и для поддержания
равномерной концентрации
его в воде перед спуском
в центрофуги применяются
специальные аппараты —
ажитаторы (рис. 53). Это —
вертикальные клепаные ци-
линдрические железные кот-
лы с мешалкой внутри,
насаженной на вертикальном
валу. Привод мешалки осу-
ществляется снизу, чтобы
смазка не попадала в ажитатор. Масса выпускается также снизу.
Каждый ажитатор соединен с общим массопроводом диаметром
150 мм; отводные каналы массопровода подводят пироксилин
к каждой центрофуге. Отводы снабжены кранами и рукавами; кон-
цы рукавов при наполнении центрофуги опускают в нее (рис. 54).
DL Scientific Heritage of Russia
111
Оцинкованная сталь-
ная к решк а.
Конус литой
стали
Смазочное отверстие
О
Корзина—___
УровенЬ пола
о
о
о
о
о
о
о
КаткодЬш
подшипник
НаруЖней
Железн ей-
коЖух
о
• о 0
• •
о о
• о
ь ° О
Т*
о 0
о 0
о—
о
о
о
о
о
Иосе
VSA
Шаровой
подпятник
д
о
о о
о о
о’о°
° о
° ° о
о О
Оф о °
9 ° л •
О О О о
о О
’•/о* О
’. О °
с * о
о о
о
о
о
о
о
о
о
О’
\Тормоз с подклад-
Непосредственно соединенней
!! --------п?
р Bb/додной L1
пола
Рис. 55. Водоотжимочная центрофуга.
Отжим пироксилина. Воду из пироксилина удаляют в во до отжи-
мочных центрофугах. Устройство их аналогично отжимочным центро-
фугам для «кислого» пироксилина (рис. 55). Отжимочные центрофуги
имеют индивидуальные моторы, которые насажены на вал корзины.
Чтобы вал не искривился при неравномерной загрузке центрофуги,
ее делают самобалансирующейся. Для этого центрофуги устанавли-
вают на трех пружинных стойках, которые выравнивают неравномер-
ность нагрузки.
Для упрощения обслуживания отжимочные центрофуги в послед-
нее время снабжают автоматическими пусковыми приспособлениями.
Диаметр корзин отжимочных центрофуг 1200—1500 мм; рассчи-
таны они на загрузку 80—100 кг пироксилина. Корзина вращается
со скоростью 750—1000 об/мин., в зависимости от диаметра. Корзина
имеет отверстия диаметром 3—4 'мм, поэтому для предохранения от
потерь пироксилина при отжиме внутренняя ее часть покрыта частой
медной сеткой, пришитой шпагатом к корзине через отверстия в ней.
Шов должен быть заложен в сторону, обратную вращению центро-
фуги, иначе сетка при очистке корзины от пироксилина деревянным
скребком неизбежно будет рваться.
Центрофуга, как было сказано выше, загружается из ажитатора
самотеком по трубам диаметром 150 мм. Перед этим ее пускают на
тихий ход; заполняют центрофугу до определенной метки на ко-
нусе. Рекомендуется перед загрузкой центрофуги уложить вдоль
нижнего ранта корзины кольцо из шпагата толщиной 5—6 мм.
После загрузки мотор включают на быстрый ход и через 25—35 мин.
(в зависимости от качества пироксилина и содержания в нем влаги)
мотор выключают. Затем деревянным скребком отделяют слой пи-
роксилина в нижней части корзины, захватывают конец шпагатного
кольца, отделяют от стенок корзины часть отжатого пироксилина
и выбирают ее медным совком.
Пироксилин собирают в плотные мешки, взвешивают и отправляют
в депо для хранения.
Приводим примерный режим работы центрофуги (в минутах):
Загрузка ..................... 5
Тихий ход..................... 2
Отжим на быстром ходу........30
Торможение.................... 2
Выгрузка...................... 5
Итого....... 44 мин.
После отжима в пироксилине остается 28—32% влаги.
Улавливание пироксилина. Во время промывок пироксилина,
в процессе сгущения его и отжима воды отработанная вода уносит
5—10% от веса изготовляемого пироксилина. Для улавливания этого
пироксилина все отработанные воды направляют в ловушки.
Отработанная вода из чанов горячей промывки направляется
в одну специально предназначенную ловушку, а из лаверов, сгу-
стителей, центрофуг — в другую.
113
Существуют различные типы ловушек. В простом случае ловушка
представляет собой бетонный бассейн прямоугольной формы, разде-
ленный вертикальными перегородками на несколько ячеек, сооб-
щающихся между собой посредством окон. Улавливание пироксилина
31$
в ловушках основано на осаждении его частиц при отстаивании.
Ловушки этой конструкции работают периодически. Их заполняют
отработанной водой, которая отстаивается в течение примерно су-
ток. Отстоявшуюся воду сливают, а осевший пироксилин направляют
на дополнительную стабилизацию.
Ловушечный пироксилин отличается от обыкновенного меньшим
содержанием азота и большой зольностью.
Приводим данные лабораторных испытаний ловушечного пиро-
ксилина в производстве пироксилина для винтовочных порохов.
Содержание азота. . .
Растворимость.......
Измельчение ........
Зольность ..........
Стойкость по Бергману
205—206 см3 NO
19,8-24,9%
58—67 см3
0,55—0,90%
1,83—2,18 см3
Ловушечный пироксилин промывают в лаверах 10 раз, отжимают
в центрофугах и добавляют к общим партиям пироксилина.
Хранение и транспортирование пироксилина. После отжима
в центрофугах пироксилин навешивают в мешки и отправляют на
хранение в депо.
В депо, здание которого строят из огнеупорного материала,
пироксилин хранят в больших деревянных ящиках — закромах,
рассчитанных на загрузку не менее одной большой партии.
Пироксилин поступает в депо хранения с содержанием 28—32%
влаги. Поэтому в здании температура должна быть не ниже 4°, чтобы
предохранить пироксилин от смерзания. Отапливать здание следует
нагретым воздухом, подаваемым вентиляторами из специального
помещения.
В летнее время для предупреждения высыхания пироксилина
следует принимать меры к тому, чтобы воздух в здании депо был
влажным.
Измельченный пироксилин хранят в закромах в виде плотно спрес-
сованных кусков, образовавшихся при отжиме в центрофугах.
Слежавшийся пироксилин при обезвоживании будет неравномерно
пропитываться спиртом, а следовательно, и неравномерно обезво-
живаться. Поэтому при отправке в пороховое производство пирокси-
лин протирают через медные сита-грохоты.
Протертый пироксилин точно навешивают в мешки и перевозят
в пороховое производство. При перевозке мешки с пироксилином
для защиты от загрязнения и действия солнечных лучей покры-
вают парусиной. ’ ?
Heritage of Russia
Требования, предъявляемые к пироксилину. По Фридлендеру
пироксилин, поступающий в пороховое производство, должен
отвечать требованиям, указанным ниже.
Содержание азота, %...........
Растворимость в спирто-эфире, %
Растворимость в спирте не более, %
Степень измельчения не более, см3
Зольность не более, %.........
Влажность не более, %.........
Стойкость
Проба Вьеля, час.:
красное окрашивание при
106,5° не менее ..........
бурые пары при 106,5° ....
повторная проба не менее . .
Проба Бергмана не более, см3
Проба Обермюллера не более,
мм........................
Пушечный
пироксилин
12,55—12,85
40—50
3
85
1,0
30
6
6,5
16
2,5
60
Винтовочный
пироксилин
12,85—13,1
25—30
2,5
75
1,0
30
6
6,5
16
3
75
ГЛАВА VI
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА В ПИРОКСИ-
ЛИНОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Пироксилиновое производство само по себе не представляет опас-
ности возникновения пожара или взрыва, так как пироксилин на про-
тяжении всего технологического процесса производства находится
во влажном состоянии. Однако при небрежном обращении с пирокси-
лином и несоблюдении правил ведения того или иного процесса не
исключена возможность возникновения пожара или взрыва.
Рассмотрим основные мероприятия по технике безопасности на
отдельных стадиях технологического процесса.
Разрыхление и сушка целлюлозы. Эти операции более других
опасны в пожарном отношении, поэтому необходимо соблюдать сле-
дующие мероприятия:
а) при сушке целлюлозы строго следить за температурой, не до-
пуская повышения ее выше установленного предела;
б) сушильный аппарат периодически очищать от пыли;
в) при разрыхлении целлюлозы на волчках и кардмашинах огра-
ждать все вращающиеся части сетками или футлярами;
г) следить, чтобы после чистки машин ограждения были постав-
лены на место и* барабан машины был закрыт крышкой.
Мастерская обязательно должна быть оборудована всеми не-
обходимыми противопожарными приспособлениями (пожарными кра-
нами, огнетушителями и дренчерными или спринклерными приспо-
соблениями), а также вентиляцией для удаления образующейся при
разрыхлении и сушке пыли.
Мешка кислот и нитрация. Работа с кислотами опасна в двух
отношениях: при ней возможны ожоги кислотами или смесью их и
115
DL Scientific Heritage of Russia
отравление парами азотной кислоты. Ожоги, причиняемые серной
кислотой, могут быть очень тяжелыми; если не принять своевременно
мер, эти ожоги оставляют глубокие и медленно заживающие раны.
Ожоги, причиняемые азотной кислотой, менее глубоки, чем при-
чиняемые серной кислотой, но азотная кислота при ожоге вызывает
сильное окисление наружных покровов кожи. На ткани одежды и
та, и другая кислота оказывает очень сильное разрушающее дей-
ствие. *
Пары азотной кислоты оказывают сильное отравляющее дейст-
вие на организм человека; достаточно около 0,6—1 мг их на 1 л воз-
духа, чтобы после дыхания им в течение 0,5—1 часа наступило
смертельное отравление.
В мастерской мешки кислот и нитрации необходимо:
а) снабжать рабочих для предохранения от ожогов резиновыми
передниками, галошами или резиновыми сапогами и перчатками,
а для предохранения от отравлений — противогазами;
б) всегда иметь чистый раствор соды для смывания кислоты в слу-
чае ожогов.
В мастерской должна быть мощная вытяжная вентиляция.
Стабилизация пироксилина и подготовка его к сдаче. Эти опера-
ции особенного вреда и опасности не представляют, но все же при
проведении их необходимо соблюдать известные меры предосторож-
ности. Например, всячески следует избегать просыпания пирокси-
лина; просыпанный пироксилин следует немедленно убирать. При
работе нельзя допускать сильных ударов металлических предметов
друг о друга, так как в результате этого могут получиться искры.
Ящики и мешки с пироксилином нельзя перетаскивать волоком по
полу, их следует переносить или перевозить. В каждом здании должен
быть особый ящик для пироксилиновых сметок. Собранные сметки не
следует накапливать в больших количествах; возможно чаще их
нужно отправлять на сжигание.
Перед пуском каждый аппарат необходимо тщательно осматривать,
строго следить за тем, чтобы все движущиеся (вращающиеся) части
механизмов были ограждены. После ремонта аппараты следует тща-
тельно промыть.
Несомненно, этим далеко не ограничиваются мероприятия по тех-
нике безопасности. В каждой мастерской имеется подробная инструк-
ция и перечень правил по технике безопасности, выполнение кото-
рых совершенно обязательно.
DL Scientific Heritage of Russia
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
КОЛЛОИДНЫЙ ПОРОХ НА ЛЕТУЧЕМ РАСТВОРИТЕЛЕ
(ПИРОКСИЛИНОВЫЙ ПОРОХ)
ГЛАВА VII
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОРОХА
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОРОХА
Общие замечания. Порох относится к метательным взрывчатым
веществам, которые в отличие от бризантных взрывчатых веществ
характеризуются небольшой скоростью разложения. Поэтому дав-
ление газов, образующихся при горении пороха, нарастает значитель-
но медленнее, чем при взрыве бризантных ВВ. По старой классифика-
ции пороха делят на дымные и бездымные, а бездымные в свою оче-
редь — на пироксилиновые и нитроглицериновые.
Однако такое деление неправильно. Обычно дымным порохом
принято называть смесь селитры, серы и угля, но и пироксилиновый
и нитроглицериновой пороха могут быть дымными, если в них вводят
инертные добавки. С другой стороны, бездымным порохом может быть
механическая смесь аммиачной селитры и угля.
Деление бездымных порохов на пироксилиновые и нитроглице-
риновые не отражает их действительной природы. Иногда в порохе
содержится очень немного нитроглицерина, и затруднительно отне-
сти данный порох к какой-либо группе. Кроме того, в качестве раст-
ворителя вместо нитроглицерина могут быть использованы другие
взрывчатые вещества. Такие пороха нельзя отнести ни к одной из
указанных групп.
Если при классификации порохов брать за основу их физико-
химическую природу, то все пороха можно разделить на две основ-
ные группы: а) пороха — механические смеси; б) по-
рохаколлоидные.
Коллоидные пороха в зависимости от характера растворителя,
на котором они изготовлены, можно разделить: а) на пороха на лету-
чем растворителе; б) пороха на труднолетучем растворителе; в) поро-
ха на нелетучем растворителе.
Пороха на летучем растворителе содержат 93—98% пироксилина.
Пироксилин относится к бризантным взрывчатым веществам, кото-
рые характеризуются очень большой скоростью разложения и разру-
117
DL Scientific Heritage of Russia
шительным, дробящим действием газообразных продуктов разложе-
ния. Для уменьшения бризантности и превращения в порох пиро-
ксилин обрабатывают растворителями. Сущность этого процесса со-
стоит в том, что пироксилин под действием того или иного раствори-
теля набухает и частично растворяется. Волокнистое строение пи-
роксилина при этом более или менее нарушается, и он превращается
в тестообразную пластичную массу, способную принимать любую
форму. Прп удалении же летучего растворителя эта масса уплот-
няется, превращаясь в твердую роговидную массу. Твердая роговид-
ная масса горит медленно, проявляя замечательную способность сго-
рать концентричными, параллельными слоями. Это и есть характер-
ная особенность коллоидных порохов, отличающая их от порохов—
механических смесей, в которых горение происходит одновременно
по всей массе, так как пламя в них проходит через мельчайшие
поры *. Способность бездымных порохов гореть параллельными слоя-
ми используют для того, чтобы, изменяя толщину горящего слоя,
регулировать время сгорания порохового заряда, а изменяя гео-
метрическую форму порохового зерна и химический состав пороха,
регулировать количество газов, образующихся в единицу времени.
В связи с этим оказалось возможным получить большие начальные
скорости снаряда при том же давлении пороховых газов и меньшем
весе заряда.
Влияние размеров и формы порохового зерна на характер его го-
рения изучает специальная наука — балистика, с основными поло-
жениями которой мы ознакомимся ниже.
Балистикой называется наука, изучающая движение и полет ар-
тиллерийского снаряда. Балистика делится на внешнюю и внутрен-
нюю. Внешняя балистика изучает полет снаряда от момента вылета
его из канала орудия до момента достижения им цели.
Внутренняя балистика изучает явления, происходящие в канале
орудия во время выстрела, движение снаряда по каналу орудия,
законы горения пороха, давления пороховых газов, образующихся
при горении, и т. д.
Зная внутреннюю балистику, зная, как влияет природа, размеры
и форма пороха на характер его горения, можно регулировать техно-
логический процесс производства так, чтобы порох отвечал предъяв-
ляемым к нему требованиям. Зная законы горения пороха, можно
подобрать сорт и размеры пороха так, чтобы сообщить снаряду тре-
буемую начальную скорость, не превышая давления, установлен-
ного для данного орудия.
Таким образом технология порохов тесно связана с внутренней
балистикой, изучение которой должно предшествовать изучению
технологии порохов.
Основные положения внутренней балистики. Решающую роль
во внутренней балистике играет порох, химическая энергия которого
при выстреле почти мгновенно преобразовывается в кинетическую
* Пороха—механические смеси при плотности 1,8 и выше также обла
дают свойством гореть параллельными слоями.
Jc^^ientific Heritage of Russia
энергию. Поэтому главное внимание должно быть обращено на изу-
чение закона образования газов при горении пороха в канале орудия
в момент выстрела.
Горением пороха называется процесс распространения реакции
горения внутри зерна пороха. Характер и скорость этого процесса
зависят от давления, при котором происходит горение, а также от
плотности и состава пороха.
Установлено, что скорость горения пороха находится в прямой
зависимости от давления. Шмиц опытами в манометрической бомбе
установил следующую зависимость:
у = Vf,
где Уг — скорость горения пороха при атмосферном давлении;
Р—давление, при котором происходит горение.
Детальные исследование этой зависимости показали, что это
уравнение справедливо только для таких зерен, которые при горении
не разрушаются, а имеют постоянную величину горящего слоя.
Для пороха, не удовлетворяющего этим условиям, Вьель предло-
жил другую формулу, выражающую зависимость скорости горения
от давления:
V = v,.p\
где 7 — показатель степени, зависящий от природы пороха. Для
порохов — механических смесей = 0,33—0,5; для коллоидных
порохов на летучем растворителе у = 0,67—0,93.
Влияние плотности на скорость и характер горения наиболее
характерно проявляется при горении порохов — механических сме-
сей. При плотности 1,64 этот порох при сгорании рассыпается и время
сгорания его почти не зависит от размеров зерен. С увеличением плот-
ности до 1,70—1,72 зерна разрушаются под давлением медленнее
п, наконец, при плотности 1,8 и более порох не рассыпается, а сгорает
концентрическими слоями.
Коллоидные пороха, обладая большой прочностью и эластич-
ностью, не пропускают газов, и горение их происходит по повер-
хности. Они отличаются и большей однородностью, чем пороха —
механические смеси, поэтому за одинаковые промежутки времени
коллоидные пороха во всех точках поверхности сгорают на одинако-
вую глубину, т. е. концентрическими слоями.
То, что горение пороха происходит параллельными слоями, под-
тверждается опытами, а также и тем, что иногда при стрельбе
коллоидными порохами из канала ствола орудия выбрасываются не-
догоревшие зерна, сохранившие свою первоначальную форму. Эти
опыты и наблюдения послужили основой для создания теории горе-
ния коллоидных порохов в замкнутом объеме. Основоположником
ее был изобретатель бездымного пороха французский химик Вьель.
Он выдвинул следующие положения: 1) порох в замкнутом объеме
воспламеняется мгновенно; 2) горение порохов идет параллельными
слоями с одинаковой со всех сторон скоростью. Эти два положения
приг
аются и до сих пор, правда, с некоторыми допущениями.
119
DL Scientific Heritage of Russia
Правильность теории Вьеля доказать весьма легко. Если в замкну-
том объеме сжигать при одной и той же плотности заряжания два
одинаковых по химическому составу пороха с одинаковой формой
зерен, но разных размеров, то отношение времени их полного сгора-
ния будет таким же, как отношение их размеров. Например, если один
заряд состоит из пластинок 3 X 30 х 30 мм, а второй 1 х 10 х 10 мм,
то время их горения относится как 3:1.
Вьель вывел этот геометрический закон из опытов над ленточными
пироксилиновыми порохами. По мере развития техники формы по-
рохов стали усложняться. Появились трубчатые пороха с довольно
широким каналом, а затем пороха прогрессивной формы (американ-
ские с 7 и 19 каналами, пороха Максима-Шинхауза с трапецевидными
каналами, пороха Киснемского). К этим порохам также был приме-
нен геометрический закон горения Вьеля. Но одноканальные и много-
канальные пороха горят иначе, чем ленточные пироксилиновые по-
роха. Поверхность порохов с каналами испытывает внутри и снаружи
неодинаковое давление *, а следовательно, горение таких порохов,
особенно с длинными и узкими каналами, идет не равномерно: в ка-
налах горение происходит быстрее, чем на наружной поверхности.
Кроме формы пороха, на закон горения влияют и другие факторы:
неоднородность состава и линейных размеров пороха, плотность за-
ряжания ит. д.
Таким образом геометрический закон не отражает действительной
картины и является только первым приближением.
Понятие о прогрессивности горения пороха. Явление выстрела
представляет собой процесс почти мгновенного преобразования хими-
ческой энергии пороха в кинетическую. Использование энергии,
освобождающейся при сгорании порохового заряда, сводится к ис-
пользованию давления газообразных продуктов разложения.
С .воспламенением пороха в зарядной камере начинается процесс
горения, сопровождающийся выделением газообразных продуктов.
Так как в начале горения некоторое время объем остается постоян-
ным, то давление газов быстро возрастает. Когда оно достигает 250—
300 ат, снаряд начинает медленно перемещаться, врезаясь ведущим
пояском в нарезы ствола.
Затем скорость снаряда быстро увеличивается, а вместе с этим
увеличивается и объем заснарядного пространства. Но увеличение
пространства за снарядом в конце горения происходит гораздо быст-
рее, чем увеличение количества выделяющихся от горения пороха
газов. Поэтому давление пороховых газов, достигнув некоторого
максимума Ртах, начинает падать. Это падение продолжается до вы-
лета снаряда из канала орудия.
Кривые нарастания давления пороховых газов и скорости снаряда
приведены на рис. 56. Площадь, ограниченная кривой давлений и
осями координат, выражает собой работу пороховых газов.
♦ Серебряков, Внутренняя балистика, Госхимтехиздат, 1933,
стр. 128.
DL1Жntific Heritage of Russia
Рассматривая различные кривые давления пороховых газон
(рис. 57), видим, что снаряду можно сообщить одну и ту же начальную
скорость при различных максимальных давлениях, если площади,
ограниченные этими кривыми, равны между собою. Например, кри-
вые I и II ограничивают равные площади, а следовательно, и выра-
жают одинаковую работу пороховых газов при различных макси-
мальных давлениях. Большего внимания заслуживает кривая П\
при меньшем максимальном давлении Ртах она выражает ту же ра-
боту, что и кривая /, имеющая большее значение Ртах- Поэтому
при стрельбе порохом, давления которого характеризуются кри-
вой II, можно использовать орудия с более тонкими стенками и
меньшей прочностью, чем при стрельбе порохом, горение которого-
характеризуется кривой /.
Рис. 56. Кривые давления порохо-
вых газов и скорости снаряда.
Рис. 57. Кривые давления
газов при горении:
I—дегрессивных и 17-—прогрессив-
ных порохов.
Так как характер нарастания давления определяется качествами
применяемого пороха, то желательно готовить такие пороха, кото-
рые производили бы необходимую работу при возможно меньшем
максимальном давлении.
Чтобы пороха при сгорании в канале орудия давали наименьшие
максимальные давления, необходимо, чтоб они в процессе сгорания
в каждую последующую единицу времени выделяли все возрастаю-
щее количество газообразных продуктов. Такие пороха называются
прогрессивно горящими. Пороха, выделяющие за рав-
ные промежутки времени уменьшающиеся количества газообразных
продуктов, называются дегрессивно горящими.
Прогрессивность горения пороха достигается двумя путями:
1) приданием пороху такой формы, которая при сгорании его уве-
личивает горящую поверхность, почему увеличивается и количество-
образующихся в единицу времени газов;
2) приданием пороху таких свойств, которые замедляли бы ско-
рость горения вначале и увеличивали в конце.
В зависимости от формы пороха при горении его могут быть три
случая:
DL Scientific Heritage of Russia
121
Первый случай. Поверхность пороха при горении убывает:
А<1
где S — поверхность пороха в конце горения; 50 — поверхность по-
роха в начальный период горения.
Второй случай. Поверхность пороха при горении остается
постоянной:
Третий случай. Поверхность пороха при горении увели-
чивается:
о
Отношение 4г называется характеристикой геометрической про-
грессивности, или прогрессивностью формы.
ДегрессиВнЬ/е порота
Прогрессивнее порота
Рис. 58. Дегрессивные и прогрессивные пороха.
Пороха, у которых поверхность при горении убывает, называются
дегрессивными, пороха, у которых поверхность при горении
остается постоянной, называются порохами с постоян-
ной поверхностью и пороха, поверхность которых при
горении увеличивается,—п регрессивными.
К дегрессивным формам пороха относятся: шарообразная* *, куби-
ческая а, ленточная б и трубчатая в (рис. 58). Отношение поверхности
горения их в конце к поверхности горения вначале
К порохам с постоянной поверхностью горения можно отнести
трубчатые пороха, если допустить, что трубка не будет гореть с тор-
цов, т. е. длина ее будет оставаться постоянной. Так например,
полная поверхность трубки 50 (рис. 59) до горения при неизменяемой
длине Lq будет:
50 = 2^7? • Lq + 2кг = 2-£0(7? + г).
* На рисунке не указано.
A^^ientific Heritage of Russia
Если через некоторое время порох снаружи и изнутри сгорит на
одну и ту же толщину е, то новая поверхность при той же длине
трубки будет:
S = 2^ (R — е) Lo + 2~ (г 4- е) LQ —
= 2vLQ(R — е + г + е) = 2r.L0 (R + г),
т. е. величина поверхности почти не изме-
нится, так как убывание наружной поверх-
ности компенсируется приращением внутрен-
ней, увеличивающейся на ту же величину.
К прогрессивно горящим порохам отно-
сятся американские зерненые с 7 каналами,
порох Уолша, Киснемского и др. (рис. 58).
Наличие одного канала, каких бы он нп
Рис. 59. Схема горения
трубчатого пороха.
был размеров, в цилиндрических порохах
компенсирует убыль наружной поверхности. Несколько каналов
дают уже приращение поверхности при горении. На этом прин-
ципе построено американское зерно с 7 каналами (рис. 58, г).
Центральный канал в нем компен-
------------------сирует убывание наружной поверх-
ности, а остальные 6 каналов, распо-
/у>\ ложенные по окружности в углах
правильного вписанного шестиуголь-
а I---------------11 ника, дают при горении приращение
поверхности. Это приращение покры-
вает уменьшение ее, происходящее
от укорачивания длины трубки при
горении с торцов.
Однако эти пороха прогрессивно
сгорают только на 85%; на 15% они
сгорают дегрессивно, с убыванием
поверхности.
На рис. 60, а видно, что горение
из центра каналов распространяется
по концентричным окружностям;
Рис. 60. Схема горения амери- когда горящие поверхности встре-
канского и фигурчатого пороха, тятся и свод е сгорит во всех направ-
а—американский, б—фигурчатый. лениях, зерно распадается на 12 лу-
чинок — 6 внутренних меньших и
6 наружных больших. Эти лучинки в дальнейшем сгорают с убыва-
нием поверхности, т. е. дегрессивно.
О
Для семиканального зерненого пороха — = 1,38.
^0
Чтобы уменьшить величину дегрессивного горения, была пред-
ложена фигурчатая форма* пороха (рис. 58, д).
Из схемы (рис. 60) видно, что продуктов распада при сгорании
пороха этой формы получается значительно меньше, чем у обыкно-
* Порох Уолша.
DL Scientific Heritage of Russia
123
венного американского зерна. Фигурчатый порох, как показывают
расчеты, на 94% сгорает прогрессивно.
Инж. Киснемский предложил для пороха форму зерна в виде
призмы (бруска) квадратного сечения с квадратными же каналами
(рис. 58, ж)-
По геометрическому закону горения такой порох должен гореть
параллельными слоями, и горение его должно закончиться без рас-
пада зерна. Однако квадратный канал при горении не сохраняет сво-
ей формы. Из углов квадрата горение распространяется с такой же
скоростью, как по нормали к стороне, т. е. по радиусам. Поэтому,
когда горящие
Рис. 61. Схема
горения пороха
Киснемского.
поверхности встретятся, между каналами останутся
частицы с сечением в форме ромбов (рис. 61). Порох
Киснемского прогрессивно сгорает приблизительно
на 90%.
Для устранения явления распада была предло-
жена форма пороха наподобие формы пороха Киснем-
ского, но в виде цилиндров с каналами трапецеи-
дального сечения (рис. 58, е), однако и эта форма не
устраняет распада зерна.
Были предложены и так называемые бронирован-
ные пороха, наружная поверхность которых брони-
руется особым составом, предохраняющим ее от
горения. Предполагалось, что такие пороха должны
гореть только изнутри и, следовательно, поверх-
ность горения их должна постоянно возрастать. Но способа надеж-
ной бронировки до сих пор не разработано, и эти пороха практи-
ческого значения не имеют.
Прогрессивность горения пороха можно обеспечить, изменяя ско-
рость горения различных слоев порохового зерна. Этого достигают
флегматизацией пороха. Она заключается в том, что порох обраба-
тывают особыми веществами, которые, проникая на некоторую глу-
бину зерна, делают эту часть его медленно горящей.
Вначале флегматизированный порох горит медленно, выделяя не-
много газов, затем скорость горения возрастает, и количество газов
соответственно увеличивается, поэтому нарастание давления в начале
горения происходит менее интенсивно. Максимум давления при этом
значительно меньше, чем в случае горения нефлегматизированного
пороха.
При горении прогрессивных порохов кривая давления пороховых
газов возрастает не так резко, как при горении дегрессивных, потому
что в начале горения прогрессивные пороха образуют меньше газо-
образных продуктов, чем в конце горения. В случае горения дегрес-
сивных порохов при движении снаряда давление резко падает, так
как вместе с увеличением объема заснарядного пространства умень-
шается выделение газообразных продуктов. При горении прогрес-
сивных порохов давление газов падает не так резко, так как одно-
временно с увеличением объема заснарядного пространства увеличи-
вается и выделение газов.
DL^Cfentific Heritage of Russia
Таким образом,применяя прогрессивные пороха, можно получить
ту же работу и те же начальные скорости снаряда, что п при горении
дегрессивных порохов, при меньших максимальных давлениях(Ртах).
На характер давления, кроме формы, влияют п размеры пороха,
главным образом толщина горящего свода. Горящим сводом назы-
ваются толщина стенок трубки, толщина ленты, расстояние между
двумя соседними каналами (в многоканальном порохе), обозначае-
мые через 2с0. Размеры зерен пороха для той или иной артиллерий-
кой системы приближенно можно определить теоретически (путем
расчета). Окончательно же эти размеры определяются практическим
путем. Для каждой системы орудия толщина горящего свода поро-
хового зерна или порохового элемента должна соответствовать опре-
деленной величине. Всякие отклонения влияют на величину нараста-
ния кривой давления. При толщине горящего свода меньше требуе-
мой порох сгорит быстрее и давление пороховых газов получится
больше допускаемого, и, наоборот, при толщине горящего свода
больше требуемой порох при выстреле полностью не сгорит и будет
выброшен из канала орудия.
Опытным путем была установлена зависимость изменения вели-
чины давления и начальной скорости от изменения толщины поро-
ховых лент. Зависимость эта выражается формулами:
= 4 $V = 1-V--
о е ’ Зе
Таким образом, придавая пороху определенные формы и размеры,
можно регулировать величины давления и начальных скоростей,
т. е. управлять явлением выстрела.
ХИМИЧЕСКАЯ ОСНОВА ПОРОХА
Источником потенциальной энергии, которая при сгорании по-
роха освобождается и производит определенную работу, является
пироксилин. Как известно, изготовляются различные типы пирокси-
линов, содержащие различное количество азота и обладающие раз-
личной степенью растворимости в спирто-эфирном растворителе.
Для изготовления порохов на летучем растворителе применяются:
1) смесьевой пироксилин, составленный из пироксилинов № 1 и № 2
в определенном соотношении, и 2) пироколлодий- Для изготовления
порохов на труднолетучем и нелетучем растворителе применяется
низкоазотный пироксилин — коллоксилин.
Выбор пироксилина для того или ного типа пороха определяется
содержанием азота в пироксилине и его растворимостью. Желательно
было бы для изготовления порохов применять пироксилин с воз-
можно большим содержанием азота; это дало бы возможность увели-
чить силу пороха и уменьшить заряд, сохранив балистические каче-
ства. Тогда стоимость выстрела значительно уменьшилась бы.
Но приготовлять порох из одного высокоазотного пироксилина
не удается; он очень слабо растворяется, а следовательно, и плохо
желатинизируется в спирто-эфирной смеси.Это вынуждает применять
125
DL Scientific Heritage of Russia
или смесьевой пироксилин, или пироколлодийный. Смесьевой пи-
роксилин для изготовления пороха применяют во Франции, Румы-
нии, Бельгии и ряде других стран. Пироксилин пироколлодийного
типа применяют в широких масштабах в США.
Применяя смесьевой пироксилин, можно регулировать свойства
пороха, изменяя в более широких пределах содержание азота путем
подбора пироксилинов № 1 и № 2.
Пороха, изготовляемые из пироколлодийного пироксилина, об-
ладают несколько меньшей силой вследствие меньшего содержания
в них азота, чем пороха, изготовляемые из смесьевого пироксилина.
Для превращения пироксилина в коллоидное состояние служат
различные растворители. Применяют летучие, труднолетучие и неле-
тучие растворители. Летучесть растворителя имеет чрезвычайно
большое значение.
Пороха, изготовленные на летучем растворителе, отличаются
балистическим непостоянством. По мере улетучивания в процессе
хранения остаточного растворителя давление в канале орудия и ско-
рость снаряда при стрельбе таким порохом все время будут изме-
няться *. Поэтому с точки зрения • балистического постоянства по-
роха лучшими являются нелетучий, а за ним — труднолетучий
растворители.
Помимо деления растворителей на летучие и нелетучие, они де-
лятся еще на активные и инертные. Первые, входя в состав пороха,
увеличивают его силу, вторые уменьшают.
Таким образом, применяя тот или иной растворитель для желати-
низации, тем самым уже предопределяют свойства пироксилина.
Уксусноэтиловый эфир СН3—СОО—С2Н5 растворяет все виды
нитроклетчаток. Этот растворитель первоначально, с изобретением
Вьелем бездымного пороха, в широких размерах употребляли во
Франции, Германии и других странах. Но вскоре он был заменен
другими растворителями.
Пороха, изготовляемые с уксусным эфиром, отличались малой
химической стойкостью, потому что этот эфир, как и всякий слож-
ный эфир, в присутствии воды разлагается на спирт и кислоту:
СН3-СОО-С2Н5+Н2О=СН3-СООН+С2Н5ОН.
Выделяющаяся при омылении уксусного эфира кислота и является
причиной химической нестойкости пороха.
Ацетон СН3—СО—СН3 так же, как и уксусный эфир, растворяет
нитроцеллюлозу всех степеней нитрации. Ацетон применяют для
фабрикации специальных порохов из высокоазотного пироксилина.
Для порохов обычного типа ацетон из-за его дефицитности и сравни-
тельно высокой стоимости не применяют.
Нитроглицерин C3H5(ONO2)3 в качестве растворителя впервые
применил Нобель. Этот труднолетучий растворитель пригоден только
для низкоазотных нитроцеллюлоз — коллоксилина и пироксилина
* С уменьшением количества растворителя в порохе увеличивается сила
пороха, а следовательно, и давление в канале ствола, и скорость снаряда.
D^^^ientific Heritage of Russia
№ 2. Высокоазотный пироксилин в нитроглицерине не растворяется-
Пороха, изготовляемые на этом растворителе, обладают большой си-
лой и балистическим постоянством. Существенным недостатком этого
растворителя является то, что пороха, изготовленные на нем, вызы-
вают сильную эрозию канала орудия.
Спирт и эфир в отдельности не растворяют нитроцеллюлозы, сме-
шанные же в определенном соотношении, они являются одним из луч-
ших ее растворителей. Оптимальной растворяющей способностью
обладает спирто-эфирная смесь при соотношении спирта к эфиру
1:2. При изменении этого соотношения ее растворяющая способность
уменьшается. Спирто-эфирная смесь хорошо растворяет пироксилин
№2, а пироксилин№1 внейтолько набухает. Эту смесь широко при-
меняют при фабрикации коллоидных порохов на летучем раствори-
теле.
Пироксилин растворяют также ароматические нитропроизводные:
нитробензол, нитропроизводные толуола, тринитроанизол и другие.
Эти соединения относятся к нелетучим или труднолетучим раствори-
телям; пороха, изготовленные на них, не изменяют во время хранения
своих балистических свойств. Но, несмотря на такие преимущества,
эти растворители мало применяются, так как производство пороха
с их применением связано с известными затруднениями (трудность
желатинизации и выпрессовывания).
Пироксилин не представляет собой вещества с неограниченной хи-
мической стойкостью. Соответственно и порох,изготовленный из него,
под влиянием различных условий подвергается медленному химиче-
скому распаду. Стойкостью пороха определяется продолжительность
срока службы его. Чем большей стойкостью обладает порох, тем бо-
лее долгое время можно его хранить и тем более безопасен он в обра-
щении. Химическая стойкость порохов — один из важнейших вопро-
сов, стоящих перед пороховой промышленностью.
На химическую стойкость порохов прежде всего влияют условия
их фабрикации, а также растворители, стабилизаторы, различные
примеси, воздух (окисление), влажность и температура среды, со-
прикосновение с другими веществами и т. п.
Разложение пороха заключается в распаде молекулярного ком-
плекса нитроцеллюлозы, в результате чего образуются менее нитро-
ванные соединения. Одновременно происходит выделение окиси
азота NO, которая, окисляясь, образует двуокись NO2- В присут-
ствии влаги образующиеся в результате разложения окислы азота
превращаются в азотную и азотистую кислоты, которые разлагают
пироксилин. Чтобы предохранить порох от разложения, необхо-
димо выделяющиеся окислы азота и образующиеся азотную и азоти-
стые кислоты нейтрализовать. Для этого в состав пороха вводят
специальные вещества — стабилизаторы. Стабилизаторы
удлиняют жизнь пороха. Однако их полезная роль кончается раньше,
чем порох достигнет полного разрушения.
Стабилизаторы должны быстро поглощать выделяющиеся при
разложении пороха окислы азота, а также азотистую и азотную кис-
лоты. Стабилизаторы не должны обладать сильно выраженными
127
DL Scientific Heritage of Russia
•основными свойствами, при которых возможно омыление пирокси-
лина; не должны производить на составные части пороха ни окисляю-
щего, ни восстанавливающего действия, а также не должны сильно
влиять на балистические свойства пороха. Вступая в соединение
с продуктами разложения пироксилина, стабилизаторы не должны
«образовывать таких веществ, которые в свою очередь способны всту-
пать с ними в соединение. Стабилизаторы должны растворяться в
растворителе, для того чтобы они могли равномерно распределяться в
пороховой массе. И, наконец, стабилизаторы должны быть нелету-
чими.
Вьелем во Франции в 1897—1898 гг. в качестве стабилизатора
был предложен амиловый спирт С5НиОН. Вследствие высокой тем-
пературы кипения (132°) его можно вводить в порох в относительно
большом количестве (1—4%), не опасаясь слишком заметного испаре-
ния. Если в пороховую массу было введено 2% амилового спирта,
такой порох сохраняется в течение 15 лет без признаков какого-
либо разложения.
Амиловый спирт частично раскисляет окислы азота и частично
вступает с ними во взаимодействие, образуя азотнокислые эфиры.
Недостатком этого стабилизатора является то, что его нитрат,
как и нитраты других спиртов, малостойкий и легко окисляется.
Образующийся в порохе амилнитрат превращается при окислении
воздухом в валериановую кислоту и окислы азота, ускоряющие
разложение пороха. Поэтому амиловый спирт в качестве стабили-
затора в настоящее время не применяют.
Дифениламин С6Н5—NH—С6Н5 в качестве стабилизатора был
запатентован Нобелем в 1889 г.
Как и все амины, дифениламин имеет слабо выраженные основ-
ные свойства. Стабилизирующее его действие основано на том, что
он легко присоединяет нитрогруппы NO2. Как вторичный амин, ди-
фениламин при действии на него азотистой кислоты образует
С Н
нитрозосоединение q6jj5>N—NO, которое при нагревании легко
теряет нитрозогруппу NO. Группа NO2, присоединяясь к молекуле
.дифениламина, последовательно дает следующие соединения:
1. Нитрозонитродифениламин
с6н5ч
\N—NO,
с6н4/
xno2
который переходит в мононитродифениламин:
с6н5
>NH
C6H
xno2
DL’^teientific Heritage of Russia
2. Мононитродифениламин, присоединяя группу NO2, переходит
в динитродифениламин:
с6н5ч
о 0\
>NH
СвН/
\no2),
3. Динитродифениламин переходит в тринитродпфенпламин:
сбн5
)NH
сбн2(
\NO2)3
Тринит родифенил амин — продукт последней степени нитрации. Та-
ким образом одна молекула дифениламина может присоединить к себе
три группы NO2. Продукты взаимодействия дифениламина с окислами
азота — стойкие вещества, не действующие на порох. Стойкость по-
роха сохраняется до того момента, пока дифениламин не подвергся
полному химическому превращению.
Дифениламин, в отличие от амилового спирта, не дает с продук-
тами разложения пороха соединений, оказывающих вредное дейст-
вие на него.
Дифениламин изменяет свою окраску в зависимости от степени
его нитрации. Это дает некоторую возможность непосредственно на-
блюдать за относительной стойкостью пороха. Правда, заключение
о стойкости по таким наблюдениям иногда может быть ошибочным,
так как окраска очень чувствительного дифениламина и его производ-
ных может измениться под действием солнечного света, окисления
и безвредных примесей.
За изменением дифениламина в порохе можно наблюдать также
по результатам качественных цветных реакций.
В качестве стабилизующих веществ применяются также моче-
вина и ее производные. Наиболее часто употребляют диэтилдифенил -
мочевину и диметил дифенил мочевину, называемые иначе централи-
том № 1 и централитом № 2.
Стабилизующее действие централита связано со способностью
его подвергаться гидролизу в присутствии кислоты с образованием
моноэтил анилина:
+Н2О=2СвН5—nh-c2h5+co2.
По мере образования в порохе кислот централит гидролизуется,
давая основание, нейтрализующее кислоту. При взаимодействии
П. И. Воробьев—114—9 129
DL Scientific Heritage of Russia
моноэтиланилина с кислыми продуктами распада образуется этил-
фенилнитрозамин:
/Н /NO
CeH5-N< +hno2=c6h5-n< +н2о.
СбН5 СбН5
К недостаткам этого типа стабилизаторов относится образование из
них по указанной выше реакции газообразных продуктов, выделение
которых увеличивает пористость пороха. В качестве стабилизатора
централит применяется при фабрикации порохов, содержащих ни-
троглицерин.
Для уменьшения скорости горения наружных слоев пороховых
зерен порох обрабатывают особыми веществами — ф легматиза-
торами. Флегматизаторы должны быть веществами медленно го-
рящими. Сами по себе или будучи растворенными в каком-нибудь
растворителе, они должны образовывать с порохом коллоидный ком-
плекс. Флегматизаторы не должны быть летучими и не должны обла-
дать кислыми, а также сильно выраженными основными (щелочными)
свойствами. Кроме того, флегматизаторы не должны влиять на хими-
ческую стойкость пороха.
Обычно применяемые флегматизаторы представляют собой орга-
нические соединения, бедные кислородом.
Наиболее распространенным флегматизатором является камфара—
органическое соединение из группы циклических терпенов.Молекула
камфары имеет только один кислородный атом на 10 углеродных и
16 водородных атомов, и поэтому она в соединении с порохом является
хорошим флегматизатором. Единственным ее недостатком является
летучесть, которая обусловливает балистическое непостоянство по-
роха. В качестве флегматизаторов были использованы также цен-
тралиты, нитропроизводные ароматических углеводородов и другие
нелетучие продукты, имеющие малую скорость горения.
Флегматизатора, полностью удовлетворяющего всем требованиям,
пока еще не найдено. Различные страны для флегматизации при-
меняют различные вещества.
ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОХА
НА ЛЕТУЧЕМ РАСТВОРИТЕЛЕ.
Пироксилин. Для изготовления пороха на летучем растворителе
применяют смесьевой пироксилин — смесь пироксилинов № 1 и №2.
К этому пироксилину предъявляются определенные требования
(стр. 115), которые обусловливают качество пороха.
Содержание азота в пироксилине обусловливает силу
пороха. Из опытных данных известно, что каждому проценту азота
в пироксилине соответствует приблизительно 100 калорий тепла.
Отсюда следует, что с увеличением содержания азота в пироксилине
увеличивается содержание энергии в порохе и его сила.
Степень растворимости пироксилина в
спирто-эфирной смеси определяется содержанием в нем азота и спо-
собностью его к желатинизации обычно применяемым растворителем.
130
DL Scientific Heritage of Russia
При уменьшении растворимости пироксилина способность его к же-
латинизации спирто-эфирной смесью понижается, а при увеличении
снижается содержание азота.
Растворимые в спирте вещества представляют собой нестойкие
примеси. Присутствие их в пироксилине нежелательно, так как они
понизят стойкость пороха. Большое содержание их затрудняет про-
цесс обезвоживания пироксилина; они закупоривают отверстия
центрофуги и затрудняют выход спирта.
Степень измельчения обусловливает качество жела-
тинизации пороховой массы. Чем мельче пироксилин, тем лучше
будет происходить желатинизация.
Зола не участвует в горении, она является балластом, умень-
шающим силу пороха, что увеличивает вес- заряда.
Влажность пироксилина влияет на расход спирта при обез-
воживании. Чем больше влаги содержит пироксилин, тем больше
требуется спирта на его обезвоживание.
Химическая стойкость пироксилина об-
условливает химическую стойкость пороха.
Этиловый спирт. Он применяется для обезвоживания и желати-
низации пироксилина. Этот спирт получают из крахмалсодержащих
веществ — картофеля, хлебных зерен и т. п. Спирт-сырец — слож-
ная смесь из этилового спирта (88—92%), воды и различных приме-
сей (около 1%). Несмотря на малое количество примесей, они сильно
влияют на качество спирта. К числу этих примесей относятся: 1) аль-
дегиды (ацетальдегид, фурфурол); 2) эфиры (метилацетат, этилаце-
тат и др.); 3) высокомолекулярные спирты, или сивушные масла
(пропиловый, изопропиловый, бутиловый, изобутиловый и т. д.).
В пороховом производстве применяют исключительно очищен-
ный, т. е. ректифицированный спирт.
Спирт-сырец ректифицируют в специальных колонках системы
Барбе или Гильома. В результате получается спирт, содержащий
до 97% (объемных) спирта.
Этиловый спирт — безцветная легкоподвижная жидкость, густею-
щая при очень низких температурах. Удельный вес абсолютного,
т. е. безводного, спирта при 0° 0,806, при 15° 0,794. Удельный вес
спирта зависит от содержания в нем воды (приложение 2).
Температура кипения абсолютного спирта при р = 760 мм в сред-
нем около 78°,3. Температура замерзания — 114°.
Теплота испарения спирта при 0° 229 кал, при 78° 202,4 кал.
Этиловый спирт — хороший растворитель смол, жиров, эфиров.
Сам он хорошо растворяется в воде с образованием гидратов, со сжа-
тием и с выделением тепла.
Этиловый спирт энергично притягивает воду, поэтому безводный
спирт после его сушения следует хранить в запаянных сосудах, иначе
за счет влаги воздуха очень быстро образуется трудноразрушаемый
гидрат.
Из-за сжатия, происходящего при растворении спирта в воде,
нельзя установить количество спирта в смеси с водой непосредст-
венно определением удельного веса смеси; удельный вес в этом слу-
DL Scientific Heritage of Russia
131
чае не является средним показателем для обоих компонентов. Только
после специальных работ Гей-Люссака, Траллеса, Менделеева и дру-
гих явилась возможность составить эмпирические таблицы, показы-
вающие, какому процентному содержанию безводного спирта соот-
ветствует раствор данного удельного веса.
Для определения процентного содержания спирта в каком-либо
растворе применяют особые ареометры-спиртометры. Спиртометры
Рихтера показывают весовые отношения, спиртометры Траллеса
и Гей-Люссака — объемные; показания тех и других спиртометров
относятся к строго определенной температуре.
На пороховых заводах распространен метод определения концен-
трации спирта спиртометром Траллеса со шкалой, приведенной
к 15°,5.
Концентрация спирта, найденная по спиртометру Траллеса,
а также Гей-Люссака, выражается в градусах.
В производстве приходится пользоваться спиртом различной
крепости, и так как ценным продуктом, по существу, является абсо-
лютный спирт, то все расчеты ведут в градусах или в килограммах
абсолютного алкоголя.
Для перевода одних единиц измерения в другие пользуются сле-
дующими соотношениями: 1° соответствует 1/100 ведра*, 1л абсолют-
ного спирта соответствует 8°,13 или 0,794 кг. Отсюда 1° абсолютного
спирта соответствует 0,0975 кг, а 1 кг соответствует 10°,256.
Пример 1. Определить объем 96° спирта в ведрах и в литрах, если общее
количество его равно 10 000°.
1 ведро 96° спирта соответствует 96°, следовательно, 10 000° будет содер-
жать 10 000 : 96 = 104 ведра, или 104 • 12,3 = 1279,2 л.
Пример 2. Определить содержание абсолютного спирта в градусах и
в килограммах в 3600 ведрах 95°, 5 спирта.
1 ведро соответствует 95°,5 спирта, а 3600 ведер 'будут содержать
3600 • 95,5 = 343 800°, или 343 800 • 0,0975 = 335 205 кг.
Спирт-ректификат, поступающий в пороховое производство,
должен представлять собой прозрачную бесцветную жидкость и удо-
влетворять требованиям ОСТ 116. Концентрация спирта должна
быть не ниже 96% по объему. Он должен выдержать пробу Саваля
и пробу Ланга (не меньше чем в течение 20 мин.). В нем не должно
быть более 0,002% альдегидов и более .0,003% сивушных масел, слож-
ных эфиров должно быть не более 50 мг в 1 л. Фурфурола в спирте
совсем не должно быть. Нелетучего остатка допускается не более
0,01%. Реакция спирта не должна быть кислой.
Спирт высокой концентрации способствует лучшему обезвожи-
ванию пироксилина и лучшей желатинизации его.
Качественное и количественное определение альдегидов в спирте
производится пробой Ланга. Альдегиды — продукты окисления
спирта; окисляясь они превращаются в кислоты, а эти кислоты, по-
падая в пироксилин, разлагают его и понижают стойкость пороха.
Количество и качество сивушных масел в спирте обнаруживаются
пробой Саваля. Присутствие их ухудшает качество спирта.
* Ведро =jl2,3 л.
DL ^«'entif ic Heritage of Russia
от двух молекул спирта
С2н5
-> )О4-Н,о.
c,hZ
Сложные эфиры, омыляясь водой, распадаются на спирт и кислоту,.
Образующаяся при этом кислота ухудшает химическую стойкость-
пироксилина.
Кислая реакция спирта указывает на присутствие в нем кислот.
Наличие нелетучего остатка указывает на загрязнение спирта
примесями, которые будут загрязнять и пороховую массу.
Этиловый (серный) эфир. Этиловый эфир относится к так назы-
ваемым простым эфирам. Получается он отнятием посредством сер-
ной кислоты молекулы воды
С2НбОН
С2Н5ОН
Объяснение реакции образования этилового эфира впервые было
дано Вильямсоном, который установил, что она протекает в две
фазы:
образование этилсерной кислоты
C2H5OH+H2SO4=G2H5-O-SO2-OH + H2O;
образование эфира
С2Н5— O-SO2-OH+C2H5OH=C2H5-O—C2H5+H2SO4.
• Процесс получения серного эфира распадается на две фазы: по-
лучение сырого эфира и ректификацию его.
Сырой эфир получают в специальном аппарате — эфиризаторе.
Это—железный цилиндрический котел с выпуклым днищем и крышкой.
Внутри для предохранения от разъедания он выложен свинцом.
Процесс образования сырого эфира протекает при 125—130°, по-
этому эфиризатор снабжен змеевиком, по которому подается пар.
В эфиризатор заливают на 2/3 его объема серную кислоту и спирт
при объемных соотношениях 1:1. Эту смесь перемешивают и выдер-
живают до образования этилсерной кислоты. После этого впускают
пар и поднимают температуру до 125°, одновременно добавляя спирт.
Подавая в эфиризатор непрерывно спирт, получают этиловый эфир,
который в парообразном состоянии вместе с непрореагировавшим
спиртом и водой выходит из эфиризатора под. на званием сырого эфира.
При образовании эфира происходит ряд побочных реакций, в ре-
зультате которых образуются альдегиды, виниловый спирт и прочие
примеси. Серная кислота частично восстанавливается до SO2 и за-
грязняет серный эфир. Для удаления примесей кислотного характера
и SO2 пары серного эфира прежде всего направляют в нейтрализаторы,
а затем на ректификацию.
Нейтрализатор представляет собой цилиндрический сосуд, внутри
которого располагается вертикально ряд тарелок с отверстиями,
закрытыми колпачками. По этим тарелкам сверху течет щелочь, ко-
торая, встречаясь с кислыми парами, нейтрализует их.
Освобожденный от кислых примесей эфир направляется в пе-
регонную эфирную колонку для выделения эфира из тройной смеси,
133
DL Scientific Heritage of Russia
а затем в спиртовую — для выделения спирта из воды. Схема полу
чения эфира представлена на рис. 62.
Эфир после анализа сливают в цистрены, откуда его подают по
мере надобности в пороховое производство. Спирт, крепость которого
примерно равна 90—92°, используется вторично для получения
эфира.
Эфир — бесцветная, прозрачная жидкость своеобразного запаха
и вкуса. Температура кипения его 34°,9, температура застывания-
1290; теплота испарения 90,5 кал. Удельный вес эфира при
15° 0,72008; при 25° 0,70991.
Рис. 62. Схема получения эфира.
1—напорный бак для спирта; 2—эфиризатор; 3—нейтрализатор;
4—эфирная колонна; 5—спиртовая колонна; 6—сборник спирта.
Изменение удельного веса с изменением температуры довольно
точно выражается формулой
S, = 0,736(1 - 0,0154 0.
Пары эфира в смеси с воздухом образуют взрывчатую смесь. Эфир
хорошо растворяет жиры и многие другие органические соединения.
С безводным спиртом эфир смешивается во всех пропорциях.
При смешении *эфира с водой образуются два слоя, из которых каждый
представляет собой раствор одной жидкости, насыщенный другой
жидкостью..
Эфир, поступающий в пороховое производство, должен имей»
удельный вес не более 0,725 при 15°; при испарении эфира не должно
оставаться более 0,01% нелетучих примесей. Реакция эфира должна
быть нейтральной (допускается слабо щелочная). Альдегидов в эфире
должно быть не более 0,05%.
Отклонение удельного веса от нормы указывает на наличие в эфире
воды и главным образом спирта.
Остальные требования к эфиру обусловливаются теми же поло-
жениями, что и для спирта ректификата.
di1S4>_entific Heritage of Russia
Дифениламин. Дифениламин относится к вторичным аромати-
ческим аминам. Его получают, нагревая в автоклавах при 210—240°
смесь анилина и солянокислого анилина.
Реакция образования дифениламина идет по уравнению
c6h5nh2+c6h5nh2hci=c6h5—NH-C6H5+NH4C1.
Дифениламин кристаллизуется в форме мелких пластинок, при-
надлежащих к одноклиномерной системе. Удельный вес его 1,159,
температура плавления 54°, температура кипения 302°. Он хорошо
растворяется в спирте, эфире, бензоле; в воде не растворяется.
Дифениламин, поступающий в пороховое производство, должен
содержать чистого дифениламина не менее 95%; температура засты-
вания должна быть 52,6—58°; 1 а дифениламина должен растворяться
в 2 мл эфира или 6 мл спирта.
Содержание чистого дифениламина обусловливает его большее или
меньшее стабилизующее действие. Чем чище дифениламин, тем силь-
нее его стабилизующее действие.
Температура застывания указывает на степень чистоты дифенил-
амина. Как известно, всякое вещество имеет определенную темпе-
ратуру застывания, которая изменяется в случае загрязнения веще-
ства.
Растворимость дифениламина также указывает на степень его
чистоты. Полная растворимость дифениламина в спирте и эфире
обусловливает равномерное распределение его в пороховой массе.
Камфара. Камфара — бициклический кетон терпенового ряда
СН3
I
Н2С------с-----со
I
Н,С—С-СН,
О м
I
н2с-----сн—сн2
Камфара бывает естественная и искусственная.
Естественная камфара входит в состав древесины, листьев и кор-
ней камфарного лавра. Это дерево распространено в Китае и Япо-
нии. Измельченные части камфарного дерева вываривают в воде
или перегоняют с водяным паром. В последнем случае получают смесь
из жидкого камфарного масла и твердой камфары, которую затем
отделяют прессованием, получая сырую камфару. Сырую камфару
очищают возгонкой от воды и масла.
Искусственную, или синтетическую, камфару получают из тер-
пентина (скипидара), или правильнее, из содержащегося в нем пи-
нена. Синтетическая камфара отличается от природной только опти-
ческой неактивностью.
Камфара представляет собой безцветную мелкокристаллическую
массу с жирным блеском, своеобразным запахом, жгучую на вкус.
В воде она почти не растворяется, но хорошо растворяется в органи-
ческих растворителях, в частности в спирте. На воздухе камфара уле-
135
DL Scientific Heritage of Russia
тучивается. Горит она коптящим пламенем. Удельный вес ее при
18° 0,9853; температура плавления 175—180°, температура кипе-
ния 204°.
Камфару употребляют главным образом для производства цел-
лулоида.
Поступающая в пороховое производство камфара должна иметь
температуру застывания не менее 169°. Нелетучего остатка в ней
должно быть не более 0,1%, нерастворимого в спирте остатка не более
0,1%. Реакция ее должна быть нейтральной. Примеси хлора не до-
пускаются.
Если камфара имеет температуру застывания менее 169°,
это свидетельствует о недостаточной ее чистоте. Нелетучий остаток
и нерастворимые в спирте вещества также указывают на загрязнен-
.ность ее примесями. Нейтральная реакция указывает на отсутствие
кислот и щелочей, которые, как известно, влияют на стойкость по-
роха. Хлор, сильный окислитель, способствует разложению пороха.
Графит. Это — одна из природных минералогических разновид-
ностей элемента углерода С, кристаллического строения; обычно
графит загрязнен некоторым количеством железа, извести, глино-
зема и т. п. Графит встречается внутри земной коры в виде жил, про-
пластков и в виде скоплений в различных горных породах. Важней-
шие месторождения его — Богемия, Калифорния, Канада. В СССР
залежи графита находятся главным образом на Урале и в Восточной
Сибири.
Графит бывает кусковой, кристаллический, чешуйчатый и др.
Наиболее ценный серебристочешуйчатый графит.
В графите 50—99% углерода. Графит тем более ценен, чем больше
• в нем углерода. .
Графит, используемый для изготовления пороха, должен иметь
вид мелкочешуйчатого серебристого порошка. При просеивании его
через сито с отверстиями диаметром 0,19—0,20 мм не должно быть
остатков, а при просеивании через сито с отверстиями 0,13—0,14 мм
непросеянных частиц должно оставаться не более 1,2%.
Углерода в графите должно быть не менее 80%, без примеси угля.
Водная вытяжка должна быть нейтральной.
Золы должно быть не больше 18%, а свободной серы не бо-
лее 0,02%.
Внешняя форма и степень измельчения графита обусловливают
лучшую графитовку (стр. 191) пороха. Количество углерода в графите
характеризует его чистоту. Содержание кислот делает графит непри-
годным. Свободная сера в количестве большем, чем указано выше,
не допускается, вследствие влияния ее сернистых соединений на ме-
талл оружия.
ГЛАВА VIII
ПРОИЗВОДСТВО ПОРОХА НА ЛЕТУЧЕМ РАСТВОРИТЕЛЕ
Технологический процесс производства пороха на летучем рас-
творителе состоит из следующих операций: 1) обезвоживания пиро-
ксилина; 2) получения пороховой массы; 3) прессования ее; 4) резки
136
DL Scientific Heritage of Russia *
пороха; 5) провяливания его; 6) разымкп (сортировки); 7) вымочки;
8) сушки; 9) флегматизацип, графитовки (для винтовочных порохов);
10) разымки графитованного пороха и 11) сушки его (тоже для винто-
вочных порохов); 12) увлажнения пороха; 13) мешки малых партий;
14) мешки общих партий и, наконец, 15) укупорки готовой продукции.
ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ПИРОКСИЛИНА
Поступающий в пороховое производство пироксилин содержит
25—30% воды. Для получения удовлетворительной желатинизации
с помощью спирто-эфирного растворителя эту воду необходимо уда-
лить. Иначе эфир, плохо растворимый в воде, не окажет нужного дей-
ствия на пироксилин. г
В начале развития производства порохов на летучем растворителе
воду из пироксилина удаляли, высушивая его в специальных су-
шилках стеллажного типа при 40—45° до влажности 3—4%. Хотя
пироксилин сушили при сравнительно низкой температуре (40—45°) ,
этот способ удаления воды был чрезвычайно опасным. Как бы тща-
тельно ни следили за удалением из помещения сушилки пироксилино-
вой пыли, все же некоторое количество ее остается и, разлагаясь
под влиянием повышенной температуры через некоторое время,,
служит причиной взрыва.
Такой взрыв сушильни произошел в 1892 г. на бывшем Охтенском
заводе, уничтожив около 1 т сухого пироксилина. Сушильня была
уничтожена до основания. Погибло 9 рабочих.
Этот опасный метод обезвоживания заменен другим методом,—
обезвоживанием водоотнимающими жидкостями. Эти жидкости дол-
жны удовлетворять следующим требованиям:
1) хорошо смешиваться с водой;
2) не растворять и не желатинировать пироксилина;
3) не изменять химических его свойств;
4) теплота реакции этих жидкостей с водой не должна превышать
определенной величины;
5) эти жидкости должны быть вспомогательным материалом,,
необходимым при дальнейшей обработке пироксилина.
В качестве водоотнимающей жидкости, удовлетворяющей всем
этим требованиям, Д. И. Менделеев в 1890 г. предложил спирт. Пред-
ложение Д. И.' Менделеева осуществил И. Н. Захаров в 1892 г.г
после взрыва сушильни пироксилина на Охтенском заводе. После
опытов, проведенных Захаровым, обезвоживание пироксилина спир-
том в 1894—1895 гг. было введено в России на всех заводах. Во Фран-
ции оно было введено около 1895 г.
Сущность обезвоживания пироксилина спиртом заключается
в том, что. в массу уплотненного пироксилина вводят под действием
центробежной силы или статического давления спирт, которыйг
смешиваясь с водой, извлекает ее из пироксилина. Избыток спирта,
смешанный с водой, удаляется. Получается пироксилин, пропитанный
спиртом, который затем входит в состав растворителя. При обезво-
живании спиртом происходит дополнительная стабилизация пиро-
137
DL Scientific Heritage of Russia
ксплина за счет растворения в спирте нестойких продуктов нитрации.
Обезвоживание пироксилина спиртом можно проводить различными
’Способами*. 1) в диффузорах; 2) в центрофугах и 3) в прессах.
Способ обезвоживания пироксилина в диффузорах в настоящее
время не применяют, он мало производителен, требует большого рас-
хода спирта и дополнительной операции отжима. Поэтому мы не при-
водим его описания.
Обезвоживание пироксилина в центрофугах. Этот способ был
введен на французских заводах при введении обезвоживания пиро-
ксилина спиртом.
Центрофуга, загруженная пироксилином, пускается на быстрый
ход. Под действием центробежной силы содержимое центрофуги рас-
полагается по периферии корзины равномерным слоем. После этого
скорость вращения корзины уменьшают и под
давлением впускают спирт по трубе, пробитой
многочисленными отверстиями и доходящей
почти до самого дна корзины. Спирт, разбрыз-
гиваясь, проникает под действием центробеж-
ной силы в пироксилин и вытесняет из него
воду. В начале вращения из центрофуги выте-
кает чистая вода, затем слабый спирт и в конце
процесса спирт крепостью около 92°. Как
только вытекающий спирт достигает этой кон-
центрации, обезвоживание считается закончен-
ным. Несмотря на простоту описанного про-
цесса, часть пироксилина из-за неравномер-
ности загрузки может оказаться недостаточно
обезвоженной. А это вредно отразится на
процессе желатинирования. Недостатком этого
способа является также весьма большой рас-
ход спирта по сравнению с количеством вы-
тесняемой воды.
В настоящее время для обезвоживания
применяются специальные центрофуги более
совершенного устройства. Корзина этой центрофуги (рис. 63)
состоит из двух концентрических стенок с мелкими отвер-
стиями; стенки образуют кольцевое пространство, в которое
загружают обрабатываемый пироксилин. Диаметр’корзины около
1000 лм£, высота 400 мм] корзина насажена на вертикальный вал и
заключена в герметически закрываемый сверху кожух. Вращение
корзины центрофуги осуществляется или с помощью приводного
ремня от общей трансмиссии, или с помощью электромотора, установ-
ленного на нижнем конце вала центрофуги, или с помощью турбин-
ного колеса Пельтона. Наиболее удобен в смысле обслуживания
электрический привод от индивидуального мотора, насаженного на
вал центрофуги.
Корзина имеет две скорости вращения.* быстрый' ход до 1000—
1200 об/мин и тихий ход до 500—600 об/мин. в зависимости от ее
диаметра. Диаметр корзины обычно 1000—1100 мм.
Рис. 63. Корзина
обезвоживающей
центрофуги.
nl^^ientific Heritage of Russia
nisi
Обезвоживание в центрофугах такого типа производится следую-
и образом.
Загрузка центрофуги. В корзину центрофуги загру-
жается 50—60 кг пироксилина в пересчете на сухой вес. Перед
загрузкой в кольцевое пространство корзины помещают парусиновый
или холщевый мешок, сшитый по форме этого пространства. Мешок
препятствует пироксилину проходить при отжиме через отверстия
в стенках корзины и облегчает выгрузку. Пироксилин загружают
в мешок через алюминиевую воронку, вставляя ее между стенками
корзины. Загрузку производят в несколько приемов, вращая при этом
корзину от руки для равномерного распределения пироксилина.
Каждую засыпанную порцию пироксилина тщательно уплотняют
деревянными, обитыми медью трамбовками, чтобы при обезвожива-
нии спирт равномерно проникал через все слои пироксилина. Иначе
спирт в большем количестве будет проходить там, где он будет встре-
чать меньшее сопротивление, т. е. где пироксилин слабо уплотнен,
а пироксилин, хорошо уплотненный, останется не обезвоженным.
Пироксилин сверху закрывают краями мешка и в кольцевое про-
странство вставляют алюминиевое кольцо-крышку, удерживаемую
защелками. Затем закрывают кожух центрофуги крышкой, привинчи-
вая ее откидными болтами (с барашками).
Л Технология обезвоживания. Обезвоживание про-
водится по определенному режиму, устанавливаемому обычно на так
называемом опытном передовом образце, который отбирают от партии
пироксилина. Режим обезвоживания обусловливается свойствами
пироксилина и главным образом содержанием в нем влаги. От содер-
жания влаги в пироксилине зависит и количество расходуемого
на обезвоживание спирта.
Установленно, что пироксилин с малым содержанием азота и боль-
шой растворимостью, как правило, удерживает больше влаги при
отжиме, чем пироксилин с малой растворимостью и с большим со-
держанием азота. Пироксилин, изготовленный из древесной целлю-
лозы (алигнина), удерживает влаги больше, чем пироксилин, изго-
товленный из хлопковой целлюлозы (линта).
Загруженную центрофугу пускают в ход и заливают в 3—4 при-
ема спирт. Спирт заливают из мерника через шланг, на конце кото-
рого насажена медная трубка с просверленными на ней с одной сто-
роны отверстиями. Трубку вставляют в центрофугу через отверстие
в крышке кожуха, расположенное над частью корзины, не занятой
пироксилином. После этого отжимают спирт на быстром ходу, затем
заливают следующую порцию спирта, снова отжимают и т. д. Обычно
применяют спирт-ректификат 96°. Иногда в целях экономии для
первых заливок используют отработанный спирт 80—90°, получае-
мый в конце отжима от последних заливок.
Об окончании процесса обезвоживания судят по концентрации
отжимаемого спирта. Пироксилин считается обезвоженным, если
концентрация полученного от последней заливки спирта будет не
ниже 92°,5. Если же она будет ниже, в центрофугу снова заливают
спирт и проводят дополнительное обезвоживание. Качество обезво-
DL Scientific Heritage of Russia
139
живания проверяют периодически в лаборатории, где определяется
количество воды, остающейся в пироксилине. Пироксилин считается
хорошо обезвоженным, если содержание воды в нем не превы-
шает 3—4%.
Большое значение имеет и степень отжима пироксилина, т. е.
спиртовая влажность. Обычно спирто-водная влажность обезвожен-
ного пироксилина не превышает 30%.
Спирт, остающийся в пироксилине после обезвоживания, входит
составной частью в спирто-эфирный растворитель, поэтому остаю-
щееся количество спирта оказывает большое влияние на расход
растворителя для желатинизации пироксилина.
Разберем это на примере. Предположим, что пироксилин желати-
низируют на спирто-эфирном растворителе при соотношении спирта
к эфиру 1 : 1,3 и что в одном случае спиртовая влажность пиро-
ксилина равна 28%, в другом 32%. Определим расход растворителя
на 100 кг пироксилина, считая его на сухой вес.
а) Содержание спирта в пироксилине при 28% спиртовой влаж-
ности*.
В 72 вес. ч. пироксилина 28 вес. ч. спирта
» 100 » » » х » » »
100 28 = 38>9
I и
кг\
при спиртовой влажности 32%:
В 68 вес. ч. пироксилина 32 вес. ч. спирта
» 100 » » » х » »
100 • 32
= 47,1 кг.
б) Расход эфира при заданном соотношении спирта к эфиру со-
ставляет:
для 1-го случая
38,9-1,3 = 50,57 кг\
для 2-го случая
47,1 • 1,3 = 61,23 кг.
' в) Общий расход растворителя составляет:
для 1-го случая
38,9 + 50,57 = 89,47 кг, или 89,47%;
для 2-го случая
47,1 4; 61,23 = 108,33 кг, или 108,33%.
Таким образом при меньшей спиртовой влажности расход рас-
творителя на желатинизацию при заданном соотношении спирта
к эфиру значительно меньше.
Разгрузка центрофуги. По окончании отжима обез-
воженного пироксилина центрофугу останавливают, открывают
oxAskOentific Heritage of Russia
крышку кожуха, снимают алюминиевое кольцо, закрывающее кольце-
вое пространство, и деревянными лопатами отделяют мешок с пиро-
ксилином от наружных стенок корзины.
После этого мешок вынимают из корзины и высыпают пироксилин
на стол с бортами. На столе пироксилин деревянными лопатками
разбивают на мелкие куски и ссыпают в брезентовые мешки. Мешки
с пироксилином взвешивают, снабжают биркой с указанием сорта
пироксилина и номера партии и отвозят в мастерскую мешателей.
Обезвоживание в прессах. Более совершенным способом по сравне-
нию со всеми другими способами обезвоживания пироксилина яв-
ляется обезвоживание в специально сконструированных гидравли-
ческих прессах. Систем таких прессов имеется очень много. Мы огра-
ничимся
описанием пресса Шампиньоля французской фирмы Сомюа
о
§
№ 19501
Onv/сим otefoA
обезвоживания^
$
ПоВпрессобка
о
П ьОгткиг*
g спирта
f
Толкач
'ВОаод
[— бабки
§575
2670-
ГТ Цилиндр
толкача
Рис. 64. Пресс Шампиньоля.
(рис. 64). Пресс состоит пз цоколя, который опирается на станину,
расположенную на трех опорах на фундаменте; с цоколем жестко
связана стальными колоннами а стальная головка б (архитрав);
одна из этих колонн служит осью вращения общего стального корпуса
четырех изложниц ex, <?2, в3 и вг
Пресс имеет четыре гидравлических цилиндра и соответственно
четыре поршня; первый цилиндр служит для подпрессовкп загру-
женного в изложницу пироксилина, второй—для продавливания
спирта через слой пироксилина (вытеснение воды), третий — для
отжима и четвертый — для выталкивания бабки спрессованного
пироксилина. Соответственно этому гидравлические цилиндры рас-
считаны на следующие давления: первый на 25—30 am, второй на
100—150 ат, третий на 260—275 ат и четвертый на 25—30 ат.
При помощи особого гидравлического привода корпус с излож-
ницами после прессования, происходящего одновременно в трех
изложницах, приподнимается на 1,5—2 см над цоколем и обтюрп-
141
DL Scientific Heritage of Russia
рующими втулками, поворачивается на 90° и снова опускается.
Гнезда представляют собой бронзовые втулки цоколя, заточенные
на конус и служащие обтюраторами. Корпус изложниц вращается
на шарикоподшипниках. Три цоколя имеют вставные бронзовые
решетки, под которыми располагаются стоки для отвода жидкости.
Четвертое гнездо днища не имеет, от него идет жолоб, в который
выталкивается пироксилиновая бабка.
Все движения гидравлических устройств пресса управляются
общим вентилем, который имеет автоматическое приспособление,
обеспечивающее возможность работы цилиндров только тогда, когда
изложницы сели на свои места и заторможены гидравлическим тор-
мозом.
Пресс работает от трехпоршневого горизонтального насоса
производительностью 40 л/мин при 170об/мин., смаховиком диамет-
ром 1,2 ле, через аккумулятор емкостью цилиндра в 30 л, имею
груз 20 тп.
Пироксилин, содержащий около 30% влаги, подается в отделение
прессов в мешках. Загружают пироксилин вручную; в первую из-
ложницу, предназначенную для подпрессовки, кладут медную ла-
тунную сетку и салфетку, а затем загружают 20—25 кг (считая на
сухой вес) пироксилина в 2—3 приема с подпрессовкой после каж-
дой- закладки. Загрузив пироксилин, в изложницу наливают около
20 л спирта из мерника-автомата. Поворотом вентиля корпус излож-
ниц поднимают, поворачивают на 90° и осаживают на соответствую-
щие гнезда с обтюрирующими втулками. При следующем повороте
вентиля одновременно начинают опускаться все три поршня; под
давлением поршня спирт во второй изложнице вытесняет из пирокси-
лина воду, которая стекает по особой трубке в цоколе. Операция
продавливания спирта длится от 1 мин. 40 сек. до 2 мин.; средняя
концентрация вытекающего спирта около 40°.
Следующим поворотом вентиля поднимаются 3 поршня, снова
приподнимается корпус с изложницами, поворачивается опять на
90° и садится на цоколь. В этом положении, по счету третьем, пи-
роксилин подвергается давлению 260—275 ат- Из него выжимается
спирт 92—93°. Отработанный спирт обычно используют вторично,
смешивая его со свежим спиртом высокой концентрации.
При следующем повороте вентиля изложницы поворачиваются
на 90°, и четвертый поршень выталкивает обезвоженный пироксилин
•через гнездо цоколя в наклонный жолоб.
Обезвоженный пироксилин, содержащий около
имеющий вид плотно спрессованной бабки, дробят
25% спирта и
вручную дере-
вянными колотушками или деревянными рифлеными или зубча
тыми валиками.
Производительность пресса 600 кг/час или 14 т в сутки, тогда
как производительность центрофуги около 60 кг/час. '
Аналогичный пресс немецкой фирмы Гольцерн-Гримма
производительностью 450 кг сухого пироксилина в час дает
обезвоженный пироксилин с содержанием спиртовой влаги
15—20%.
DL^b4£^ntxfic Heritage of Russia
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПОРОХОВОЙ МАССЫ
Процесс приготовления пороховой массы заключается в томг
что пироксилин и стабилизатор смешиваются со спирто-эфирным
растворителем в особых аппаратах метателях. Прп этом растворимый
пироксилин № 2 обвола-
кивает частицы пирокси-
лина № 1, который
в спирто-водной смеси
только набухает, и полу-
чается тестообразная мас-
са. Процесс превращения
пироксилина в пороховую
массу называется жела-
тинизацией. На этой
стадии технологического
процесса она заключается
в набухании пироксилина
в спирто-эфирном раство-
рителе. Окончательная
жел атинизация происх о-
дит при прессовании • и
провяливании пороха.
Для мешки пороховой
массы применяются ме-
татели разных конструк-
ций. Наиболее распро-
странены мешатели фран-
цузские (фирмы Шодель-
Пане), немецкие (фирмы
Вернера—Пфлейдерера) и
аналогичные по конструк-
ции немецким—американ-
ские мешатели.
Французские мешатели.
Эти мешатели иначе на-
зываются малаксерами*.
Малаксер (рис. ‘ 65) пред-
ставляет собой чугунный
цилиндрический барабан,
горизонтально лежащий
на'цоколе А, связанном
с фундаментом болтами.
Переднее днище бара-
бана Б сделано откидным
рис, 65. Метатель французский,
и связано с корпусом метателя ширниром Б. Для герметичности
откидное днище снабжено резиновой прокладкой, вставленной в вы-
точенную канавку, и прижимными болтами Г с гайками. Заднее
* Malaxeur — метательная машина.
143
DL Scientific Heritage of Russia
днище Д сделано глухим и имеет лишь отверстие для прохода вала Е,
на который насаживается лопасть мешалки Ж, называемая пером.
Для герметизации отверстия, через которое проходит вал, в заднем
днище установлен сальник 3 обычного типа. В верхней части
барабана имеется загрузочное отверстие Яс герметической крышкой,
которая соединяется с корпусом шарниром.
Пироксилин перемешивается лопастью (пером), насаженной на
вал. Вращение валу сообщается зубчатой и ременной передачей
ют главного вала или от отдельного электромотора через редуктор.
Вал мешателя делает 25—30 об/мин.
Рис. 66. Муфта французского мешателя.
Помимо вращательного движения, вал имеет и поступательное
движение от задней стенки мешателя к передней и обратно. Такое
движение вала достигается особым приспособлением. Оно состоит
из бронзовой муфты К с прямой и обратной винтовой нарезкой
внутри (рис. 66). На валу 2?, проходящем через муфту, насажено
кольцо Л, на котором закрепляется вращающаяся на короткой оси
направляющая М, называемая якорем.
При вращении вала Е эта направляющая входит в нарезку муфты
и заставляет вал двигаться вперед. Доходя до конца муфты, направ-
ляющая упирается в ее стенку и, поворачиваясь, переходит в об-
ратную нарезку муфты, почему вал начинает двигаться в обратную
-сторону. Чтобы предохранить муфту от нагрева, возникающего
в результате трения якоря в ее пазах, муфту заполняют смазкой.
Для правильной работы мешателя и получения однообразно сме-
шанной массы большое значение имеет устройство и расположение
пера. При вращении вала концы пера должны как можно ближе
подходить к внутренней поверхности корпуса мешателя, чтобы при
движении вперед и назад перо возможно ближе подходило к задней
и передней стенкам.
Немецкие мешатели. Немецкие мешатели системы Вернера—
Лфлейдерера (рис. 67) перемешивают массу гораздо лучше и быстрее,
чем французские. Корпус мешателя имеет корытообразную форму.
Днище корпуса имеет форму двух полуцилиндрических поверхно-
стей, соединенных по образующей; над ними расположены валы с ло-
пастями. Внутренняя поверхность боковых стенок мешателя плоская,
а наружная ребристая, что придает ей жесткость и прочность; на
наружной поверхности имеются приливы для крепления опорных
втулок двух месильных валов с сальниками.
Dl/Mdkntific Heritage of Russia
Для удобства монтажа эти стенки делаются отъемными. Днища
ящика имеют двойные стенки, между которыми можно пропускать
холодную воду для охлаждения аппарата.
Корпус мешателя сверху закрывается откидной на шарнирах
крышкой. На крышке сделаны два небольших круглых отверстия;
через одно, закрывающееся герметически, в мешатель вливают эфир
и берут прооы, а другое, закрытое толстым стеклом, служит для
наблюдения за перемешиванием массы. Для облегчения открывания
крышка снабжена вынесенными по бокам грузами - противовесами.
Крышка мешателя для герметичности имеет резиновую прокладку.
Крышку прижимают к корпусу откидные болты с медными бараш-
ками.
Рис. 67. Мешатель системы Вернера-Пфлейдерера.
Связанные в одно целое с корытом, опорные втулки переднего
месильного вала покоятся в подшипниках двух вертикальных стоек
станины и могут в них поворачиваться. Опорные втулки заднего
месильного вала не связаны со станиной; таким образом задняя по-
ловина корыта в горизонтальном (рабочем) положении опирается
лишь на упорные болты, ввернутые в приливы стоек машины. По-
этому корпус может поворачиваться вокруг переднего месильного
вала. При этом оба вала, свободно вращающиеся в своих опорных
втулках, независимо от поворачивания корпуса продолжают нор-
мальное вращательное движение.
Месильные валы вращаются при помощи системы зубчатых пе-
редач от приводного вала, расположенного в передней части ме-
силки.
Передний вал делает 17,5—21,5 об/мин., задний 7,9—9,7 об/мин.
В производственной практике могут встречаться и иные скорости
вращений месильных валов. Направление вращения месильных
П. И. Воробьев—114—10 145
DL Scientific Heritage of Russia
валов изменяется при помощи приводных шкивов и двух ремней—
прямого и перекрестного или при помощи особого автомата.
Мешатель имеет специальный механизм для опрокидывания во
время выгрузки, который состоит из подъемного винта, получаю-
щего в нужный момент вращение от приводного вала мешателя,
и насаженной на него (подобно гайке) втулки с прямоугольной
резьбой.
Вращение от приводного вала к системе конических зубчаток,
приводящих в движение подъемный винт, передается цепями Галля
и парой цепных зубчатых колес. Одно из них насажено на втулку
дисковой фрикционной муфты сцепления приводного вала, а другое—
на втулку конической зубчатки с горизонтальной осью вращения;
эта зубчатка передает движение второй конической зубчатке, наса-
женной на подъемный винт.
Емкость мешателей около 400 л. Загрузка пироксилина вместе
с браком (см. ниже) составляет 120 кг на сухой вес.
Виды брака и его переработка. Пороховая масса может быть
приготовлена: 1) из одного свежего пироксилина; 2) из пироксилина
с добавкой брака и 3) из одного так называемого мягкого брака.
Чаще всего пороховую массу приготовляют из свежего пироксилина,
добавляя некоторое количество брака.
Брак делится на мягкий и сухой, или твердый.
Эти два вида брака отличаются количеством содержащегося
в них растворителя. Мягкий, брак содержит до 50% растворителя,
а сухой, или твердый, до 25%.
Мягкий брак может образоваться при получении пороховой
массы (в мешателях). При этой операции мягкий брак может быть
в виде: а) рассыпанной во время выгрузки из мешателей пороховой
массы, б) в виде остатков массы, собираемых при очистке посуды,
в которой перевозят массу из отделения мешателей к прессам, и при
очистке внутренней поверхности мешателя и лопастей мешалок.
При прессовании пороха получается также мягкий брак в виде:
а) невыпрессованной из-за плохой подготовки в мешателях массы;
б) недостаточно прожелатинированных или имеющих воздушные
включения лент, шнуров, трубок; в) гофрированной (волнистой)
ленты, искривленных или оборванных шнуров и шнуров с прорезан-
ными сводами.
Сухой брак получается при прессовании, резке и разымке (сорти-
ровке) пороха в виде: а) очисток с матриц, пленок с внутренней
поверхности изложниц; б) застаревшей пороховой лепептки из-под
поршня пресса; в) зерен с косыми срезами или помятых лент и шну-
ров, забракованных по наружному виду; г) зерен неправильной
формы в виде крючков, дужек и т. п.
Мягкий б ак до переработки хранят в герметической посуде.
Брак, получаемый при фабрикации винтовочных порохов, ни в коем
случае нельзя смешивать с браком пушечных порохов.
Мягкий брак перерабатывают в мешателях; сухой сначала раз--
мачивают, а затем перерабатывают в мешателях. Сухой, или твердый,
брак перед размочкой тщательно перебирают,чтобы удалить случайно’
i^Oientific Heritage of Russia
попавшие посторонние предметы. Перебранный и разрубленв
пороховой брак, а также разнятые на части лепешки для отделения
мелочи и сора пропускают через сито, а затем загружают в сосуды
для размачивания. Размачивают брак в герметичной посуде, обычно
в горизонтальных цилиндрических сосудах.
Загрузка производится в несколько приемов с таким расчетом,
чтобы посуда была загружена не полностью, а на 3/4 или 4/5
своего объема.
Брак размачивают в растворителях с различным соотношением
спирта к эфиру, в зависимости от вида размочки. Размочка бывает
эфирная или спиртовая. В первом случае применяют растворитель,
главной составной частью которого является эфир,во втором случае—
спирт. Соотношение между спиртом и эфиром в первом случае 1 : 3,
во втором 3 : 1 и выше. Растворитель с обычным соотношением между
спиртом и эфиром, т. е. 1:2, для размочки непригоден. Под дейст-
вием такого растворителя пороховой брак не набухает, а раство-
ряется с поверхности, и на ней образуется оболочка из сольватирован-
ных частиц, которая затрудняет размочку и способствует слипанию
пороховых зерен.
Процесс размочки брака заключается в набухании порохового
геля. Этот процесс — избирательный, т. е. для проведения его необ-
ходимо подбирать тот или иной растворитель. Набухание в общих
чертах сводится к поглощению растворителя порохом, в результате
чего порох увеличивается в объеме и размокает. Это обусловливается
тем, что растворитель, попадая в поры или капиллярные пространства
порохового геля, раздвигает коллоидные частички и ослабляет их
связь.
К загруженной массе порохового брака приливают согласно
разработанной рецептуре определенное количество растворителя
при определенном соотношении спирта к эфиру. Обычно количество
растворителя, затрачиваемого на размочку, составляет 150—200%
от веса брака (на сухой вес). Рассчитывая количество’растворителя,
обязательно учитывают и тот растворитель, который содержится
в браке. В среднем содержание растворителя в браке принимают
равным 10%.
Цилиндры с загруженным в них браком и растворителем кладут
на два параллельно расположенные деревянные лежня. Через опре-
деленные промежутки времени (например, через 2—3 часа) для
равномерного набухания массы цилиндры поворачивают на 180°.
Длительность размочки зависит от принятого растворителя и от
толщины зерен перерабатываемого пороха. Размочка тонких поро-
хов длится 2—3 суток при эфирном растворителе и 3—4 суток при
спиртовом. Размочка толстых порохов длится до 10 суток.
Пороховой брак, как бы он ни был хорошо размочен, перемеши-
вать сразу со свежилх пироксилином нельзя. В раствореннной массе
имеются еще плотные комки, которые затрудняют это смешение
и будут впоследствии препятствовать выходу пороха из пресса.
\Размоченный пороховой брак перерабатывают в мешателях без
добавки дифениламина и растворителя и затем фильтруют на прессах.
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 68. Посуда для пере-
возки пороховой массы.
Профильтрованный брак хранят в мастерской мешки в герме-
тически закрытых цилиндрах и добавляют к пироксилину при изго-
товлении пороховой массы.
Приготовление пороховой массы в мешателях. В мешатель загру-
жают рассчитанное количество брака и часть растворителя. Эту
массу перемешивают в течение 10—15 мин. В некоторых случаях
вместе с браком вводят и часть пироксилина. Когда брак достигнет
однородной консистенции, загружают пироксилин и заливают рас-
творитель вместе с растворенным в нем дифениламином. Обычно
дифениламина вводят около 1% от веса загружаемого пироксилина
(дифениламин, имеющийся в браке, в расчет не принимают). Количе-
ство растворителя и его соотношение устанавливают для каждой
данной партии пироксилина по опытной пробе. После загрузки всех
материалов мешатель пускают в ход и
оставляют работать до полной разра-
ботки их в пороховую массу.
При разработке одного брака его за-
гружают в один прием.
Продолжительность переработки массы
регламентируется установленным режи-
мом технологического процесса и контро-
лируется опытным прессованием на конт-
рольном прессе. Для этого перед выгруз-
кой из мешателя отбирают пробу и испы-
тывают ее, прессуя через щелевидные
матрицы.
• Качество массы определяют по наруж-
ному виду получаемых ленточек и по дав-
лению при контрольном выпрессовывании.
Если давление массы на контрольном
прессе превышает установленное, это указывает, что масса суха, т. е.
она содержит мало растворителя. В этом случае в мешатель добав-
ляют эфир и массу дополнительно перемешивают несколько
минут.
Если давление на контрольном прессе получается нормальным
и выпрессовывается одноцветная лента, без серых включений, масса
считается готовой. Если же получается серая лента, это означает,
что пироксилин недостаточно прожелатинирован. В этом случае
мешатель пускают в работу дополнительно на несколько минут.
Установив на контрольном прессе готовность массы, останавли-
вают мешатель, опрокидывают его при помощи специального меха-
низма и ставят в удобное для выгрузки положение. Перед этим на
пол стелют брезентовый парус, чтобы не загрязнилась случайно
просыпанная масса.
Массу выгружают медными совками в герметически закрываю-
щиеся металлические сосуды — тушильники (рис. 68) и отправляют
в мастерскую прессования.
Мешатель тщательно очищают от пленок, приводят в рабочее
положение и снова загружают.
DL s^^^tific Heritage of Russia
Контроль за производством пороховой
массы на данной стадии заключается в определении содержания
дифениламина в пороховой массе и в определении готовности ее
для выпрессовывания. Для определения содержания дифениламина
по окончании мешки отбирают пробы и отсылают их в лабораторию.
Рис. 69. Соотношения размеров
пороховых зерен американского
пороха.
ПРЕССОВАНИЕ ПОРОХОВОЙ МАССЫ И ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
А. Прессование пороховой массы
Наиболее распространенными формами пороховых элементов яв-
ляются: пластинчатая, ленточная и трубчатая с одним или несколь-
кими каналами.
Первые пушечные пороха, полученные Вьелем, имели форму
лент и пластинок небольшой толщины. Вслед за появлением ленточ-
ных порохов в Германии были выпущены трубчатые пороха, которые
более удобны для изготовления
зарядов, более просты и экономич-
ны для производства. В 1895 —
1897 гг. в Америке появились
пушечные пороха в виде невы-
соких цилиндров с 7 и 19 отвер-
стиями. Винтовочные • пороха
сначала изготовлялись в виде
пластинок.
В настоящее время их изготов-
ляют в виде трубок.
Размеры пороховых элемен-
тов и, главным образом, их тол-
щину устанавливают на основа-
нии опытных данных в зависимости
от калибра орудия. Чем он боль-
ше, тем длиннее и толще должен
быть пороховой элемент. Для
американских зерненых порохов,
независимо от их марк^, устанав-
ливаются определенные стандарт-
ные соотношения размеров пороховых зерен (рис. 69). Наружный
диаметр зерна равен
D = 3d 4 • 2cq,
где D — наружный диаметр зерна, d — диаметр канала, 2е0 — тол-
щина горящего свода. Длина зерна L принимается равной 2—2,5D*.
В зависимости от формы, размеров, назначения и некоторых дру-
гих данных пороха имеют определенное наименование или марку. До
последнего времени в большинстве стран марки порохов обозначались
буквами. Во Франции все марки бездымных пироксилиновых по-
рохов обозначают буквой В (Ыапс — белый, в отличие от дымного,
* Серебряков, Внутренняя балистика, Госхимтехиздат, 1933.
DL Scientific Heritage of Russia
149
т.е. черного); BF—для стрельбы из винтовок (fusil — ружье);
ВС — для стрельбы из полевых орудий (champ — поле); ВМ — для
стрельбы из морских орудий (marin — морской).
Если в порохе имеется стабилизатор, к этим маркам прибавляют
буквы AM (амиловый спирт) или ДА (дифениламин), например
В-АМ или ВС-ДА.
В Германии марки порохов обозначают также буквами, но кроме
этого указывается и форма зерен, например Gew. Bl. Р. — оружей-
ный (Gewehr), пластинчатый (blattchen) порох (Pulwer); Gesch.R.P—
пушечный (geschiitz) трубчатый (rohren) порох; SP — порох для
патронов с остроконечной пулей (spitzgeschoss).
[Марки зерненых порохов американского типа обозначают в виде
дроби, числитель которой показывает толщину горящего слоя
в десятых долях миллиметра, а знаменатель —число канальцев*.
Технологические основы процесса формовки пороха. При из-
готовлении некоторых пластинчатых и ленточных порохов сырую
желатинированную массу пропускают между вальцами; она уплот-
няется и принимает вид тонкого листа, который разрезают на
пластинки или ленты.
В настоящее время пороха формуют, главным образом, на прес-
сах.
Процесс прессования заключается в продавливании пороховой
массы, заключенной в изложнице пресса, через специальные матрицы
под высоким давлением.
Форма изделий, получаемых прессованием, зависит от формы
* й устройства отверстий в матрицах.
Нитеобразные и лентообразные пороха получают, выпрессо-
вывая пороховую массу через матрицы со свободными каналами.
В каналах матриц, применяемых для получения трубчатых порохов,
укреплены по центру крестовинами вкладыши-иглы. Пороховая
масса, обтекая под давлением тело и крепление иглы, выходит из
канала матрицы в форме трубки. Аналогично этому для прессования
семиканальных и вообще многоканальных порохов матрицы снаб-
жаются соответствующим количеством вкладышей-игл. Выходящие
из отверстия матрицы ленты или шнуры разрезают на части требу-
емой длины. Таким образом путем прессования можно получать
пороха любой формы и размера.
Пороховая масса, предназначенная для прессования, должна
быть однородной; в ней не должно быть кусков непромешанного
пироксилина, затвердевших крошек, комков, иначе будут засоряться
матрицы и будет выпрессовываться брак. Масса должна обладать
определенной пластичностью и вязкостью, чтобы работа пресса не
требовала большой затраты энергии и чтобы порох не рассыпался,
не мялся и не терял приданной ему формы. Кроме того, масса должна
быть определенной консистенции, чтобы пороховые изделия не сли-
пались, не склеивались и вместе с тем не разламывались.
ИНТ
♦ «Советская военная энциклопедия», т. II.
ol^Qientific Heritage of Russia
Все эти свойства пороховой массы зависят от условий ее обра-
ботки, качества пироксилина и количества вводимого растворителя.
Особое значение имеет пластичность пороховой массы. Под
пластичностью понимают способность массы принимать под давле-
нием любую форму, не
подвергаясь разрушению,
и неопределенно долго
сохранять эту форму, со-
противляясь до известной
степени действию причин,
стремящихся изменить ее.
Вопрос о пластичности
пороховой массы, не-
смотря на первостепенное
значение ее для процесса
прессования, изучен не-
достаточно. Из некоторых
опытных данных известно,
что пластичность зависит
от качества пироксилина,
от количества раствори-
теля и от способов обра-
ботки в мешателях. Кри-
вые, изображенные на
рис. 70, а, характеризуют
зависимость пластичности
массы от количества раст-
ворителя. Чем больше
растворителя, тем больше
величина пл астичности.
Рис. 70. Зависимость пластичности массы от
растворимости пироксилина и расхода
растворителя.
Кривые, изображенные на
рис. 70, в, показывают зависимость пластичности от растворимости
пироксилина. Пластичность массы находится в прямой зависи-
мости от степени растворимости пироксилина. Пластичность тем
выше, чем выше степень растворимости пироксилина.
Изменяя количество применяемого растворителя и степень раст-
воримости пироксилина, можно обеспечить такую пластичность
массы, которая при прессовании давала бы наименьшее количество
брака.
Практика показывает, что количество брака при прессовании
порохов различных марок при всех прочих равных условиях полу-
чается неодинаковое.
Б. Прессовое оборудование
В соответствии с типом привода различают механические
и гидравлические прессы.
Механические прессы делятся на винтовые, в которых посту-
пательное движение пуансону, выдавливающему массу из цилиндра
151
DL Scientific Heritage of Russia
сквозь матрицу, сообщается путем вращения соединенного с ним
винта, и на шнековые, в которых масса продавливается через
матрицу при помощи шнеков.
Гидравлические прессы разделяют на работающие непосредст-
венно от насоса и на работающие от гидравлического аккумулятора.
По расположению изложниц и направлению выхода лент или шнуров
из матрицы прессы делятся на горизонтальные, в которых ось ци-
линдра горизонтальна, а плоскость матрицы вертикальна, и на
вертикальные, в которых ось цилиндра вертикальна, а плоскость
матрицы горизонтальна.
По числу цилиндров-изложниц прессы делятся на одноцилиндро-
вые и двухцилиндровые. В первом случае цилиндр-изложница укреп-
ляется под рабочим пуансоном и не меняет своего положения
по отношению к оси пуансона. Во втором случае цилиндры
могуть вращаться вокруг одной из колонн пресса; поэтому один
из цилиндров выводится в сторону для наполнения пороховой
массой, в то время как другой находится в рабочем положении
под пуансоном.
Механические винтовые прессы. Первое время при изготовлении
бездымного пороха пороховую массу прессовали на винтовых прес-
сах. Они имеют много недостатков и поэтому были заменены гидрав-
лическими. Винтовые прессы, например, имеют низкий коэфициент
полезного действия (0,15—0,20). Скорость их рабочего хода изменять
очень трудно. Устройство коробки скоростей усложнит конструкцию
пресса и снизит его коэфициент полезного действия. Замена шкивов
па трансмиссии каждый раз, когда нужно изменить скорость рабо-
чего хода поршня, нецелесообразна и сложна. Контролировать и
легко и быстра изменять величину рабочего давления на массу в этих
прессах нельзя. Наконец, при обратном ходе поршень поднимается
очень медленно.
Однако винтовые пресса обладают и очень большим достоинством*
Оно заключается в том, что скорость выпрессования в них не зависит
от консистенции массы. Постоянство скорости рабочего хода пуан-
сона, а следовательно и равномерность выпрессовывания изделий,
позволяет применить резку пороха непосредственно при выходе
его из матрицы.
На гидравлических прессах это делать труднее, так как они
работают непосредственно от насоса и скорость*выпрессовывания
непостоянна из-за неравномерной подачи жидкости скалками на-
соса. Однако, если гидравлические прессы работают от насосно-ак-
кумуляторной станции, скорость выпрессовывания можно вырав-
нить при условии строго постоянной консистенции массы, так как
при постоянном давлении прессования, создаваемом аккумулято-
ром, скорость выпрессовывания будет заметно изменяться даже при
незначительных изменениях консистенции массы.
Гидравлические прессы. В гидравлических прессах давление на
пороховую массу осуществляет плунжер, соединенный с рабочим
пуансоном, который выталкивается из гидравлического цилиндра
152
DL Scientific Heritage of Russia
нагнетаемой туда жидкостью. Жидкость в рабочий гидравличе-
ский цилиндр пресса нагнетается насосом высокого давления непо-
средственно или через аккумулятор давления.
Аккумулятор выравнивает неравномерное давление подаваемой
скалками насоса жидкости и накопляет избыток жидкости (под вы-
соким давлением) в моменты минимального ее расхода п отдает ее
в моменты повышенного расхода, когда потребление жидкости
системой превосходит подачу ее насосом.
Характер работы гидравлического пресса зависит от того, рабо-
тает ли пресс непосредственно от насоса, или в гпдросеть включен
аккумулятор давления.
Гидравлический пресс с приводом непосредственно от насоса
работает толчками, причем при каждом рабочем цикле насоса ме-
няются давления и скорости выпрессовывания. При односкальчатом
насосе это отражается на внешнем виде изделий — получается по-
роховой шнур с неровной поверхностью. При многоскальчатых
насосах эти дефекты сглаживает более равномерная подача жид-
кости.
Преимуществами гидравлического пресса с многоскальчатым
насосом перед винтовым являются легкость изменения режима прес-
сования путем включения или выключения части скалок.
В гидравлическом прессе, работающем от насосно-аккумуля-
торной станции, аккумулятор давления поглощает толчки от работы
насоса или группы насосов и поддерживает постоянной величину
давления в гидравлической системе. Таким образом при неизмен-
ной консистенции массы процесс выпрессовывания проходит с посто-
янной скоростью.
С изменением консистенции массы скорость выпрессовывания
должна изменяться потому, что аккумулятор поддерживает неизмен-
ное давление во всей системе. При понижении скорости выпрес-
совывания, а следовательно, и уменьшении расхода жидкости акку-
мулятор принимает избыток жидкости, пока не заполнится вся его
емкость. После этого посредством распределительного устройства
аккумулятора переключается насос или вся группа насосов на хо-
лостой ход, и расходуется накопленный запас жидкости. Когда
запас будет израсходован, насосы снова включаются в сеть. При
увеличении скорости выпрессовывания и расхода жидкости аккуму-
лятор сначала расходует свой запас жидкости, а когда он будет
израсходован, отключается от сети, если за это время режим прес-
сования не изменился, расход жидкости не уменьшился и запас
ее не может возобновиться. В этом случае гидравлическая система
начинает работать прямо от насосов без участия аккуму-
лятора.
Таким образом гидравлический пресс, работающий от насосно-
аккумуляторной станции, обладает постоянным равномерным давле-
нием прессования. В работе такого пресса отсутствуют удары и рез-
кие колебания рабочего режима, вызывающие опасность разрыва
гидравлических цилиндров и изложниц. Вместе с этим изменять
режим их работы легко и просто. Производительность таких
DL Scientific Heritage of Russia
153
III'.»?
I9|l
прессов на 10—20% выше производительности прессов, работаю
непосредственно от насоса.
В пороховом производстве применяются прессы системы Бю-
лера, Круппа и Вернера-Пфлейдерера. Наиболее распространены
прессы швейцарской фирмы Бюлера (рис. 71).
Пресс Бюлера состоит из двух стальных колон 2 и 2а, к которым
крепятся изложницы и гидравлические цилиндры. Два чугунных
башмака 1 и 1а скреплены с фундаментом болтами, которыми закреп-
ляются колонны. В два стальных цилиндра-изложницы 11 и 11а за-
кладывают пороховую массу. Рабочий гидравлический цилиндр 4
с пуансоном 6 выпрессовывает массу, а верхний стальной цилиндр
14 поднимает пуансон после рабочего хода. Гидравлический цилиндр
15 с поршнем подпрессовывает массу в изложнице. И, наконец,
гидравлический цилиндр толкача 19 выталкивает матрицу из
ИЗЛОЖЕ
Арматура пресса состоит из пускового крана для прохода воды вы-
сокого давления из насоса в пресс и из тройного крана для впуска
воды высокого давления в рабочий цилиндр и для прохода воды
в верхнюю полость верхнего цилиндра. Кроме того, к арматуре от-
носятся распределительная коробка для переключения пуансона с ра-
бочего хода на обратный ход и переключательная коробка для впуска
в рабочий цилиндр воды, идущей от тройного крана, и для впуска
воды из бачка предварительного накопления в рабочий цилиндр
и обратно. В арматуру входят также автоматический переключатель,
•служащий для управления клапаном переключательной коробки,
спаренный кран, служащий для управления движением штоков
подпрессовки и толкача, и трубопроводы пресса для высокого
давления — из стальных цельнотянутых труб и для отработанной
воды — из железных газовых труб.
- Стальные колонны пресса 2—2а закреплены в чугунных баш-
маках 1—1а опорными гайками 3—За. Башмаки в свою очередь
скреплены с фундаментом двумя болтами. К колоннам крепят главный
гидравлический цилиндр 4, цилиндр подпрессовки 15 и изложницы
11—11а. Главный гидравлический цилиндр закреплен на верхних
заплечиках колонн затяжными гайками 5 — 5а. Цилиндр подпрес-
совки укреплен на кронштейне 16, вращающемся при помощи
шарнира на колонне 2. Кронштейн вращается на шариках 17. Вода
в цилиндр подпрессовки подводится через особое шарнирное соеди-
нение 18, прикрепленное к тому же кронштейну. Изложницы на пру-
•жине 10 подвешиваются к опорной колонне 2 таким образом, что они
могут вращаться вокруг нее.- Изложница вращается на шариках 12,
заложенных между двумя стальными колоннами. Для установки
в требуемом положении изложниц имеются лаги, обхватывающие
крайнюю колонну 2а, и фиксирующие защелки 13. Цилиндр толкача
19 укрепляется в чугунном башмаке 20, поставленном на фундамент
пресса.
На рис. 72 представлена схема коммуникаций трубопроводов
.и арматуры. ' н •
Н121
154
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 71. Пресс Бюлера.
п. И. Воробьев— И4 (к стр. 154).
Рис. 72. Схема коммуникации пресса Бюлера.
Условные обозначения: -------- постоянное давление;
— — — переменное давление;
—..—•.— отработанная вода.
DL Scientific Heritage of Russia
155
Работу пресса можно разделить на работу главного цилиндра,
цилиндра подпрессовки и цилиндра толкача.
• При открывании главного пускового крана А вода высокого
давления из насоса по трубопроводу а поступает в нижнюю полость
верхнего цилиндра и производит давление, направленное вверх.
Одновременно с этим вода высокого давления по трубе Ъ через
правый клапан распределительной коробки поступает в верхнюю
полость верхнего цилиндра, производя давление на поршень, на-
правленное вниз. Сила, действующая на второй поршень, больше
по величине, чем сила, действующая на первый. Поэтому поршень,
шток и связанный с ним пуансон движутся вниз; это движение
продолжается до встречи головки пуансона с массой в изложнице.
Одновременно с движением пуансона полость рабочего цилиндра за-
ливается водой из бачка предварительного наполнения. Вода посту-
пает за счет образующегося в рабочем цилиндре разряжения, в ре-
зультате которого клапан переключательной коробки поднимается
и пропускает воду из бачка по трубке с. Как только движение пуан-
сона вниз прекращается, клапан автоматически закрывается; вместе
с этим при открывании клапана тройного крана по трубе/в рабочий
цилиндр подается вода высокого давления, которая, давя на пуан-
сон, заставляет его двигаться далее вниз, и масса выпрессовывается
из изложницы. После полного выпрессовывания массы главный
пусковой кран А закрывается и движение пуансона прекращается.
Дальнейшее опускание пуансона задерживается автоматическим
переключателем. Устройство его такое (рис. 71). Головка главного
поршня при помощи троса через систему блоков соединяется с гру-
зом 23, который движется вверх и вниз по штанге 21, соединенной
с защелкой 22. Нижние клапаны распределительной коробки с по-
мощью системы рычагов могут прекращать поступление воды на
главный поршень и таким образом прекратить его движение в низ
изложницы. Это осуществляется следующим образом. Когда пуан-
сон приближается к нижнему положению, груз 23, поднимаясь
кверху, наталкивается на упор 24 и приподнимает вместе с ним
штангу, которая в свою очередь приподнимает защелку 22 и разъеди-
няет ее и рычаг с грузом 25. Падая вниз, рычаг переключает клапан
распределительной коробки. Как только выпрессовывание массы
из изложницы закончилось, открывается главный пусковой кран А
(рис. 72) и вода под высоким давлением через первое ответвление
распределительной коробки по трубе а подается в нижнюю полость
верхнего цилиндра. Производя давление на поршень снизу вверх, вода
поднимает его вместе с пуансоном. Вода, находящаяся в верхней
полости верхнего вспомогательного цилиндра, вытесняется по трубе
6 через левый открытый клапан распределительной коробки и
трубу g в бачок предварительного наполнения. Одновременно
вода под высоким давлением поступает по трубке d под поршень ав-
томатического переключателя, поэтому она поднимает его кверху,
и клапан переключательной коробки открывается. В этот момент
вода из рабочего цилиндра, вытесняемая движущимся вверх пуан-
соном, удаляется по трубке с также в бачок предварительного напол-
D^’^^.entific Heritage of Russia
нения. Подъем пуансона прекращается при закрывании главного
запорного крана. Груз на системе рычагов приподнимают, и пресс
возвращается в исходное рабочее положение.
Работа цилиндра подпрессовки складывается из рабочего и об-
ратного хода.
Рабочий ход производится давлением воды в верхней полости
цилиндра, поступающей туда ио трубе h при открывании правого
клапана спаренного крана. Вода давит на поршень, и он опускается
вместе со штоком и тарелкой, которые подпрессовывают массу.
При движении поршня вниз вода под высоким давлением вытес-
няется из нижней полости цилиндра через открытый правый клапан
спаренного крана по трубке i в верхнюю полость.
Обратное движение поршня происходит за счет подачп воды
в нижнюю полость цилиндра через левый клапан спаренного края.
Вода, находящаяся в верхней полости цилиндра, вытесняется порш-
нем по трубке к через нижний ход двухходовой шарнирной коробки
в бачок предварительного наполнения.
Работа цилиндра толкача аналогична работе цилиндра подпрес-
совки.
Н а с о с ы. Гидравлические насосы, применяемые в пороховом
производстве, работают при давлении в рабочем цилиндре до 450 ат.
В соответствии с этим для обслуживания прессов применяются
поршневые насосы высокого давления, рассчитанные на подачу жид-
кости под давлением до 500 ат.
Необходимо, чтобы поршневые насосы возможно более равно-
мерно подавали жидкость и чтобы количество ее можно было
регулировать. Насосы должны иметь надежно и удобно регулируе-
мое предохранительное устройство, автоматически сокращающее или
прекращающее подачу жидкости, как только давление в системе
достигнет установленного максимума. Конструкция насосов должна
позволять удобную и быструю смену уплотнений рабочих цилин-
дров без разборки самого насоса. Габариты и вес насоса должны
быть минимальными.
Поршневые насосы различают по устройству и количеству плун-
жеров и цилиндров. Простейшим типом является насос простого
действия с одним рабочим плунжером. Такие насосы нельзя при-
менять из-за прерывистой пульсирующей подачи жидкости в пресс.
Подача жидкости в отдельные периоды цикла нагнетания будет
неравномерной, так как скорость движения плунжера, приводи-
мого в действие шатунно-кривошипным механизмом, меняется по
закону синусоиды.
Для непосредственного питания гидравлических прессов жид-
костью целесообразнее всего применять трехплунжерные насосы,
которые равномерно подают жидкость. К числу таких насосов от-
носится насос Бюлера (рис. 73), применяемый для пресса Бюлера.
На чугунной станине 7, соединенной с фундаментом болтами,
установлена камера 2, играющая роль цилиндров трехскальчатого
насоса. Камера в нижней части имеет всасывающие клапаны 3,
л в верхней — нагнетающие клапаны 5. Жидкость всасывают
157
DL Scientific Heritage of Russia
о
г
сл
о
Рис. 73. Насос Бюлера.
трубки 4, ъкущъвяые в водяной железный бак 6. Пространство
над всеми тремя выкидными клапанами переходит в один общий
канал, имеющий два выхода, из которых один закрыт глухой крыш-
кой, а другой соединяется запорным краном. Чтобы предохранить
камеру от разрыва в случае повышения давления выше 450 ат,
между ней и запорным краном ставится предохранительный пру-
жинный клапан. В переднюю часть камеры через сальниковое
устройство входят трп стальных скалки 7, связанные через пол-
зуны 8 и шатуны 9 с коленчатым валом 10. Коленчатый вал вра-
щается от насаженного на него шкива. Скорость вращения вала
рассчитана на 120 об/мин. Производительность насоса 15 л} мин.
Мощность мотора для насоса Бюлера 14 kW при р=450 ат, с учетом
коэфициента полезного действия.
Аккумуляторы. Аккумуляторами жидкости высокого дав-
ления называется устройство, включенное в гидролинию от насоса
или группы насосов к прессам. Они накапливают жидкость высокого
давления в момент превышения подачи ее насосами над расходом
прессами и отдают накопленную жидкость в гидролинию в те пе-
риоды, когда расход жидкости прессами превышает ее подачу на-
сосами. Требуемая величина давления в цилиндрах аккумулятора
поддерживается давящим на жидкость поршнем с тяжелым грузом
или давлением сжатого воздуха. При превышении количества по-
ступающей жидкости над расходом избыток ее накапливается в ци-
линдре, вытесняя оттуда поршень или сжимая заключенный в ци-
линдре воздух; если же расход жидкости превышает подачу, накоп-
ленная жидкость вытесняется из аккумулятора в гидролинию.
Поэтому при гидравлическом аккумуляторе достаточной ем-
кости производительность насосной станции равна среднему расходу
жидкости на прессовую установку или немного его превышает.
Если же прессы обслуживаются непосредственно от насоса, произ-
водительность его должна соответствовать максимальному расходу
жидкости на прессе. Вместе с тем аккумулятор жидкости высокого
давления поддерживает во всей гидравлической системе то давление,
какое сообщает жидкости его поршень или сжатый воздух, так как
полости аккумулятора и гидролинии связаны, как сообщающиеся
сосуды.
Таким образом гидравлический аккумулятор одновременно вы-
полняет две функции: выравнивает потребление и подачу жидкости
и создает постоянство давления в гидролинии. Поэтому не только
повышается эффективность работы всей гидравлической установки,
но и улучшаются технологические условия процесса прессования.
В зависимости от того, каким способом осуществляется давле-
ние на жидкость — поршнем с тяжелым грузом или сжатым воз-
духом, аккумуляторы делятся на грузовые и пневматические. Пнев-
матические аккумуляторы в свою очередь делятся на беспоршне-
вые, в которых сжатый воздух давит непосредственно на поверх-
ность жидкости, и поршневые, в которых сжатый воздух нагружает
цоршень, давящий на заключенную в цилиндре аккумулятора
жидкость.
159
DL Scientific Heritage of Russia
Грузовые гидравлические аккумуляторы.
Грузовые гидравлические аккумуляторы, впервые предложенные
Армстронгом в 1846 г., широко распространены во всех производ-
ствах, где применяются гидравлические прессы.
Рис. 74. Грузовой аккумулятор.
Основной деталью грузового аккумулятора (рис. 74) является
толстостенный стальной цилиндр Б, установленный неподвижно
в вертикальном положении на прочном фундаменте. А, Сквозь саль-
никовое устройство в верхней части цилиндра проходит стальной
плунжер (шток). На верхней части плунжера укреплена плита В,
DL^S^Pentif ic Heritage of Russia
или поперечная траверза; на ней подвешивается на тягах Г тяже-
лый груз из чугунных или бетонных плит Д’, а иногда один или
несколько цилиндров, .заполненных металлическими чушками,
ломом и т. п. Груз аккумулятора ходит в направляющих Е
вертикальной рамы аккумулятора; это предохраняет его от смеще-
ния при толчках и ударах в случае нарушения нормального режима
работы установки. Чтобы смягчить удары груза, на фундамент
кладут два или три ряда сосновых брусьев Ж.
В некоторых конструкциях рабочие органы аккумулятора рас-
полагаются в обратном порядке: плунжер устанавливается непод-
вижно на фундаментной плите, а на него надевается сверху цилиндр
аккумулятора, который связан с грузом и может вместе с ним дви-
гаться вверх и вниз по плунжеру. Грузовые гидравлические акку-
муляторы снабжены защитными приспособлениями, которые или
автоматически прекращают поднятие плунжера, или замедляют
движение его, когда он достигнет крайнего нижнего положения,
предохраняя его этим от толчка при посадке.
В качестве автоматических ограничителей крайнего верхнего
положения плунжера применяют защитные приспособления, кото-
рые пли выключают насос, или переключают его на работу в бачок
насоса.
В защитном приспособлении первого вида к одной из направляю-
щих вертикальной рамы аккумулятора прикрепляется автомати-
ческий переключатель, связанный тросом с системой рычагов в во-
дяном бачке насоса. При переключении системы рычагов всасываю-
щие клапаны насоса поднимаются, и насос работает вхолостую;
он забирает воду из бачка и обратно выталкивает ее в тот же бачок,
не подавая в трубопроводы, и движение аккумулятора вверх пре-
кращается. При обратном движении аккумулятора вниз вся система
приходит в первоначальное положение и всасывающие клапаны
опускаются на свои места. Насос начинает работать нормально,
подавая воду в трубопроводы.
Второе защитное приспособление устроено так. Между насосом
и аккумулятором включается распределительная коробка, которая,
помимо своего основного назначения—распределения всей прохо-
дящей воды высокого давления между прессом и аккумулятором,
выполняет роль предохранительной коробки. Для этого в коробке
имеется клапан, который при поднятии переключает воду, направ-
ляя ее в канализацию или обратно в бачок насоса. Открывается
клапан посредством системы рычагов, переключаемых с помощью
штанги, связанной с грузом. Защитное приспособление, применяе-
мое для устранения аварии при опускании грузов, основано на
принципе диафрагмы. Выходное отверстие цилиндра аккумулятора
имеет клапан с отверстиями, который удерживается пружиной
в открытом положении. При резком увеличении расхода жидкости
в системе, а также, например, при разрыве трубы или нарушении
уплотнений в гидросети или прессах груз аккумулятора быстро
падает вниз. В цилиндре возникает скоростной напор, и пружина
сжимается; тогда клапан закрывается, и вода может выливаться
П. И. Воробьев—114—И 161
DL Scientific Heritage of Russia
только через отверстия в нем. Эти отверстия очень малы (диаметр
1,5 мм), поэтому грузы опускаются медленно.
Ст час оса х пс ессу
Гидропне8чати.»ес('и.й и, али и ср
От компрессора-----J
Рис. 75. Поршневой гидропневматический аккумулятор.
Громоздкость грузовых аккумуляторов, а также явления дина-
мических повышений давления в системе, вредно отзывающихся
Рис. 76. Беспоршневой гидропневматический
аккумулятор.
на всем гидравлическом
оборудовании, заставляют
отдавать предпочтение
аккумуляторам с пневма-
тической нагрузкой.
Гидропневма-
тические порш-
невые аккумуля-
торы. В поршневых
гидропневматических ак-
кумуляторах поршень да-
вит на жидкость одной
своей стороной, а другая
его сторона подвергается
давлению сжатого воз-
духа. Эти аккумуляторы
(рис. 75) состоят из гори-
зонтального гидропневма-
тического цилиндра, в ко-
тором двигается поршень,
отделяющий жидкость от
сжатого воздуха. Полость
цилиндра, заполненная
воздухом, соединяется
трубой с воздушным бал-
лоном, в котором поддер-
живается давление, соот-
ветствующее рабочемудав-
лению аккумулируемой
жидкости.
Аккумулятор такого
типа удобен и надежен
162
DL Scientific Heritage of Russia
в обращении. Недостатками его являются сложность устройства и
высокая стоимость.
Беспоршневые гидропневматические ак-
кумуляторы. В беспоршневом аккумуляторе (рис. 76) сжатый
воздух давит непосредственно на поверхность жидкости. Достоин-
ством этого типа аккумуляторов является отсутствие каких-либо
промежуточных механических приспособлений для передачи дав-
ления. Но вместе с тем это затрудняет конструирование устройств
для автоматического регулирования работы аккумулятора. Авто-
матическое регулирование вызывается необходимостью прекращать
подачу жидкости в систему аккумулятор — пресс, когда заполнен
Рис. 77. Матрица для выпрессовывания ленточных
порохов.
аккумулятор, а также необходимостью выключать аккумулятор,
когда израсходован запас жидкости. Такое регулирование осуществ-
ляется обычно при помощи электрифицированных систем, в которых
клапаны приводятся в действие электромагнитами, а замыкание и
размыкание цепи питающего их тока производится при помощи
ртутных контактов.
Рабочие органы прессов для формовки пороховых изделий
(матрицы). Для придания пороху определенной формы пороховую
массу продавливают через формы с отверстиями, называемые матри-
цами.
Рассмотрим устройство матриц, применяемых для изготовления
порохов различных форм.
Матрица для выпрессовывания ленточ-
ных порохов. Матрица для ленточных порохов (рис. 77) со-
стоит из двух притертых стальных брусков а клиновидной формы
с вырезанными в них одной или двумя щелями б, через которые
и продавливается пороховая масса. Обе половины матрицы плотно
скрепляются винтами в. Для точного совпадения обе половины имеют
внутренние установочные штифты г. Щель б в верхней части рас-
ширена, а книзу постепенно суживается, переходя в выходное от-
верстие требуемых для данного сорта пороха размеров, ограниченное
DL Scientific Heritage of Russia
163
в
78. Матрицы
на некотором протяжении параллельными поверхностями. Для
ровного хода ленты узкие края щели округляют. Такую матрицу
применяют для прессования пороха толщиной не более 1,5 лслс.
Для прессования толстых и широких порохов применяют матрицы
с удлиненной средней частью, так как при малой длине щели нельзя
сформировать толстую ленту, которая выхо-
дила бы неизогнутой. Для этих матриц тре-
буется также более мощное скрепление, чем
для матриц под ленточные пороха.
Матрицы изготовляют из твердой инстру-
ментальной стали.
Матрицы для пороха труб-
чатой формы (рис. 78) представляют
собой стальной цилиндр а с утолщенной
вверху частью б, которой матрица опирается
на закраины обоймы. В верхней части матрицы
имеется цилиндрическая камера, в которую
помещается иглодержатель в; камера конусной
частью д соединяется с нижней цилиндриче-
ской частью матрицы и с расположенной
в центре ее иглой г.
Матрица для прессования по-
роха с семью каналами (рис. 79)
аналогична матрице, применяемой для фор-
мования трубчатых порохов. Отличие состоит лишь в том,
что иглодержатель имеет вместо одной иглы — семь. В матрицах
для прессования порохов с каналами площадь сечения отверстия,
через которую пороховая масса входит в
конусообразную часть, должна быть значи-
тельно больше площади цилиндрической
части матрицы. Если отношения между
размерами этих площадей будут между
собой близки, то пороховая масса, проходя
из верхней части матрицы в нижнюю, не
будет сдавливаться от периферии к центру,
разъединенная иголками масса не склеится,
и порох получится неодинаковой механи-
ческой прочности.
Длину нижней цилиндрической части
матрицы — втулки делают обычно равной
четырем-пяти ее диаметрам. Угол наклона
конусной части втулки делают равным 34°.
Форма и устройство матрицы влияют
на производительность пресса и качество выпрессовываемых из-
делий.
Технологический расчет матриц. Выпрессо-
ванный порох в связи с улетучиванием растворителя при дальней-
ших операциях претерпевает «усадку», т. е. первоначальные его
размеры уменьшаются. Степень усадки пороха зависит от качества
DL^Jientific Heritage of Russia
Рис.
для трубчатых
порохов.
Рис. 79. Матрица для
американских семика-
нальных порохов.
3
пироксилина, количества растворителя и от условий фабрикации,
особенно от прессования. Из всех этих факторов наибольшее влия-
ние на «усадку» оказывает количество растворителя. Чем больший
процент растворителя был в массе, тем в большей степени проис-
ходит усадка, и наоборот. Установлено, что по толщине горящего
свода усадка в среднем равна 30—35%.
Размеры прессующей матрицы должны быть подобраны так,
чтобы порох после усадки имел заданный размер. Усадка пороха
зависит от многих причин, поэтому величину ее определяют опытным
путем, а затем уже подбирают матрицу с нужным диаметром втулки
и иглы. Для одной и той же марки пороха изготовляют комплект
матриц с различными диаметрами втулок и игол и по мере надобности,
в зависимости от величины усадки,
подбирают необходимую матрицу.
Размер матриц для данной
марки пороха устанавливают при-
мерно так. Прежде всего опре-
деляют практически величину
усадки пороха; по наружному
диаметру, диаметру канала и тол-
щине горящего свода, как пра-
вило, она бывает неодинаковой.
Предположим, что на основании
опытных данных была установ-
лена усадка винтовочного пороха
по наружному диаметру 34,3%,
по диаметру канала 32,99% и по
Задаваясь размерами готового пороха, определяем размеры иглы
и втулки. Принимая наружный диаметр зерна равным 0,75 мм,
диаметр канала 0,15 мм, толщину горящего свода
Рис. 80. Обойма.
толщине горящего свода 34,7%.
находим:
D — d 0,75 — 0,15 л ол
—х— =— -и- — = 0,30 мм
4 О
диаметр втулки
. _ 0,75 • 100
вт — 100 —34,3
= 1,141 мм;
диаметр иглы
_ 0,15 • 100
йиг “ ’100 — 32,99
= 0,2238 мм;
ширина кольца
0,30 . 100
100 — 34,7
= 0,459 мм.
Сборка матриц для ленточных порохов
производится следующим образом. На дно изложницы Г, т. е. на ее
выступы Д, кладется обойма А (рис. 80); она представляет собой
отлитый из стали или высокосортного чугуна массив с внутренней
полостью Б, поперек которой имеется балка В, служащая опорой
для средней части фильтрующих решеток Е и е. В нижней части
165
DL Scientific Heritage of Russia
обоймы прорезан клиновый паз Ж, в который вставляют матрицу.
Иногда паз для удержания клина 3 лелеет прижимной винт Я. На
обойму помещают решетку Е с гнездами /С, через которые в полость
В проходит профильтрованная через верхнюю решетку е прессуемая
масса. Над каждым гнездом нижней решетки имеются мелкие от-
верстия Kt(d = 2—2,5 мм) решетки е. Обе решетки связываются
с обоймой винтами Л. Для более тщательной фильтрации на решетку
- е кладут одну или несколько мелких проволочных сеток; сетки за-
держивают посторонние примеси и непрожелатинированные частицы
пироксилина.
Количество закладываемых сеток зависит от толщины прессу-
емого пороха: чем меньше толщина прессуемого пороха, тем больше
закладывают сеток. Степень филь-
Рис. 81. Сборка матриц в диске.
т рации с увеличением количества
сеток повышается, но вместе с этим
увеличивается и давление во время
прессования.
Сборка матриц для
винтовочного и ору-
дийного пороха аме-
риканского типа произ-
водится двумя способами.
Первый способ состоит в том, что на выступы изложницы кладут
стальную обойму, имеющую толстый гребешок, несколько выходящий
из нижней части обоймы. Гребешок поддерживает стальной диск
с вставленными в него формующими втулками и удерживает обойму
на толкаче при подъеме и опускании матрицы в изложнице. На за-
плечики внутри верхней части обоймы кладут стальной толстый
диск (рис. 81) с гнездами, в которые вставляют втулки с иглодержа-
телями. Сверху диск прикрывают стальной решеткой а с отверстиями
б, по диаметру приблизительно соответствующими формующей
втулке, для удержания иглодержателей на месте. Решетку прикреп-
ляют к диску шурупами. Затем матрицу покрывают стальной решет-
кой в с коническими мелкими отверстиями, на которую кладут три
медных плетеных сетки. Собранную обойму помещают на заплечики
изложницы.
Такой способ сборки матриц неудобен тем, что в случае порчи
или засорения формирующей втулки для замены ее нужно вынимать
и разбирать обойму.
По второму способу сборки (рис. 82) вместо стальной обоймы
применяют массивный медный горшок 5, имеющий внизу отвер-
стия с винтовой резьбой. В отверстия с нижней стороны ввинчивают
стальные стаканы Л, в которые вставляют формующие втулки а
с иглодержателями В. Иглодержатели сверху удерживаются ре-
шетками. Над втулками кладется опорная и фильтрующая решетка
с проволочными сетками.
Этот способ удобен тем, что в случае обнаружения дефектных
шнуров или струн можно быстро заменить стакан вместе с формую-
щей втулкой.
DJ^ Scientific Heritage of Russia
Сборка матриц дл.я фильтрации порохо-
вой массы. Пороховую массу фильтруют для извлечения из нее
посторонних примесей, непрожелатинированных частиц пиро-
ксилина ит. п., продавливая через мелкие отверстия (сетки).
Рис. 82. Сборка матриц со стаканами.
Обычно для этой цели применяют ружейные матрицы или мат-
рицы орудийных порохов мелких марок, у которых вынуты игло-
держатели. Сборка фильтрующей обоймы ни чем не отличается от
сборки матриц для выпрессовывания пороховой ленты.
В. Технологический процесс прессования
Технологический процесс прессования состоит из фильтрации
и собственно прессования. Иногда эти операции проводят раздельно,
т. е. сначала массу фильтруют, а затем прессуют. В других случаях
эти обе операции проводят одновременно, т. е. массу фильтруют
и прессуют из одной и той же изложницы.
В первом случае одна из изложниц имеет фильтрующую матрицу,
а другая — прессующую, во втором случае каждая изложница
снабжается фильтрующей и прессующей матрицами. Ведение техно-
логического процесса по второму способу значительно выгоднее.
Производительность пресса в этом случае увеличивается почти
вдвое. Кроме того, при проведении одновременно обеих операций
сокращаются потери растворителя.
Пороховую массу, доставленную в мастерскую прессования в гер-
метических цилиндрах, медным совком загружают в изложницу
в несколько приемов — обычно в четыре; после загрузки порции
массы к изложнице подводят кронштейн с цилиндром подпрессовки
'и массу подпрессовывают. Подпрессовку делают, чтобы удалить
из массы воздух и пары растворителя, которые при прессовании
могут расслаивать ленту или образовывать пузыри.
. Подпрессовку массы*ведут при давлении не более 12 ат и при
сравнительно медленном опускании поршня. При быстром ходе
трамбовки воздух не успевает выйти из массы и запрессовывается
в ней в виде пузырьков.
167
DL Scientific Heritage of Russia
Окончив загрузку, на пороховую массу кладут пороховую ле-
пешку, полученную от предыдущей операции прессования, и медное
обтюрирующее кольцо.
Загруженную изложницу подводят под главный поршень пресса
и производят или фильтрацию или прессование, в зависимости от
принятого способа прессования. Если прессование массы ведут
одновременно с фильтрацией, то вместе с этим производят и загрузку
освободившейся изложницы. Если фильтрацию и прессование произ-
водят раздельно, то профильтрованную массу в виде шнуров загру-
жают из-под пресса в изложницу с обоймой для прессования. Прес-
сующую изложницу загружают также в несколько приемов с после-
дующей подпрессовкой.
Массу фильтруют примерно при /7=2004-300 ш, а прессуют при
/7=3204-400 ат. Для получения пороховых элементов одинаковой
плотности прессование проводят при одном и том же дав-
лении.
Во время прессования каждой новой закладки замечают по мано-
метру среднее давление в цилиндре пресса. Если давление при по-
следующих закладках постепенно увеличивается, это указывает на
засоренность фильтрующих проволочных сеток; засоренные сетки
необходимо заменить новыми. Обыкновенно в начале прессования
закладки давление требуется меньшее, чем в конце, так как из-за
постепенного засорения возрастает сопротивление фильтрующих
сеток.
В результате сильного трения при выходе массы матрица значи-
тельно нагревается. Нагретую матрицу необходимо заменить запас-
ной, а вынутую охладить и прочистить.
После выпрессовывания массы изложницу ставят в положение
для загрузки и очищают. Для этого обойму с матрицами поднимают
толкачом до уровня верхнего края изложницы и очищают медным
скребком налипшую пороховую массу.
Прием пороха из-под пресс а. Ленточные пороха,
выходящие из матрицы в виде лент длиной около 3 м, принимают
на деревянную скалку. Когда лента покроет всю скалку, ее помещают
в шкаф для провяливания.
Нити винтовочного пороха, выходящие из матрицы, захваты-
вают рукой, быстро обрывают на длине около 3 л«, а затем вешают
на деревянный шестик. Заполненный шестик вешают на козлы.
Ручная приемка пороха вследствие неодинаковой длины принима-
емых петель дает при резке очень много брака.
При прессовании порохов крупных марок рабочий протягивает
выходящий из пресса пороховой шнур или трубку на стоящей перед
прессом скамье с упорной колодкой на конце. Когда трубка или шнур
доходят до упора, их обрезают и накалывают на раму.
Выходящие из-под пресса шнуры пороха американского типа
предварительно направляют в желобки особого конуса, по которым
они сбегают вниз и свертываются на полу ровными спиралями в бунты;
затем их наматывают на барабаны. Намотанные на барабаны шнуры
разрезают по образующей, получая шнуры определенной длины.
168
DL Scientific Heritage of Russia
Пороховые ленты, трубки или шнуры отправляют или на про-
вяливание или на резку. Пороха крупных марок обычно перед
резкой провяливают, чтобы при резке они не слипались и не давали
поперечного сечения овальной формы.
Образование брака при прессовании пороха вызывается следую-
щими основными причинами:
1. Неправильный режим обработки пироксилина, неправильно
определенное количество растворителя и несоблюдение установлен-
ного режима обусловливают получение недоброкачественной поро-
ховой массы. Например, при недостаточном перемешивании массы
в мешателях получается «серая» лента, т. е. с белыми вкраплени-
ями непрожелатинированного пироксилина. При недостатке раство-
рителя для выпрессовывания массы потребуется большое давление,
или она совсем не будет прессоваться. Плохо обезвоженный пирокси-
лин образует массу, которая прп прессовании будет давать «серую»
ленту. Этот цвет ленты вызывают капли воды, расслаивающие поро-
ховую массу.
2. При плохой и неправильной подпрессовке в пороховую массу
запрессовывается воздух, который также обусловливает «серый»
цвет ленты.
3. При небрежной очистке изложниц и матриц они засоряются
и лента или трубка выходит из пресса неровной, рваной.
4. Из-за неисправного состояния прессующих приспособлений,
неправильного расположения игл получается шнур или трубка со
смещенными каналами.
5. Если шнуры ленты принимают неправильно, они перепуты-
ваются, скручиваются и ломаются; перепутанные шнуры трудно
правильно уложить в лотки резательных станков, почему получаются
косые срезы зерен.
РЕЗКА ПОРОХА
Резка ленточных порохов. Толстые пороха перед резкой провя-
ливают, а тонкие режут сразу.
Пороховые ленты, получаемые из-под пресса, имеют шерохова-
тую поверхность и неодинаковую толщину, поэтому перед резкой
их вальцуют. Порох вальцуют при содержании в нем 15 — 20% рас-
творителя, в зависимости от толщины пороха. Если растворителя
в порохе будет содержаться меньше, вальцовка не даст требуемого
уменьшения толщины и, кроме того, во время вальцевания ленты
будут дробиться. При содержании больше 15—20% растворителя
ленты будут раздавливаться, и получится много брака. При валь-
цовке пороха толщина лент уменьшается приблизительно на 10%.
Очень часто для ускорения работы порох вальцуют и режут
одновременно на одном и том же станке (рис. 83). Он состоит из двух
пар чугунных валков* Гладкая поверхность первой пары валков
А вальцует порох, вторая пара валков В предназначена для резки.
Нижний валок Б гладкий, а верхний снабжен ножами. В нижний
режу
валок должны быть вставлены медные планки;
к ним при-
касается нож во время работы.
DL Scientific Heritage of Russia
169
Все четыре валка расположены в станине В и закрепляются в под-
шипниках. Подшипники нижних валков закрепляются в станине
неподвижно; подшипники верхних могут приподниматься и опус-
каться в пазах. Между верх-
ними и нижними подшипниками
ставится резиновый буфер.
Привод валков осуществля-
ется от зубчатой передачи.
Расстояние между нижними
валками регулируют винтами Г.
Диаметр валков бывает раз-
личный, в зависимости от длины
Ряс. 83. Станок для резки ленточных
порохов.
лент, а длина их определяется
расстоянием между двумя но-
жами. Длина лент после окон-
чательного высушивания умень-
шается примерно на 20%,
поэтому расстояние между но-
жами должно быть на 20%
больше длины готового пороха.
Пороховые ленты разрезают
на куски длиной около 3 м
и укладывают на лоток около
станка; после этого концы лент
заправляют между направляю-
щими и подающими ваиками.
Лента, захваченная валками А,
попадает затем под режущие
валки Б. Отрезанные ленты падают в подставленный ящик.
Резка трубчатого пороха. Трубчатый порох крупных марок ре-
жут на дисковых резательных станках (рис. 84). Станок состоит из
двух или трех пар дисковых ножей Л, насаженных на оси 5. Каждая
Рис. 84. Станок^для резки трубчатых порохов.
пара ножей насажена так, что расстояние между ними можно
изменять с помощью салазок G (рис. 84а), которые имеют неболь-
шой ход в вырезанных для них пазах стода. Салазки передвига-.
ются с помощью педали «Р, которая связана тросом Q с колен-*
170
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 84а. Станок для резки трубчатых порохов.
чатым рычагом й, укрепленным к станине станка. Верхний конец
этого рычага соединен тросом с муфтой Л/, сидящей на валике О-
На конце валика укреплена шайба JV с пальцем L. При нажиме
на педаль муфта вместе с валиком движется влево, тогда палец
L, укрепленный на шайбе N\ действует на систему рычагов,
расположенных под салазками, которые и передвигают салазки,
а вместе с ними и ножи.
Для возвращения ножей в первоначальное положение с другой
стороны к муфте М
укреплен трос, соеди-
няемый с рычагом Ry
и грузом W.
Ножи вращаются
при помощи червяч-
ной передачи. Для
этой цели на осях В
(рис. 84) закреплены
винтовые шестерни С,
которые сцепляются
с червяками Б, вра-
щающимися вместе
с валом Е- Вал вра-
щается от шкива F,
связанного с мото-
ром или трансмис-
сией.
Порох из лотка подается на ножи сверху в положение Н. После
этого нажимом на педаль сближают ножи, и они, вращаясь, разре-
зают трубку на две части.
Станки дают очень хорошее качество срезов, без отколов и над-
ломов трубок, но производительность их очень* мала.
Трубчатые пороха режут и на станках Круппа. На этих станках
порох разрезается ножами, двигающимися в пазах вверх и вниз.
Лезвие ножа устанавливается наклонно по отношению к поверх-
ности стола. Салазки, скользящие по столу, подают под нож пучки
пороховых трубок. Производительность станка Круппа до 400 кг/час,
но качество резки он дает более плохое, чем дисковые станки.
Кроме того, на станках Круппа резать порох можно на длину
не более 1 м-
Резка зерненых порохов. Зерненые пороха, винтовочные и ору-
дийные, режут на станке Сан-Галля (рис. 85). Этот станок устроен
так. Между станинами Л и Б на коленчатом валу В припомощи шатуна
вверх и вниз движется в направляющих пазах стальной рамы суп-
порт Д, в котором прижимными винтами прочно закрепляется нож.
Нож на нижней стороне имеет острую фаску. Коленчатый вал при-
водится в движение от рабочего шкива zff, рядом с которым насажен
холостой шкив. Привод обычно осуществляется .от трансмиссион-
ного вала. Порох под нож подается при помощи питающей бес-
конечной ленты, надетой на гладкие барабаны 3 и Я, и рифленых
171
DL Scientific Heritage of Russia
барабанов ГиЕ- Станок имеет и третий рифленый барабан, который
уплотняет пороховой слой.
Движение ножа и подача пороха сочетаются таким образом:
когда нож поднимается вверх, уплотненные барабанами пороховые
Рис. 85. Станок Сан-Галля.
шнуры подвигаются ими под нож. Нож опускается и отрезает слой
пороха. В тот момент, когда нож опускается, барабаны останавлива-
ются и снова начинают вращаться, когда нож поднимется и откроет
отверстие для прохода пороховых'шнуровпод нож. Чем лучше будут
уплотнены пороховые шнуры и чем острее
будет нож, тем чище получится срез. Дви-
жение барабанов должно быть точно отре-
гулировано.
Подачу пороховых шнуров, а следовате-
льно, и длину отрезаемых зерен регулируют
особым механизмом (рис. 85а). На конец вала,
от которого получает движение нож, для при-
дания равномерности ходу станка насажен
маховик Л, представляющий собой тяжелый
диск. В этом маховике имеется прорез, где
закреплен ползун М\ он соединен с длинной
тягой Н и закрепляет конец ее на том или
Рис. 85а. Регулятор ином расстоянии от центра маховика Л. С тя-
станка Сан-Галля. гой Н шарниром сцеплена тяга О. Другой
конец тяги О надет на вал нижнего барабана
подачи С и свободно на нем вращается. На этом же валу укреплено
колесо ZZ; оно имеет на поверхности желобок, в который входит со-
бачка Д укрепленная на тяге <?.
Рассмотрим действие механизма. Маховик Л, насаженный на
вал, непрерывно вращается. Тяга Я, связанная с маховиком,то опу-
172
DL Scientific Heritage of Russia
скается, то поднимается. Тяга (9, связанная с тягой Н, производит
колебательное движение. Когда тяга О с собачкой Р поднимается
кверху, собачка Р упирается в колесо П и немного поворачивает
его. При опускании конца тяги О собачка Р скользит по колесу,
и оно в это время стоит на месте.
Барабан С, сидящий на одном валу с колесом 27, движется толч-
ками. Чтобы изменить подачу пороха, т. е. изменить ход барабана С,
достаточно передвинуть ползун М в прорези и укрепить его в но-
вом положении. Чем дальше от центра маховика закреплен ползун М,
тем больше будет подача, а следовательно, и длиннее пороховые
зерна. Ползун передвигают при помощи установочного винта.
Пороховые шнуры выкладывают на стол, приставленный к станку
на одном уровне с бесконечным ремнем, и тщательно выравнивают
руками. Бракованные шнуры — с порванными сводами, с вкрапле-
ниями серого цвета, с пятнами и сильно изогнутые обязательно
нужно удалять. Слои закладывают толщиной около 60 мм (шнуры
орудийного пороха не более чем в 2—3 слоя). Со стола шнуры подают
на бесконечное полотно (ремень) и далее под вращающиеся друг
над другом в разные стороны барабаны Г и Е (рис. 85).
Рифлеными барабанами порох подается через четырехугольное
отверстие под нож. Подача происходит только тогда, когда под-
нимается нож. Выдвигающийся из отверстия пучок пороховых
шнуров режется на зерна требуемой длины, которые по жолобу К
падают в подставленный ящик.
Брак при резке пороха на станке Сан-Галля получается в виде
зерен с косыми срезами, с заусенцами, в виде зерен меньшей или
большей длины по сравнению с нормой, в виде крючков и т. п.
Зерна с косыми срезами получаются из-за неправильной укладки
порохов в лотки.
Зерна мятые и с заусенцами получаются при резке пороха зату-
пившимся ножом. Поэтому нож следует менять через 20—30 мин.
Для замены ножа станок надо останавливать. Устанавливает ножи
на станке и проверяет их остроту бригадир.
Брак в виде коротких и длинных зерен получается при обреза-
нии концов пороховых шнуров в начале и в конце резки. Брак этот
неизбежен при существующих методах работыи аппаратуре. Однако
количество его, несомненно, можно уменьшить, если на резку пода-
вать пороховые шнуры максимально возможной длины, как, напри-
мер, при резке на американских станках. Весьма желательно было
бы резку пороха производить непосредственно по выходе шнуров
из-под пресса.
Зерна в виде крючков получаются главным образом при резке
винтовочных порохов. Когда их принимают на скалки, образуются
сгибы, которые при резке и дают такой брак.
Более совершенным типом резательных станков является амери-
канский станок, на котором режут пороха только крупных марок.
Американский резательный станок устроен следующим образом.
На два вертикальные ролика надевается стальная лента с отвер-
стиями овальной формы, края которых заточены (рис. 86). С обеих
DL Scientific Heritage of Russia
173
сторон ленты располагаются рифленые валики, они подают порохо-
вые шнуры в отверстия стальной ленты. Ролики, а вместе с ними
и стальная лента вращаются от зубчатой передачи. Скорость
Рис. 86. Схема американского
резательного станка.
вращения ленты согласуется со ско-
ростью вращения питающих валиков.
Пороховой шнур в резальное отде-
ление доставляется свернутым в бунты
в цилиндрических банках. Банки в
количестве, соответствующем числу ре-
жущих отверстий, устанавливают на
специальных столах. Из банок берут,
концы пороховых шнуров и вставляют
между питающими валиками. Вра-
щаясь, валики подают шнуры к режу-
щей ленте. Шнур проникает в отвер-
стия и передвигается на некоторую
установленную длину, а затем его
отсекает режущая кромка. Отрезанные
зерна, падая вниз, ссыпаются в тару.
Оставшийся конец шнура попадает в следующее отверстие ленты.
Нарезанный порох навешивают в мешки, которые снабжают
бирками с указанием марки пороха и даты резки.
УДАЛЕНИЕ РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ ПОРОХА
После резки порох получает свою окончательную форму. Однако
он еще не может считаться готовым, так как в нем остается 40—50%
растворителя.
Балистически стойкие пороха должны содержать определенное
количество остаточного растворителя, которое при нормальных
условиях хранения пороха не должно изменяться. В окончательно
готовом порохе должно быть 15% растворителя, в зависимости
от толщины порохового зерна.
В процессе удаления растворителя из пороха, представляющего
с^оой, как известно, эластичный гель, порох уменьшается в объеме
до тех пор, пока не отдаст всего растворителя. Уменьшение объема
происходит потому, что при удалении растворителя .сближаются
кгллоидные частицы.
Растворитель вначале улетучивается сравнительно быстро, а
затем по мере усыхания пороха, когда в результате тесного сбли-
жения мицелл микропоры уменьшаются, выделение растворителя
постепенно замедляется и в конце концов прекращается.
В прошлом растворитель из пороха удаляли простой сушкой.
Но это требовало значительной затраты времени, было опасно
в пожарном отношении и понижало химическую стойкость
пороха.
В настоящее время растворитель из пороха удаляют тремя по-
следовательными операциями*, провяливанием (подсушивание при
невысокой температуре), вымачиванием в воде и сушкой.
174
DL Scientific Heritage of Russia
Т
ПРОВЯЛИВАНИЕ ПОРОХА
Порох провяливают в среде, насыщенной парами растворителя.
Если эту операцию проводить на открытом воздухе, на поверхности
пороха вследствие быстрого удаления растворителя будет образовы-
ваться корка, которая замедлит дальнейшее выделение раствори-
теля. Поэтому очень важно, чтобы порох все время со всех сторон
равномерно омывался парами растворителя.
Всякое изменение концентрации паров растворителя изменяет
парциальное давление их, а следовательно, и скорость удаления
растворителя. Чем выше концентрация паров растворителя, тем
выше парциальное давление их и тем медленнее они будут
удаляться из пороха. Таким образом для равномерного провяли-
вания пороха очень важно, чтобы концентрация паров раство-
рителя была одинаковой.
Провялочные шка-
фы представляют со-
бой деревянные ящи-
ки с решетчатыми
полками, на которые
загружают порох.
Внизу и вверху шка-
фа имеются отверстия
для ввода и отвода
воздуха спарами рас-
творителя.
Воздух обычно
вводится через ниж-
ние отверстие, а от-
водится через верх-
нее, чтобы пороховые
зерна равномерно
омывались парами
растворителя и рав-
номерно провялива-
лись. Большой удель-
Рис. 87. Схема провя- Рис. 88. Провяливание
лочного шкафа. пороха.
ный вес паров растворителя по сравнению с воздухом заставляет
их опускаться на низ шкафа, почему внизу создается максималь-
ная концентрация их, а наверху минимальная. Поэтому порох,
находящийся внизу, провяливался бы медленнее, чем находящийся
наверху. Чтобы обеспечить одинаковую концентрацию паров рас-
творителя в провялочном шкафу, необходимо поднять оседающие
пары растворителя и заставить их проходить через слой пороха
снизу вверх. Это и достигается отсосом их через верх шкафа.
Для ускорения провяливания воздух в шкаф поступает подо-
гретым до 20—35°, а иногда и выше. Подогревается воздух калори-
фером, установленным в вентиляционном отделении. Устройство
шкафа показано на рис. 87 и 88.
Провялочные шкафы устанавливают в отдельных помещениях
в один или несколько рядов. Каждый шкаф присоединяется к общим
175
DL Scientific Heritage of Russia
вытяжной и нагнетательной вентиляционным магистралям. Венти-
ляторы и прочее вспомогательное оборудование устанавливают
в отдельных пристройках.
В зависимости от марки пороха его помещают в провялочные
шкафы или в мешках, или на деревянных лотках с парусиновым
дном. В мешках обычно провяливают мелкий порох, в лотках —
крупный.
Продолжительность провяливания пороха зависит от толщины
его свода, от температуры воздуха, от концентрации или парциаль-
ного давления паров растворителя. Кроме того, имеет значение
и количество остающегося в порохе растворителя, которое в свою
очередь определяется условиями технологического процесса даль-
нейшей операции. Порох, поступающий на вымочку, должен содер-
жать не более 20% растворителя; при большем его содержании он
может разжелатинироваться с поверхности в процессе вымочки.
Для каждой марки пороха установлено, сколько в нем должно
содержаться растворителя после провяливания. Когда в порохе
останется это установленное количество растворителя, провялива-
ние считается законченным.
Продолжительность процесса провяливания при всех равных
прочих условиях в зависимости от толщины свода пороха длится
примерно 24—48 час.
Во время провяливания через определенные промежутки времени
следует мешки или лотки перемещать с одного места на другое,
например, мешки с верхней полки переставлять на нижнюю полку
и наоборот. По окончании провяливания порох направляют на
вымочку или в промежуточный погребок.
СОРТИРОВКА (РАЗЫМКА) ПОРОХА
Для получения высокой гравиметрической плотности и одно-
образия балистических качеств порох после резки необходимо сор-
тировать, чтобы отобрать образовавшийся во время этого процесса
брак.
Зерненые пороха обычно сортируют на так называемых разы-
мочных 'станках, ленточные и трубчатые пороха — исключительно
вручную.
Сортировка, или разымка, зерненых порохов. Разымочные аппа-
раты бывают двух видов: с наклонными ситами и триер системы
Моро.
Первый аппарат применяют для разымки зерненых порохов
всех марок, второй — только для мелких порохов, например винто-
вочных.
Наклонный раз ым очный аппарат. Наклон-
ный разымочный аппарат (рис. 89 и 90) состоит из трех или четырех
съемных деревянных рам, к которым снизу крепятся сита, пред-
ставляющие собой медные плоские листы с отверстиями определен-
ных размеров (рис. 91).
Первое сито предназначается для отбора крупных зерен и
поэтому имеет отверстия, соответствующие наибольшей допустимой
176
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 89. Наклонный равымочный аппарат.
-о
длине нормального порохового зерна; вторая рама служит для
отбора нормальных зерен, диаметры ее отверстий соответствуют
наименьшей длине нормального зерна; третья рама может быть
глухой; если имеется четвертая (глухая) рама, то третья рама снаб-
жена ситом, через которое проходят пыль, песок и т. д. Вообще
диаметр отверстий определяется размером зерна с учетом усадки
его при дальнейших операциях.
Каждый наклон снабжается набором сит, отверстия которых соот-
ветствуют всем сортам порохов зерненого типа. При переходе с сорти-
ровки одной марки пороха на другую сита легко можно заменять.
Рамы аппарата скрепляют медными откидными болтами с деревян-
ными перекладинами; эти перекладины расположены на верхней
Рис. 90. Общий вид наклонного
разымочного аппарата.
Рис. 91. Сито наклон-
ного разымочного
аппарата.
раме и покоятся на тележке Г (рис. 89), с которой они соединены
четырьмя косыми медными планками Д. Тележка устанавлива-
ется медными роликами (колесами) на рельсы В, которые укреп-
ляются на железной раме Л, установленной на фундаменте. Тележка
движется вперед и назад при помощи шатуна Е от коленчатого или
эксцентрикового вала, закрепленного в подшипниках на раме А.
Над верхней рамой укрепляется бункер 3 с щелевидным отвер-
стием внизу. При помощи подвижной стенки и винта с маховичком
эту щель можно увеличивать или уменьшать. Чтобы щели не заби-
вал порох, воронка получает некоторое сотрясение, слегка поворачи-
ваясь на опорах с помощью рычагов Ж, соединенных с эксцентри-
ком И, насаженным на коленчатый вал.
Порох высыпают из мешка в воронку при закрытой щели, затем
переводят ремень и наклон пускают в работу. Поднимая стенку бун-
кера, открывают отверстие, через которое порох высыпается тон-
ким слоем на сплошную (без отверстий) часть верхнего полотна.
Рамы с ситами начинают плавно двигаться вперед и назад со ско-
ростью 150 кол/мин. Поэтому пороховые зерна приобретают только
поступательное движение от воронки к противоположному концу
рамы. Таким образом сползая вниз, они проваливаются через от-
DL ^ZrLitific Heritage of Russia
верстия, если их длина меньше диаметра отверстия. Зерна длин-
нее диаметра отверстия сползают вниз и падают в подставленный
ящик а. Так как диаметр отверстий первой рамы соответствует
длине нормального порохового зерна, то она отбирает только зерна
крупных размеров. Зерна же нормальной длины и мелочь провали-
ваются через отверстия на вторую раму и, приобретая поступатель-
ное движение, в зависимости от размера или проваливаются на третью
раму, или сползают вниз и попадают в ящик в.
Вторая рама имеет диаметр отверстий меньше, чем длина нормаль-
ного зерна, и в отверстия ее сита проваливается мелочь, а в ящик б
сползают нормальные зерна. Такой же процесс происходит и на
третьей раме, которая отделяет от коротких зерен (мелочи) пыль
и песок. Четвертая рама делается глухой и предназначается для пыли
и песка. Если имеются только три рамы, мелочь, песок и пыль не
отсеиваются.
Такой разымочный аппарат недостаточно хорошо отсеивает порох.
Одновременно с зернами, имеющими длину меньшую, чем отверстия,
через отверстия могут проваливаться и зерна с длиной большей,
чем диаметр отверстия, вставшие вертикально.
Во время работы наклона необходимо следить за исправным
состоянием рельсов. Если они изношены, аппарат сотрясается
и плохо отбирает брак. Необходимо осторожно обращаться с рамами,
не допускать ударов по полотну; от этого полотно приобретает вол-
нистость, а на волнистых полотнах зерна пороха подпрыгивают,
что ухудшает качество разымки. Очень важно следить, чтобы
отверстия сит не засорялись.
Разымочный аппарат Моро относится к разымочным
аппаратам, известным под названием триеров (рис. 92).
Главной рабочей частью его является барабан а, насаженный на-
клонно на стальной вал. На внутренней поверхности барабана вы-
сверлены или выштампованы ячейки полушаровой формы (рис. 93).
Внутри цилиндра по всей длине под валом неподвижно закреплены
два жолоба а и и (рис. 92), в которых помещаются вращающиеся
шнеки д- Шнеки вращаются при помощи шестерен б и в от главного
вала. К одному краю жолобов по всей их длине прикреплены шарнир-
ные клапаны е, которые свободными концами лежат на внутренней
поверхности барабана под некоторым углом к горизонту. Угол
наклона клапанов может изменяться при помощи особой рукоятки ж.
Клапаны должны иметь такой наклон, чтобы попавшие на них
зерна пороха свободно скатывались в жолоб со шнеками. Барабан
вращается со скоростью 40 об/мин. В верхней приподнятой части
цилиндра установлена воронка а, из которой по желобам а и и порох
направляется внутрь барабана.
Разымка проходит следующим образом. Порох, попавший из
воронки внутрь барабана, в силу его вращения и наклона сползает
вниз. При своем движении мелкие пороховые • зерна нормальных
размеров западают в ячейки и поднимаются кверху. Достигая
определенной высоты, зерна выпадают из ячеек на клапаны и попа-
дают в жолоб, из которого они шнеком передаются во вторую
179
DL Scientific Heritage of Russia
Рис. 92. Равымочный аппарат Моро.
а—барабан: б и в—шестерни; а—жолоб; д—шнеки: е—клапаны: ж—рукоятка; з—воронка; и—-жолоб-
половину барабана. Длинные зерна, случайно попавшие в ячейку,
клапаны сбрасывают обратно в низ барабана, где они, сползая по
•«41
боковой поверхности цилиндра к середине его, высыпаются из бара-
бана через прорези в подставленный яг
Во второй части цилиндра диаметры ячейки несколько меньше,
чем в первой, поэтому, по аналогии с работой первой половины ци-
линдра, крупные зерна, не попадая в ячейки, высыпа-
ются через прорези в нижней части цилиндра в один
ящик, а зерна нормальной длины и вместе с ними мел-
кие, попавшие в ячейки, выводятся из жолоба шнеком
в другой ящик.
Таким образом разымочный аппарат Моро в отличие
от наклона отбирает только крупные зерна. Это и явля-
ется недостатком работы аппарата Моро.
Во время работы на аппарате Моро необходимо сле-
дить, чтобы расстояние между клапанами не превышало
толщины зерна. Особенно нужно следить за тем, чтобы
клапаны плотно прилегали к боковой поверхности ба-
рабана.
Орудийные пороха сортируют преимущественно на
2 — 3 наклонах, винтовочные— на наклоне и на аппарате
Моро. Для более тщательной раэымки винтовочные по-
роха обычно пропускают сначала через один наклон,
а затем 2—3 раза через аппарат Моро.
Гравиметрическая плотность винтовочных порохов
Рис. 93.
Стенка ба-
рабана ра-
зымочного
аппарата
Моро.
в зависимости от количества разымок изменяется следующим
образом’*
После первой разымки на
» » >> »
» второй » »
» третьей » »
наклоне......0,669
аппарате Моро. . . 0,672
» >> ... 0,677
» » . . . 0,680
Отходы, получаемые при разымке орудийных порохов, направ-
ляют на замочку, а отходы от винтовочных порохов — в отделение
мешателей на переработку. Разнятый порох передают на следующую
операцию.
Переборка ленточных и трубчатых порохов. Ленточные и труб-
чатые пороха перебирают исключительно вручную. Отбирать сле-
дует сильно изогнутые, покоробленные пороховые ленты и трубки,
а также ленты и трубки с пестротой, белыми полосами, большими
вкраплениями, с царапинами, трещинами и т. п. Трубки и ленты
длиннее установленной нормы поступают для обрезки, а короче
нормы — идут в брак.
Отходы, полученные при переборке, поступают на размочку.
ВЫМОЧКА ПОРОХА
После провяливания порох содержит 12—18% летучих веществ.
Удаление их простым высушиванием потребовало бы очень много
времени, а следовательно, и большого количества сушилен.
181
DL Scientific Heritage of Russia
Трудность удаления сушкой из пороха растворителя обусловлена
тем, что на наружной поверхности порохового зерна вследствие
ее более быстрого высыхания образуется очень плотная пленка,
или корочка, которая и препятствует выходу растворителя из толщи
порохового зерна.
В 1892 г. А. В. Сухинский высказал предположение, что при
погружении пороха в воду корочка на наружной поверхности
образовываться не будет. Следовательно, это облегчит выделение
растворителя из толщи порохового зерна. Опыты вполне подтвер-
дили предположение А. В. Сухинского.
Рис. 94. Мастерская вымочки пороха.
Вымочка пороха значительно уменьшила время его фабрикации
и удешевила ее стоимость.
При погружении пороха в воду находящийся в нем растворитель,
главным образом спирт, вследствие хорошей растворимости его
в воде через открытые поры проникает в воду, а вода, наоборот, про-
никает в порох. Таким образом при погружении пороха в воду проис-
ходит взаимная диффузия, и после вымочки в порохе вместо спирта
и эфира оказывается вода. Вода, не связанная с пироксилином
(она не образует так называемой сольватной оболочки), легко уда-
ляется из пороха сушкой.
Процесс диффузии будет протекать тем быстрее, чем больше будет
разность концентрации диффундирующих веществ. Поэтому воду,
в которой вымачивают порох, меняют несколько раз. Растворитель,
переходящий в воду, регенерируют. Пороха вымачивают в бетонных
бассейнах, чаще всего прямоугольной формы (рис. 94).
Бассейны 'располагают обычно ниже уровня пола. Над дном
бассейна устанавливается второе дно (ложное), под которым проходят
паровые трубы, подогревающие воду во время вымочки пороха.
Бассейн должен вмещать одну малую партию пороха весом до 10 тп,
емкость бассейна для такой загрузки примерно 16—18 м3. Для
Dll^Lentific Heritage of Russia
спуска воды после промывок бассейна в дне его устроено спускное
отверстие. Для наполнения холодной и горячей водой в бассейнах
имеется специальный трубопровод. Бассейны соединяются с на-
сосом так, что содержащуюся в них спиртовую воду можно
перекачивать на утилизацию, а также и из одного бассейна
в другой.
Зерненый порох на вымочку поступает в мешках, а трубчатый
в пучках. Зерненые пороха загружают также и россыпью. В послед-
нем случае на дно бассейна кладут предварительно брезент. Лен-
точные пороха, а также и трубчатые следует загружать таким об-
разом, чтобы они при этом не деформировались, т. е. не изгибались,—
после вымочки пороха становятся очень твердыми и не поддаются
выпрямлению. Трубчатый порох, связанный в пучки, устанавливают
в бассейнах вертикально, чтобы пороховые трубки при вымочке не
изгибались и вода свободно проникала внутрь каналов трубок.
Пороха в пучки связывают пружинными поясками из медной прово-
локи или на пучки надевают медные манжеты, стягиваемые пру-
жинами.
Вымачивают порох по режиму, определяемому заводом для каж-
дой марки пороха на основании опытной вымочки передового образца
или опытной передовой портии.
Содержание летучих веществ для каждой марки пороха не должно
превышать установленной нормы, так как в зависимости от этого
должны меняться и режим вымочки, и качество ее.
Практикой установлено, что пороха с содержанием летучих
веществ более 20% вымачивать нельзя. Вследствие действия воды
поверхностные слои могут частично разжелатинироваться, приняв
при этом беловатый оттенок. Поэтому в порохе нельзя допускать
содержания летучих веществ более 20%.
Порох вымачивают в различных температурных условиях.
Для ускорения желательно этот процесс проводить при высокой
температуре, так как она увеличивает скорость диффузии.
Например, чтобы удалить растворитель при 50° до того же преде-
ла, как и при 80°, продолжительность вымочки, равная в последнем
случае 8 час., повышается до 40 час., т. е. увеличивается в 5 раз.
В холодной воде продолжительность вымочки вместо 8 час- достигает
8—10 дней. Однако вымачивание при высокой температуре пони-
жает химическую стойкость пороха. Кроме того, горячая вода
частично разрушает коллоидную структуру пороха, т. е. производит
разжелатинирование его.
Таким образом порох следует вымачивать при 50—60°.
Для вымочки пороха применяют исключительно очищенную
мягкую воду. Если вода содержит органические вещества, их необ-
ходимо коагулировать.
Холодную и горячую воду в бассейн заливают из напорных ба-
ков. Подогревают воду острым паром в специальных баках.
Соотношение воды и пороха должно быть примерно 1,5 *• 1 или
2 : 1. В начале вымочки во всех случаях сначала заливают холодную,
а затем более теплую воду.
DL Scientific Heritage of Russia
183
Заливая холодную воду, необходимо следить, чтобы на поверх-
ности пороховых элементов не образовывались пузырьки воздуха, —
они очень замедляют вымочку. Если пузырьки появились, залитую
воду надо слить и заменить ее другой. Смену вод и регулирование
их количества производят по установленному данным заводом ре-
жиму. В процессе вымачивания наблюдают за крепостью спирто-
вой воды, в которой вымачивается порох, и за ее температурой.
Крепость спиртовой воды в бассейне не должна превышать 12°,
в противном случае может выщелачиваться дифениламин.
Однако опытами * установлено, что выщелачивание дифенил-
амина происходит только при крепости спирта выше 18°.
После вымочки воду, содержащую спирт, направляют на ректи-
фикацию- Если крепость ее будет менее 3°, ее спускают в кана-
лизацию или в целях экономии используют для первых заливок.
При вымочке удается утилизировать с 1 тп пороха 1000—1200°
спирта.
Так как вода в бассейне с течением времени охлаждается, при-
мерно на 5° в сутки, то ее время от времени нагревают, чтобы под-
держивать требуемую температуру.
Продолжительность вымочки зависит от ряда факторов*.
1) от количества растворителя — чем больше его содержит по-
рох, тем быстрее протекает вымочка, и наоборот: порох, содержащий
много растворителя, не очень плотный, а следовательно, имеет боль-
шие диаметры пор; поэтому диффузия облегчается и протекает быстро;
2) от качества воды — жесткость воды увеличивает время вы-
мочки**;
3) от толщины пороховых зерен — чем толще пороховые зерна,
тем больше требуется времени на вымочку;
4) от размеров наружной поверхности зерен — чем больше она,
тем скорее протекает вымочка;
5) от температуры — чем она выше, тем больше скорость выма-
чивания.
Конец вымочки определяется содержанием в порохе так назы-
ваемых неудаляемых летучих веществ.
Содержащиеся в порохе летучие вещества делят на удаляемые,
неудаляемые и общие. Удаляемыми летучими веще-
ствами называют вещества, которые удаляются при высушива-
нии пороха в течение 6 часов при 95°. К этим веществам относятся
главным образом вода и незначительное количество остающегося
растворителя. Неудаляемые летучие вещества
остаются в порохе после высушивания. Это — главным образом
спирт и эфир, которые образуют с пироксилином прочный коллоид.
Кроме того, в составе неудаляемых летучих находятся также следы
влаги. Под общими летучими веществами понимают,
все количество эфира, спирта и воды, заключающееся в порохе.
ansa
* Т. С. Егоров, Производство бездымного пироксилинового пороха.
*♦ Броуне, Технология пороха, ч. II.
DL ш itific Heritage of Russia ‘ •
Иначе говоря, общие летучие это — сумма удаляемых и неудаля-
емых летучих веществ.
Чтобы получить порох, который не изменял бы своих физико-
химических свойств, стремятся оставить в нем строго определенное
количество неудаляемых летучих веществ. В случае недостатка их
коллоидная структура пороха может быть разрушена, а в случае
избытка против нормы они могут свободно улетучиться при хране-
нии пороха, что приведет к изменению его балистических свойств.
Для каждой марки пороха устанавливается определенное содержа-
ние удаляемых, неудаляемых и общих летучих веществ.
В процессе вымочки нас интересуют, главным образом, неудаля-
емые летучие вещества, которые, собственно, и будут определять,
дальнейшие качества пороха.
После вымочки пороха содержание этих веществ в нем должно
несколько превышать норму, так как в процессе сушки количество
их несколько уменьшается. Если количество неудаляемых летучих
веществ в порохе будет по сравнению с нормой уменьшено, такой
порох считается перемоченным и его приходится исправлять путем
замачивания в спирте. Выгружать порох из бассейна можно только
тогда, когда будет определено содержание -в порохе неудаляемого
растворителя.
Выгрузка бассейна производится вручную. Выгруженный порох
отправляют на сушку.
СУШКА ПОРОХА
До вымочки порох содержит главным образом спирт, а после
вымочки главным образом воду. Основным назначением сушки
является удаление из пороха воды и частично некоторого коли-
чества неудаляемых лету-
чих веществ. Для сушки
пороха существуют сушилки
различных типов.
Вакуумная сушил-
к а для сушки порохов и
различных взрывчатых ве-
ществ (рис. 95) была пред-
ложена в 1889 г. Эмилем
Пасбургом. Создаваемое в
ней разряжение ускоряет
процесс сушки, который
можно вести при низкой тем-
пературе. Опасность взрыва
Рис. 95. В акуумсу шильный аппарат
Пасбурга.
при разряжении значительно
меньше, нежели при атмо-
сферном давлении.
Сушильный прибор пред-
ставляет собой чугунную камеру, закрываемую о одной или с двух
сторон герметическими дверцами, легко ходя
шп
ии на шарнирах-
185
DL Scientific Heritage of Russia
Внутри камеры устанавливают пустотелые горизонтальные полки,
которые обогреваются горячей водой или паром. Разрежение
в камере производится вакуумнасосом.
Порох помещают на алюминиевые противни и устанавливают
их на полки. После этого из аппарата выкачивают воздух и назре-
вают плиты до температуры около 80°. Разрежение в камере дости-
гает 700 мм-
Окончив сушку, аппарат охлаждают, пропуская воду в каналы
полок, и сообщают его с наружным воздухом для получения нормаль-
ного давления. После этого выгружают порох.
Вакуум-аппарат ускоряет процесс сушки и дает стабильный
готовый продукт. Но эти аппараты обладают и существенными не-
достатками; устройство их очень сложно, при высокой стоимости
они сравнительно малоемки, а следовательно, мало производительны.
Рис. 96. Стеллажная сушилка.
Поэтому сушилки Пасбурга большого применения не имеют.
В стеллажных сушилках (рис. 96) порох высуши-
вают на лотках С, устанавливаемых в несколько ярусов на стелла-
жах D. Стеллажи делаются из дерева или углового железа.
Стеллажи из железа лучше деревянных; в деревянных при высы-
хании образуются трещины и щели, в которые попадают мелкие
куски пороха и пороховая пыль. При продолжительном нагрева-
нии они могут разложиться и воспламенить весь порох.
Воздух, нагретый калориферами А в специальной пристройке В,
подается оттуда в помещение сушилки вентилятором.
• Использованный воздух удаляется специальным вентилятором.
Вытяжка этого вентилятора должна быть несколько меньше притока,
чтобы устранить поступление в сушилку холодного воздуха. Обмен
воздуха в сушилках такого типа производят 15—20 раз в час.
Недостатком сушилок такого типа является большая продолжи-
тельность сушки вследствие того, что нагретый воздух не проходит
через слои насыпанного пороха, а только обтекает его.
186
DL Scientific Heritage of Russia
Наиболее совершенной сушилкой по сравнению со стеллажной
является столовая сушилка.
В столовой с у .ш и л к е пороха сушат на столах (рис. 97).
Столы состоят из медных или алюминиевых корыт а, устанавливае-
мых на деревянном или железном каркасе. Поверх корыт распола-
гаются рамы б с веревочной или деревянной решеткой с отверстиями
диаметром 10—15 см- Внизу корыто соединяется с воздуховодами 5, по
которым подается воздух, нагретый в специальнОхМ помещении при
помощи калорифера.
Порох загружают на рамы, на решетки которых предварительно
расстилают брезент (парус). После этого нагретый воздух по об-
щему воздухопроводу г и воздуховодам в подают в корыто, из
которого он проходит далее через решетку, парус и слой пороха
Рис. 97. Столовая
сушилка.
Рис. 98. Фильтр для отделения пороховой
пыли.
в сушильное помещение. Нагретый воздух, проходя через слой по-
роха, нагревает его и испаряет содержащуюся в нем влагу. Отрабо-
танный воздух, выходя из-под стола, попадает под вытяжной
колпак д, установленный над столами, и вентилятором по воздухо-
проводу е выбрасывается наружу.
Перед тем как отвести отработанный воздух в атмосферу, его
пропускают через фильтры для отделения пороховой пыли. Эти
фильтры бывают различного устройства. Один из фильтров изобра-
жен на рис. 98. Принцип его работы основан на том, что воздух
пропускается через слой воды, которая и поглощает содержащуюся
в воздухе пыль. Воздухопроводы, подающие нагретый воздух, снаб-
жены контролирующими приборами для регулирования температуры
воздуха..
Температуру контролируют термографом, который при помощи
часового механизма вычерчивает на миллиметровой бумаге кривую
температурного режима в сушилке. Кроме того, в магистральной
трубе установлен контактный термометр. * Внутри него впаяны
две проволоки; одна располагается у показания максимально до-
пустимой температуры, а другая — во ртути. Проволоки соединены
187
DL Scientific Heritage of Russia
с электрической проводкой, в которую включен электрический зво-
нок. Когда ртуть поднимается до показания предельной температуры,
цепь замыкается и звонок подает сигналы.-Работник, обслуживаю-
щий вентиляторы и калориферы, немедленно убавляет пар, поступаю-
щий в нагревательный прибор.
Нагнетательные воздухопроводы снабжены приспособлением для
впуска пара, который смешивается с воздухом и используется для
увлажнения пороха.
На каждый стол нагружают около 1000 кг пороха, в сушильное
же отделение загружают обязательно одну малую партию.
Столы покрывают брезентом и канвовой тканью, на которую затем
загружают порох. Зерненые и ленточные пороха на столы загружают
ровным слоем толщиной около 20 Трубчатые пороха загружают
на столы в пучках, ставя их вертикально.
После загрузки промежутки между пороховым слоем и бортом
рамы иногда заполняют мягким льняным жгутом, чтобы не прохо-
дил вдуваемый воздух.
Окончив загрузку, сушилку закрывают на замок, и за процес-
сом сушки наблюдают из машинного отделения. Порох сушат
воздухом, нагретым до 50—55°. Более высокая температура может
понизить стойкость пороха. Однако иногда сушку пороха про-
изводят при температуре до 80°. Для ускорения сушки порох
время от времени перемешивают. Перед этим обязательно проду-
вать его холодным воздухом. К мешке приступают только тогда,
когда порох остынет до 25—30°. Зерненые пороха перемешивают
граблями, ленточные перекладывают руками, а трубчатые, связан-
ные в пучки, перевертывают, устанавливая на столе другими кон-
цами. Порох, лежащий у бортов рамы, обязательно перекладывают .
на середину, а оттуда к бортам. Перемешивают порох примерно
один раз в сутки.
Продолжительность сушки зависит от скорости продувания
воздуха, температуры сушки, толщины пороха.
Режим сушки устанавливают на опытной партии.
В процессе сушки степень высушивания контролируют, взве-
шивая навеску (0,5—1 кг) пороха, которую берут из высушиваемой
массы.
Более точно конец сушки пороха определяют анализом пробы
на содержание удаляемых и неудаляемых летучих веществ. Коли--
чество удаляемых веществ в порохе должно быть несколько меньше*
нормы. Свежевысушенный порох, обладая большой гигроскопич-
ностью, в процессе выгрузки и мешки поглощает влагу, что увели-Г
чивает содержание удаляемых летучих веществ. Количество неуда-:
ляемых веществ должно точно соответствовать норме, установлен-'
ной техническими условиями. • • *
УВЛАЖНЕНИЕ ПОРОХА ’
Порох увлажняют для того, чтобы довести до установленного
предела количество удаляемых летучих веществ. ' JiP
•!1)
D^^^entific Heritage of Russia
Наиболее простым способом является естественное увлажнение.
В этом случае порох выдерживают в неотапливаемых зданиях в не-
герметической укупорке, обычно в деревянных ящиках. Продол-
жительность увлажнения зависит исключительно от влажности ат-
мосферного воздуха. В зимнее время, когда воздух содержит мало
влаги, увлажнение длится месяцами; весной, осенью, в сырую по-
году порох увлажняется быстрее. Этот способ увлажения при всей
его простоте неудобен. Он очень длителен и требует больших поме-
щений.
Удобно и легко порох увлажнять в сушильнях непосредственно
после сушки. Для этого по нагнетательному воздухопроводу про-
пускают увлажненный воздух, который, проходя через слой лежа-
щего на столах пороха, увлажняет его.
Продолжительность увлажнения пороха, помимо влажности воз-
духа, зависит еще и от размеров пороха. Мелкие п тонкие пороха,
имея большую поверхность по отношению к весу пороха, увлажня-
ются быстрее, чем толстые.
Увлажнение пороха в сушилке длится от нескольких часов до
1 суток.
Конец увлажнения, как и конец сушки, определяют, взвешивая
навеску примерно через каждые два часа до тех пор, пока она достиг-
нет заданного веса, а также анализом пробы на содержание удаляе-
мых летучих веществ.
Несмотря на свои неудобства, способ естественного увлажнения
по результатам является наилучшим. Поглощаемая при этом
способе порохом влага удерживается наиболее прочно. Это объяс-
няется тем, что она из-за продолжительного действия влажности
глубже проникает в толщу порохового зерна и поэтому труднее
отдается им. Порох, увлажненный искусственным способом, осо-
бенно в течение короткого промежутка времени, впитывает воду,
главным образом, поверхностью и поэтому легко отдает ее.
Естественная влажность пороха, т. е. такая, которая удерживается
им весьма прочно, зависит от количества азота, содержащегося
в пороховом пироксилине. Так, при содержании азота 13% и больше
влажность пороха составляет 1,0—1,5%, при 12,5—13% азота по-
рох следует увлажнять от 1,5 до 2%.
ФЛЕГМАТИЗАЦИЯ ПОРОХА
Флегматизация — процесс обработки пороха особыми вещест-
вами, замедляющими скорость горения наружных его слоев. Вместе
с этим внутренние слои порохового зерна надо сделать быстро
горя
iiui.M'j
Г
Для этого из пороха удаляют возможно большее коли-
чество остаточного растворителя, усиленно вымачивая его в воде.
Порох с образованным посредством флегматизации на поверхности
его медленно горящим слоем представляет собой тот тип пороха,
прогрессивность горения которого зависит не только от формы
зерна, но и от условия его обработки.
189
DL Scientific Heritage of Russia
В качестве флегматизирующего вещества впервые в Германии,
а затем и у нас стали применять камфару. Как флегматизатор кам-
фара вполне удовлетворяет своему назначению, но ее летучесть
придает балистическим свойствам пороха непостоянство. Поэтому
возникла необходимость заменить камфару другими флегматизи-
рующими веществами.
Различные страны применяют различные флегматизирующие
вещества. Так, в Америке применяют динитротолуол (травелин),в
Голландии — централит, в Германии был взят патент на флагмати-
зацию пороха раствором слабонитрованной клетчатки.
Порох флегматизируют камфарой в специальных барабанах.
Наиболее удобен для этого цилиндрический медный барабан, пред-
ставленный на рис. 99. Основание барабана А скреплено четырьмя
стягами Б. Внутри на боковой поверхности укреплены ребра, чтобы
порох не скользил при вращении барабана.
Рис. 99. Барабан для флегматизации.
Для загрузки и выгрузки на боковой поверхности барабана
сделано отверстие Г, закрываемое медной крышкой. Вращение ба-
рабана осуществляется от вала Е, присоединенного чугунными
крестовинами Д к основанию барабана. Один из валов через стену
здания проходит в машинное отделение, где он от соответствующего
привода приводится во вращательное движение. Барабан делает
около 20 об/мин. Другой вал делается полым; через его отверстие
в барабан вводится форсунка для пульверизации спиртового рас-
твора камфары. Барабан заключен в чехол, который внизу образует
воронку, предназначенную для выгрузки пороха.
Диаметр барабана 1600 мм, длина 650 мм- Величина загрузки
около 100 кг.
Высушенный порох с минимальным содержанием влаги посту-
пает в отделение флегматизации в холщевых мешках. Здесь его из
мешков вручную загружают в барабан.
DL iQQntific Heritage of Russia
Для устранения электризации порох перед камфарованием опыли-
вают графитом, которого берут около 0,25% от веса пороха. Такое
слабое графитование пороха не мешает обработке его камфарным
раствором.
Графитованный порох электризуется значительно меньше не-
графитованного вследствие того, что графит является более луч-
шим проводником электричества, чем желатинированный пирок-
силин.
При растворении камфары в спирт вводят дополнительно дифе-
ниламин в количестве около 0,25% от веса пороха, чтобы предупре-
дить выщелачивание дифениламина из пороха спиртом и увеличить
химическую стойкость.
Порох обрабатывают камфарным раствором следующим образом.
Раствор заливают в железный мерник, снабженный мерным стеклом.
Мерник соединяется вверху с трубой, по которой подается сжатый
воздух под давлением 3 ат, и внизу — со шлангом, на конец которого
надевается медная трубка с ввинченными в нее двумя форсунками
Кертинга. После заполнения мерника спиртовым раствором камфары
трубку с форсунками вставляют в отверстие полого вала и в мер-
ник пропускают сжатый воздух, который выдавливает раствор через
форсунки в барабан.
Впрыскивание раствора производят на ходу барабана в не-
сколько приемов. В промежутках, также в несколько приемов, вво-
дят графит. Порох, обработанный графитом, не имеет заусенцев,
острых углов, почему значительно увеличивается его гравиметриче-
ская плотность. Графитовка придает пороху также текучесть, что
позволяет, снаряжая патроны, отмеривать заряды.
Количество вводимого флегматизирующего раствора устанавли-
вают в зависимости от балистических данных при стрельбе опыт-
ным образцом. Установлено, что толщина медленно горящего слоя
должна равняться примерно 5% всей толщины горящего свода*.
Если порох будет обработан камфарой на ббльшую толщину, то
для получения требуемых начальных скоростей пули пришлось
бы брать больший заряд, который может не поместиться в гильзу;
при меньшей толщине медленно горящего слоя для заданных
скоростей давление пороховых газов получится больше допусти-
мого.
Окончив пульверизацию, продолжают вращать барабан, нагре-
вая его за счет трения пороха до 40—50° и удаляя таким образом
спирт. По окончании «выхаживания» после последнего впрыска
флегматизированный и графйтованный порох выгружают через люкт
расположенный на боковой поверхности барабана. Для этого бара-
бан останавливают, снимают крышку и затем снова пускают в ход.
При вращении барабана порох высыпается в воронку и из нее в под-
ставленные мешки. Флегматизированный порох направляют на ра-
зымку и сушку. Флегматизировать можно не только винтовочный
порох, но и некоторые сорта орудийного пороха.
♦ С. А. Броуне, Технология пороха, ч. II, Артакадемия, РККА. 1925.
DL Scientific Heritage of Russia
191
РАЗЫМКА И СУШКА ФЛЕГМАТИЗИРОВАННОГО ПОРОХА
Порох на флегматизацию поступает разнятым, однако после
флегматизации его приходится разымать вторично, чтобы отсеять
не приставший к нему графит и отделить слипшиеся зерна и мелочь.
Флегматизированный порох разымают так ж$, как и нефлегма-
тизированный.
Разнятый порох направляют на сушку. Отходы, получаемые
при разымке, используют только в том случае, если на данном за-
воде производят и охотничий порох. Отходы от флегматизации в
большинстве случаев уничтожают путем сжигания. Использовать
их для переработки с другими отходами нельзя из-за загрязнения
графитом и камфарой.
В процессе флегматизации порох поглощает до 5% спирта. Для
удаления его флегматизированный порох сушат в тех же сушилках,
что и нефлегматизированный, тем же способом и в тех же условиях.
HIM
После сушки порох увлажняют.
СОСТАВЛЕНИЕ И СМЕШЕНИЕ МАЛЫХ И ОБЩИХ ПАРТИЙ ПОРОХА
Составление и смешение малых партий^ Малые партии пороха
-составляют перед вымочкой. Все пороха, подготовленные для выма-
чивания, обычно поступают в погребок предварительного хранения.
Здесь их тщательно проверяют на содержание брака и летучих
веществ. В случае некондиционности пороха дополнительно сорти-
руют или провяливают.
Отработанные и проверенные пороха весом до 10 т поступают
на вымочку. Все дальнейшие операции — вымочку, сушку произ-
водят с неделимой малой партией.
Хотя вымачивание и сушку малой партии ведут примерно в од-
них и тех же условиях, т. е. в одном бассейне, в одной сушилке,
все же весь порох не получится одинаковым по своим ^свойствам.
Чтобы получить порох однообразным по свойствам и качествам,
-его смешивают.
Мешка зерненых порохов, винтовочных и орудий-
ных производится на приборе Рудакова. Этот прибор {состоит из
установленного на стойках ларя длиной ~7 мтз. шириной ~0,5 зс.'
В нижней части его заделаны треугольные бруски, к которым при^
крепляются откидывающиеся на петлях дверцы, удерживаемые в за-
крытом положении держателями. От каждой пары дверцев притянут
к подставленному под ларем бочонку или мешку холщевый рукав,
прикрепленный к брускам. На бортах ящика ходит вперед и назад
тележка. Дно ее устроено в виде клина со щелью внизу; размер щели
можно регулировать, приподнимая или опуская одну из стенок.
Обычно размер щели устанавливают так, чтобы при передвижении
тележки от одного края к другому порох высыпался все время ров-!
ным слоем. ' .'
Закрыв дверцы прибора, в ящик насыпают порох, .по одному
мешку поочередно от каждой группы. Сначала порох из мешка вы-
сыпают в тележку, установленную у одного конца прибора; после
192
DL Scientific Heritage of Russia •
этого, открыв щель, передвигают тележку к другому концу; порох
при этом высыпается в ящик тонким равномерным слоем. Так
поступают последовательно со вторым, третьим и т. д. мешками.
Затем опять берут по одному мешку из первой, второй, третьей
и т. д. групп и в том же порядке ссыпают в прибор. Когда прибор
будет заполнен, его опорожняют. Для этой цели одновременно
Рис. 100. Высыпание пороха из прибора Рудакова.
Рис. 101. Башенный прибор
для перемешивания зерненых
порохов.
открывают все дверцы, и порох из ларя высыпается в подставлен-
ные бочонки или мешки (рис. 100). При высыпании пороха и проис-
ходит, собственно, перемешивание насыпанных слоев. Порох, вы-
сыпанный из ларя в мешки, число
которых соответствует числу отвер-
стий, откладывается в сторону и обра-
зует новую группу. В таком же по-
рядке получают вторую, третью группы
и т. д. Так как слои пороха, попавшие
в мешок, недостаточно перемешаны,
порох мешают вторично.
На американских заводах пороха
перемешивают в башенных приборах
(рис. 101). Внутри башни расположен
ряд конических поверхностей (кону-
сов), обращенных попеременно верши-
нами вверх и вниз. Такое их располо-
жение обеспечивает перемешивание
пороха при его движении сверху вниз.
Мешка ленточных поро-
хов производится преимущественно
вручную. На полу расстилают парус
и ставят по сторонам его ящики с по-
рохом. У каждого ящика становится
рабочий. По команде рабочие берут в
сывают его вверх так, чтобы ленты*падали на середину паруса.
Опорожнив все ящики, порох на парусе дополнительно переме-
шивают лопатами
Мешка тру
ных,. производится
в несколько рядов.
П. И. Воробьев—114—13
DL Scientific Heritage of Russia
руки пучок лент и подбра-
или встряхивая слегка края паруса.
бчатых порохов так же, как и ленточ-
вручную. Ящики с порохом устанавливают
Рабочие, проходя по рядам, берут из каждого
193
я
нюаб
IIHI
ка по несколько трубок и бросают их в об
ящик. Этим, собст-
венно, и достигается смешение.
Смешанный порох навешивают й помещают в герметичную тару.
Перед укупоркой от каждой группы мешков отбирают среднюю
пробу, которую отправляют на испытание в контрольную лаборато-
рию. Один или несколько ящиков этой партии направляют в бали-
стическую секцию для определения балистических свойств пороха.
Порох, помещенный в герметичную тару, хранится до смешения
его в общую партию.
Составление и смешение общих партий. Получив результаты
физико-химических и балистических испытаний малых партий, из
них составляют общую партию.
Общая партия пороха, подлежащая сдаче, должна удовлетво-
рять требованиям, предъявляемым к данной марке пороха. Порохо-
вые элементы прежде всего должны иметь определенные длину
и толщину горящего свода. Порох в зависимости от марки должен
содержать определенное количество летучих веществ, азота, флегма-
тизатора и стабилизатора и должен обладать определенными стой-
костью и балистическими свойствами.
При производстве пороха нельзя получить партий вполне одно-
родных по физико-химическим и балистическим свойствам. Поэтому,
чтобы получить общую партию, удовлетворяющую всем требованиям,
необходимо смешивать несколько малых партий, близких по свойст-
вам. Ни в коем случае нельзя включать в общую партию малые
партии, не удовлетворяющие требованиям по стойкости.
После арифметического расчета по некоторым показателям произ-
водят опытное смешение и испытание пороха. Если результаты по-
лучаются неудовлетворительными, исключают ту или иную малую
партию и заменяют ее более подходящей. В случае получения удовле-
творительных результатов приступают к мешке общих партий. Ее
ведут так же, как и мешку малых партий.
РАЗВЕСКА И УКУПОРКА ПОРОХА
Порох, смешанный в общие партии, развешивают и помещают
в герметичные короба из оцинкованного железа.
Короба для сохранности во время перевозок помещают в прочные
деревянные ящики с крышками. На ящиках должны быть трафареты
с обозначением номера ящика, марки пороха, года его изготовления,
номера партии, названия завода и веса пороха. Укупоренный порох
вывозят на склады.
ИСПРАВЛЕНИЕ НЕКОНДИЦИОННЫХ И ПЕРЕДЕЛКА СТАРЫХ ПОРОХОВ
Исправление некондиционных порохов. Некоторые некондицион-
ные пороха можно довести до требуемого качества дополнитель-
ным перемешиванием, подсушкой, увлажнением и т. д.
Если, например, недостает неудаляемого растворителя, порох
пропитывают спиртом, а в случае избытка неудаляемого раствори-
DL
tific Heritage of Russia
теля порох вторично вымачивают, затем сушат и т. д.; при понижен-
ной химической стойкости порох подвергают дополнительной ста-
билизации, замачивая его в растворителе с добавлением дифенил-
амина. После этого порох вымачивают и производят все дальнейшие
операции.
Партии порохов, имеющие отклонения в толщине свода от уста-
новленной нормы, смешивают с другими партиями с таким расчетом,
чтобы в общей партии получить среднюю толщину свода.
Переделка старых порохов. Пороха при хранении постепенно
изменяют свои физико-химические свойства. Эти изменения сво-
дятся к изменению их химической стойкости и к изменению содер-
жания летучих веществ.
Порох, утративший до известной степени стойкость и часть раство-
рителя, можно исправить, если его стойкость по пробе Вьеля при
106°,5 будет менее 4,5, но более 3 час. и если содержание остаточного
растворителя в винтовочном порохе будет менее 0,2%, в орудийном
толщиной до 1,0 мм — менее 0,5% и в более толстых порохах — ме-
нее 1,0% *.
Для исправления пороха пропитывают спиртовым раствором
с добавкой эфира и дифениламина. Эфир добавляется, чтобы раз-
мягчить порох и тем самым дать стабилизатору возможность проник-
нуть в него. Количество добавляемого дифениламина рассчитывают
в зависимости от того, какое количество его осталось в исправляе-
мом порохе. Когда порох впитает растворитель, его направляют на
вымочку, затем на сушку и т. д.
Совершенно иначе обстоит дело с переделкой так называемых
трофейных порохов разных марок, с различным содержанием азота
и т. п. Такие пороха после выявления их химической стойкости
можно переработать.
Прежде всего в таких порохах определяют содержание азота.
Если оно окажется меньшим, чем требуется по техническим усло-
виям, их смешивают с такими порохами, в которых азота больше,
чтобы после смещения они дали порох требуемого качества.
Доведя содержание азота до требуемого предела, порох тща-
тельно перебирают, чтобы удалить посторонние, случайно попав-
шие примеси, особенно металлические, которые могут быть причиной
взрыва.
Затем порох замачивают в сосудах, применяя спирто-эфирный
растворитель.
Размягченный порох в герметичной посуде перевозят в отделе-
ние мешателей, где его перерабатывают на стандартную массу.
Переделочный порох, а также и брак нельзя смешивать с порохом
и браком из пироксилина. На всех мешках, посуде и т. п., кото-
рые используют для переделки пороха, нужно помечать: «пере-
делочный».
Процессы последующей обработки размоченного брака и приго-
товление из него пороха не отличаются от приготовления пороха
из пироксилина.
195
DL Scientific Heritage of Russia
ГЛАВА IX
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ о РЕКУПЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
На всех стадиях технологического процесса производства по-
роха происходят большие потери спирто-эфирного растворителя
за счет испарения его из пороха в окружающую атмосферу.
Так как эти потери очень значительны, то улавливание и регене-
рация (рекуперация) растворителя, на который падает большая
часть себестоимости пороха, имеет большое экономическое значение.
Существуют различные методы рекуперации растворителей.
Рекуперация путем абсорбции. Этот способ основывается на
поглощении паров летучих растворителей жидкими поглотителями;
пары растворителя или растворяются в жидкости, или образуют
с ней нестойкие химические соединения.
В качестве абсорбентов для абсорбции спирто-эфирных паров
применяют воду, серную кислоту и крезол.
Абсорбция водой. При абсорбции растворителя водой
происходит простое растворение абсорбируемого вещества в аб-
сорбенте. Процент рекуперированного по этому способу растворителя
составляет 50—55% от общего количества растворителя, поступаю-
щего в абсорбционные башни.
Абсорбция серной кислотой. При абсорбции паров
растворителей серной кислоты спирт вступает во взаимодействие
с серной кислотой и образует этилсерную кислоту по формуле
/ОСоН5
HO-SO2-OH+C2H5OH=SO2( +Н2О;
ХОН
этилсерная кислота при нагревании в присутствии воды снова легко
распадается. Эфир- с серной кислотой образует молекулярное
соединение.
Для абсорбции берут серную кислоту 70—75%-ной концентрации.
Оба эти метода большого применения не имеют.
Рекуперация крезолом. Способ рекуперации растворителя кре-
золом был предложен во Франции в 1916 г. фирмой Брежа и нашел
очень большое практическое применение. Абсорбирующая способ-
ность крезола обусловливается его способностью образовывать
нестойкие химические соединения, разрушающиеся при 125—130°.
Процесс рекуперации по этому методу протекает следующим
образом. Пары растворителя концентрацией не менее 7—8 г/м3
направляются в абсорбер, где они поглощаются, проходя снизу
вверх через насадку, орошаемую крезолом. Насыщенный крезол
из абсорбера стекает вниз, в сборник, откуда он подается сначала
в теплообменник для предварительного нагрева отходящим чистым
крезолом, а затем в подогреватель-испаритель, в котором, собст-
венно, и выделяются спирт и эфир. Выделившиеся пары спирта
и эфира, последовательно проходя дефлегматор и холодильник,
Dl^^nLntif ic Heritage of Russia
поступают в виде жидкости в сборник спирто-эфирной смеси, откуда
направляются на разгонку в рекупе рационную колонку.
Схема рекуперации крезолом представлена на рис. 102.
Недостатками этого способа улавливания растворителей явля-
ются высокая стоимость оборудования и высокие эксплоатационные
расходы. Неудобством является также дефицитность крезола.
Рекуперация адсорбцией. В основу этого метода положено
явление адсорбции, т. е. способность некоторых твердых тел, обла-
дающих высокой пористостью, поглощать значительные количества
паров и газов. Такими адсорбентами являются активированный уголь
и силикате ль.
Рис. 102. Схема рекуперации крезолом.
I—абсорбер; 2—колонна для улавливания крезола, уносимого воздухом; 3—сборник
крезола, насыщенного растворителем; напорный бак; 5—теплообменник; 6—подо-
греватель; • 7— аппарат для разгонки крезола и растворителя; 8—дефлегматор;
9—холодильник; 10—напорный бак для растворителя; 11—разгоночная колонна для
разделения спирта и эфира; 12—дефлегматор; 13—холодильник; 14—сборник эфира;
15—сборник регенерированного крезола.
Адсорбция углем. Активированный уголь имеет сильно
развитую активную поверхность: 1 г угля имеет поверхность 600—
1000 см2.
Активность угля зависит от нескольких факторов:
1) от температуры — чем она выше, тем меньше адсорбирующая
способность угля;
2) от концентрации адсорбируемого вещества — чем выше кон-
центрация газов воздушной смеси, тем больше скорость и степень
адсорбции;
3) от влажности угля — чем она выше, тем ниже адсорбирую-
щая способность.
DL Scientific Heritage of Russia
197
Рекуперацию активированным углем проводят по способу Байера.
В адсорбер — железный котел диаметром 1—3 м, разделенный го-
ризонтальной перегородкой с отверстиями (рис. 103), поступает
Рис. 103. Адсорбер.
дача растворителя.
20 мин.
снизу воздух с парами растворителя и,
проходя через слой угля, выходит кверху.
При соприкосновении паров растворителя
с углем происходит их поглощение; уголь
поглощает до 15% спирто-эфирной смеси от
веса угля. Продолжительность насыщения
около 4 час. Затем -адсорбер выключают,
а воздух с парами растворителя направляют
в следующий адсорбер. В это время в первом
адсорбере производят десорбцию, т. е. из-
влечение растворителя.
Десорбцию проводят так. В адсорбер
подают пар температурой 102—120°, кото-
рый нагревает уголь и насыщает его вла-
гой; в результате адсорбирующая способ-
ность угля понижается и происходит от-
Процесс десорбции длится около 1 часа
J—адсорберы; 2—холодильник; 3—сборник конденсата; 4—ректифика-
ционная колонна; 5—подогреватель воздуха; 6—вентилятор.
Отгоняемые пары совместно с растворителем конденсируются,
и полученную смесь спирта и эфира ректифицируют.
Обработанный таким образом уголь сушат горячим воздухом
при температуре 120—125° в течение 1 часа 20 мин., затем охлаж-
дают, пропуская холодный воздух также в течение 1 часа 20 мин.
DE^JI.entific Heritage of Russia
Схема рекуперации активированным углем представлена на
рис. 104.
Рекуперация путем охлаждения и конденсации паров раство-
рителей. Принцип рекуперации основывается на сжижении паров
растворителей при охлаждении.
Этот способ в пороховохм производстве неприменим, он опа-
сен и требует очень высоких концентраций паров растворителя
(100—150 г/м3). Процент рекуперации по этому способу невелик
(60-70%).
Улавливание растворителей из отработанных вод. Все отработан-
ные воды, получаемые при обезвоживании пироксилина и при вы-
мочке пороха, собирают и направляют на разгонку. Разгонку про-
изводят на ректификационных аппаратах систем Барбе, Гильома.
В результате разгонки спирт и эфир извлекают из воды и исполь-
зуют снова.
ГЛАВА X
ИСПЫТАНИЕ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Готовый порох должен удовлетворять требованиям, устанав-
ливаемым соответствующими ведомствами или управлениями.
От предъявленной к сдаче партии пороха отбирают образчики
и подвергают физико-химическим и балистическим испытаниям.
Физико-химические испытания включают наружный осмотр пороха
и, кроме того, следующие определения: 1) размеров пороховых
элементов, 2) гравиметрической плотности зерненых порохов, 3) со-
держания летучих веществ, азота, дифениламина, флегматизатора
и других примесей и 4) стойкости пороха.
Балистические испытания заключаются в определении*. 1) величин
средних начальных скоростей снаряда, 2) среднего и наибольшего
давления пороховых газов на дно канала орудия, 3) вероятных
отклонений начальных скоростей от средней скорости.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Наружный осмотр. При наружном осмотре внимание следует
обращать, главным образом, на’ правильность геометрической
формы пороха. Срезы пороховых зерен должны быть правильными,
ровными, без заусенцев. В зерненых порохах должны быть взаимно
правильно расположены каналы, причем они не должны быть за-
клеены пороховой массой.
Желатинизация пороха должна быть возможно полной, а цвет
его однотонным.
Определение размеров пороховых элементов. Длину и ширину
пластинчатого пороха определяют, пользуясь специальной лупой
с делениями через 0,1 мм- Среднюю величину выводят из 20 опреде-
лений. Толщину пластинок определяют с точностью до 0,01 мм при
помощи пальмера. Среднюю толщину выводят из результатов об-
мера 20 пластинок.
199
DL Scientific Heritage of Russia
У трубчатых порохов определяют длину трубок, диаметр канала,
наружный диаметр трубки и толщину ее стенок. Длину трубок из-
меряют линейкой, разделенной на миллиметры, с точностью измере-
ния до 1 мм- Диаметр канала, наружный диаметр трубки и толщину
стенки определяют под микроскопом с микрометром. От каждого
конца трубки отрезают небольшие цилиндрики и устанавливают
под микроскоп. Измерение производят по двум перпендикулярным
диаметрам.
У зерненых порохов определяют длину зерна, наружный ди-
аметр, диаметр каналов и толщину стенок. Длину и наружный
диаметр определяют пальмером
или штангенциркулем. Диаметры
каналов и толщину сводов опре-
деляют с помощью микроскопа-
компаратора.
Рис. 105а.
Рис. 105. Заплывание каналов
пороха вследствие неравно-
мерной его усадки на торце.
Для обмера зерно необходимо распилить поперек и обработать
на микротоме * *, потому что размеры элементов торца зерна не
соответствуют размерам сечения внутри зерна. Вследствие неравно-
мерной усадки на торце каналы заплывают и толщина сводов увели-
чивается (рис- 105). Таким образом, чтобы обмерить действитель-
ную толщину сводов и диаметр канала внутри зерна, надо или снять
поверхность торца, или распилить зерно поперек. Для обмера
зерно закрепляют на площадке, микроскопа обработанным торцом
вверх и микроскоп устанавливают так, чтобы при вращении одного
из барабанов перекрестие микроскопа шло над центром зерна с семью
каналами, последовательно проходя весь ряд каналов.
Отсчеты производят в точках а, 5, с, d, е, /, g, h направления
1—1 (рис. 105а). После этого зерно поворачивают на 60° и отсчеты
производят в таком же порядке по направлению 2—2. Так же произ-
водят измерение и в направлении 3—3. Точность отсчета 0,01—
0,02 мм-
Результаты измерения рекомендуется записывать, как указано
в табл. 28.
* Микротом — прибор для снятия тонких срезов.
*
200
DL Scientific Heritage of Russia
Из полученных величин выво-
дят среднюю величину для каж-
дого размера, характеризующего
принимаемую партию. Чтобы
установить степень однообразия
Таблица 28
Обмер сечения зерна с 7 каналами
Отсчет 2q «0
ха
ХЬ
хс
xd
хе
xf
xg
xh
размеров отдельных зерен, вычис-
ляют средние размеры толщины
горящего слоя, наружного диа-
метра и диаметра внутренних
каналов каждого зерна и отме-
чают отклонения их от средних
размеров, выведенных для данной
партии.
Определение гравиметрической
плотности пороха. Гравиметри-
хс ХЪ
xe~xd
xg — x
ческую плотность определяют гравиметром,
представляющим собой
кружку определенной емкости с воронкой, закрываемой задвиж-
кой. Порох высыпают сначала в воронку, затем ее ставят на кру-
жку, отодвигают задвижку и порох пересыпают в кружку. Когда
он заполнит кружку, осторожно снимают воронку и поверхность
пороха выравнивают линейкой. Кружку с порохом взвешивают
и определяют путем вычитания веса кружки вес пороха. Вес
пороха, отнесенный к единице объема, и дает гравиметрическую
плотность.
Определение содержания летучих веществ в порохе. Содержание
удаляемых летучих определяют путем высушивания навески по-
роха при 95—97° в течение 6 час. Для этого берут навеску пороха
около 10 а.
Ленточные пороха предварительно разрезают на прямоуголь-
ники длиной. 10—15 мм, трубчатые—на куски около 15 см- Эти
отрезки берут от разных лент ленточного пороха и попеременно от
концов и от середины трубок у трубчатого пороха. Навеску пороха
в последнем случае берут в 30—100 а, в зависимости от толщины
пороха, но во всяком случае не менее 4 отрезков.
Зерненые пороха с одним или с семью каналами навешивают
неизмельченными. Порох сушат в бюксах или алюминиевых коро-
бочках при 95—97° в течение 6 час. Одновременно производят не
менее двух параллельных испытаний и берут средний результат.
Содержание летучих, удаляемых 6-часовой сушкой, определяют по
формуле:
А • 100
х =--------,
Р
где А — убыль веса; р — навеска пороха. Точность определения
до 0,1%.
Для определения содержания неудаляемых летучих веществ из
пороха путем разрушения его коллоидной структуры выделяют пиро-
ксилин. Зная навеску пороха и вес содержащегося в нем пироксилина,
определяют по разности общее содержание летучих веществ. Для этого
201
DL Scientific Heritage of Russia
берут точно взвешенную навеску пороха около 2 г. Крупные пороха
обязательно разрезают. Навеску помещают во взвешенный стеклян-
ный стаканчик, снабженный стеклянной палочкой для помешивания,
и закрывают пришлифованной стеклянной пластинкой. После этого
порох заливают спирто-эфирной смесью удельного веса 0,76 при 15°
(1 вес. ч. спирта на 2 вес. ч. эфира) и закрывают крышкой, чтобы
не испарялся растворитель. Чтобы ускорить разрушение зерен,
время от времени содержимое стаканчика перемешивают стеклянной
палочкой. Когда зерна разрушаются, в стаканчик для высажи-
вания пироксилина постепенно при помешивании приливают около
20 см3 дестиллированной воды. Затем стаканчик, не закрывая крыш-
кой, осторожно нагревают, непрерывно помешивая, на водяной су-
шильне, пока растворенный пироксилин не осядет в виде порошка.
Чтобы жидкость не закипала, под стаканчик подкладывают филь-
тровальную бумагу.
Полученный осадок оставляют на сушильне до полного испарения
растворителя и воды, а затем высушивают до постоянного веса,
и, охладив в эксикаторе, взвешивают.
Общее содержание летучих веществ вычисляется по формуле
А • 100
где А—разность между весом пороха и весом высушенного остатка,
р—навеска пороха. Количество неудаляемых летучих опреде-
ляют, вычитая из общего количества летучих вещества, удаляемые
6-часовой сушкой‘при 95—97°.
Определение содержания в порохе азота. Содержание в порохе
азота определяют, пользуясь пятиколенным нитрометром Лунге.
Для этой цели используют остаток разжелатинированного пороха,
полученного при определении общего содержания летучих веществ.
Так как в порохе содержится дифениламин, который может связы-
ваться с находящимся в порохе азотом, то дифениламин предва-
рительно извлекают экстрагированием в аппарате Сокслета эфиром
в течение 6 час. В остальном определение азота в мезге ничем не
отличается от определения его в пироксилине.
Определение содержания дифениламина в порохе. Содержание
дифениламина определяют путем его отгонки при разрушении по-
роха едким натром. Для этого берут точно взвешенную навеску
пороха около 10 а и обрабатывают ее в 300 см3 10%-ного NaOH.
Обработку производят в колбе, соединенной с холодильником
Либиха и с делительной воронкой, наполненной эфиром. При на-
гревании колбы на песчаной бане выделяющийся дифениламин от-
гоняется с парами воды через холодильник в делительную воронку.
К полученному отгону для более полного выделения дифениламина
добавляют химически чистый хлористый натрий. Извлекают ди-
фениламин эфиром. Из делительной воронки эфирную вытяжку пере-
носят в стакан и осторожно нагревают на водяной бане до 30—32°,
выпаривая около 50% эфира. К оставшемуся эфиру приливают
до прежнего объема 96° спирта и, продолжая выпаривание, окон-
чательно удаляют эфир.
Heritage of Russia
В спиртовой раствор дифениламина при непрерывном помеши-
вании приливают по каплям бром; дифениламин, соединяясь с бро-
мом, выпадает в виде объемистого розоватого осадка — тетра-
бромдифенил амина. Прибавив к жидкости с осадком половинное
количество воды, выпариванием удаляют избыток брома и спирта
до 2/3 объема всей жидкости. Осадок отфильтровывают на тариро-
ванном фильтре и промывают водой, пока промывные воды не будут
давать муть с раствором азотнокислого серебра. Промытый осадок
высушивают до постоянного веса при 95°. Содержание дифениламина
вычисляют по формуле
__ 169,1 - А • 100 • 100
Х '484,9-В .(ЮО — С) ’
где А—вес полученного тетрабромдифениламина; В — навеска
пороха; С — общее содержание летучих веществ в порохе.
Количество дифениламина можно определить и непосредственно
из эфирной вытяжки. В этом случае эфирную вытяжку из делительной
воронки переносят во взвешенную круглодонную чашечку и эфир
осторожно выпаривают. Остаток дифениламина высушивают в эва-
куированном эксикаторе над хлористым кальцием до постоянного
веса (в течение 1—12/2 суток). Содержание дифениламина определяют
по привесу.
Определение содержания камфары в винтовочных порохах. Со-
держащуюся в порохе камфару выделяют так же, как и дифениламин,
только в качестве поглотителя берут не эфир, а бензол. Точно взве-
шенную навеску пороха около 25—30 г разлагают кипячением
с 300 см3 10%-ного NaOH. Отгоняемые пары пропускают через
холодильник и погон собирают в делительную воронку, наполнен-
ную бензолом. После отгона 125—130 см3 камфары и дифениламина
приливают в колбу немного бензола и снова перегоняют; испаряю-
щийся бензол сгущается в холодильнике и смывает со стенок прибора
оставшиеся там дифениламин и камфару. Форштосс обмывается
бензолом, дополнительно полученный отгон отсаливают химически
чистым NaCl (6—8 з) и затем отделяют бензольную вытяжку.
Бензольную вытяжку собирают в колбу, которую доливают
бензолом до ТОО еле8. Бензольная вытяжка содержит некоторое ко-
личество воды, поэтому в нее прибавляют для осветления несколько
кусочков плавленого хлористого кальция.
Количество содержащейся в растворе камфары определяют по-
ляризационными методом *. Полученный раствор помещают в трубку
поляриметра и определяют угол вращения плоскости поляризации.
Концентрацию раствора определяют по формуле
С = .?.5813а--0 0274 / а V
Ъ \ JLj J
где а — угол вращения; L — длина трубки, а 2,5813 и 0,0274 —
константы для бензола.
* Этот способ пригоден для определения содержания естественной кам
фары. Искусственная камфара оптически недеятельна.
203
DL Scientific Heritage of Russia
Содержание камфары определяют по формуле
С . 100
А 9
где С — концентрация раствора камфары; А — навеска пороха.
Определение содержания графита. Чтобы определить содержа-
ние графита, разлагают навеску пороха около 5 г в 100 см3 20%-ного
раствора NaOH. Порох разлагают в конической колбе, нагревая
содержимое до кипения. Полученный раствор разбавляют водой
и фильтруют через тарированный тигель. Осадок промывают до
полного исчезновения щелочной реакции в промывных водах и вместе
с фильтром сушат при 120° до постоянного веса. Если осадок будет
содержать волокно ненитрованной целлюлозы, то его обрабаты-
вают разведенной H2SO4 (215 см3 Н2О и 350 см3 H2SO4 при 66° Вё).
Для этого тигель вставляют в воронку и, закрыв ее конец, заливают
в него кислоту. Через сутки кислоту спускают и осадок промы-
вают до исчезновения в промывных водах мути от ВаС12. Осадок
высушивают, как и в первом случае, до постоянного веса при 120°.
Определение стойкости пороха. Стойкость пороха определяют
по повторной пробе Вьеля при 106,5° и по пробе на потерю веса
взвешиванием при 75 и 95°.
Повторная проба Вьеля производится так же, как
и определение стойкости по этой же пробе пироксилина. Порох,
если нужно, разрезают на части (ленточный и трубчатый) и высу-
шивают в течение двух часов в сушильном шкафу, нагреваемом
кипящей водой, затем охлаждают 30 мин. в эксикаторе над серной
кислотой. Навеску высушенного пороха (10 з) помещают в стеклян-
ный цилиндрик, в который предварительно вкладывают лакмусовую
бумажку, согнутую в виде кольца и прижатую к стенкам у самого
дна. Цилиндрик с порохом закрывают металлической крышкой
с резиновой прокладкой;
пружинный зажим, находя
нгг<
ся на
крышке и надетый на цилиндрик с хомутиком, прижимает к краям
цилиндрика прокладку, закрывая его герметически.
Подготовленные таким образом цилиндрики с порохом поме-
щают в этажерку термостата д’Арсонваля. В термостате порох вы-
держивают при 106°,5± 0°,5, пока появится красное окрашивание
лакмусовой бумажки. Если при первом испытании красное окраши-
вание не получилось в течение 7 час. нагревания, то цилиндрики
вынимают и охлаждают в эксикаторе. Затем их раскупоривают -
порох пересыпают в бумажную или алюминиевую коробочку и остав-
ляют на ночь до следующего испытания.
При следующем испытании порох снова пересыпают в цилиндрик
с новой лакмусовой бумажкой и повторяют испытание. Испыта-
ний с одним и тем же образчиком пороха производится не более 10.
Сумма часов нагревания характеризует стойкость пороха; он
считается стойким, если при повторной пробе сумма часов будет
не меньше 50 для винтовочных и 60 для пушечных порохов ♦.
♦ С. А. Броуне, Технология пороха, ч. III, Артакадемия РККА, 1925.
DL^O&ntilic Heritage of Russia
Проба пороха взвешиванием при 75 и 95°.
Навеску пороха около 15 г выдерживают в сушильне при 75 ±0°,5
или 95±0°,5. При температуре испытания 75° навеску взвешивают
через 10 суток, а при 95° один раз в сутки. Перед взвешиванием
порох нужно охладить в эксикаторе над серной кислотой. Операции
взвешивания и охлаждения должны продолжаться не более часа.
Взвешивая порох, отмечают убыль веса, выражая ее в процентах
от первоначального веса; эти данные изображают в виде кривой;
на оси абсцисс отмечают продолжительность нагревания пороха
в сутки, а на оси ординат — убыль веса в процентах. Испытания
прекращают, когда ясно обнаруживаются точки загиба кривой
диаграммы. Это указывает на начавшееся энергичное разложение
пороха.
Стойкость пороха выражается временем в сутках от начала испы-
тания до загиба кривой, т. е. прямым ее участком.
Порох всех марок считают выдержавшим испытание при 75°,
если загиб кривой получился не ранее чем через 10 суток.
БАЛИСТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
•
Балистические свойства пороха характеризуются: 1) начальной
скоростью снаряда Vo, 2) наибольшим давлением пороховых газов
-Ртах» 3) вероятным отклонением.
Определение начальной скорости снаряда. Это определение осно-
вано на измерении времени полета d t снаряда между двумя точками
его траектории, находящимися одна от другой на строго опреде-
ленном расстоянии Ьх.
Величина, получаемая от деления ~ , дает значение скоро-
сти снаряда в точке, ^находящейся в середине рассматриваемого рас-
стояния.
Полученную таким образом скорость полета снаряда на некото-
ром расстоянии от орудия по формулам внешней балпстики приво-
дят к начальной скорости Vo при вылете из канала.
Практически промежуток времени определяют специальными
аппаратами — электрическими хронографами. Чаще других упо-
требляют хронограф ле-Буланже (рис. 106), несколько измененный
Гольденом; в этом приборе для измерения времени используют
закон падения тела. Прибор состоит из установленной строго верти-
кально массивной металлической колонки К, которая несет на себе
два электромагнита А и В с сердечниками, оканчивающимися кону-
сами.
Электромагниты сйлой притяжения удерживают два стержня
С и F, падающих в момент перерыва тока. Длинный пустотелый
стержень С, называемый хронометром, делается из меди с желез-
ными наконечниками на обоих концах. В отверстие нижнего нако-
нечника вставляется измерительная линейка. Снаружи стержень
покрыт оболочкой из мягкого металла (цинка). Стержень F — от-
мечатель — делается более коротким и сплошным, но такого же веса,
DL Scientific Heritage of Russia
205
как и стержень С. Под стержнем F расположен спуск, состоящий
из рычага Е, вращающегося около точки опоры Н и своим зубом
удерживающего во взведенном положении пружину ножа G-
Если подвесить хронометр С и, надавливая на конец D рычага Е,
спустить пружину с ножом, нож сделает на нижнем конце цинко-
вой трубки хронографа тонкую черточку, которая служит началом
для отсчитывания времени падения хронометра.
Под хронографом С расположен приемник — закрытая снизу
труба, выложенная внутри кожей для предохранения хронометра
от удара о металлические части-
Рис. 106. Хронограф ле-Буланже.
Перед орудием на расстоянии около 20 .и находится первая рама-
мишень, а на 50—100 м от первой — вторая рама-мишень. На этих
рамах натянута сеть из вертикальных, последовательно включен-
ных проволок, находящихся одна от другой на равных расстояниях.
Устройство рам может быть различным.
Для действия хронографа необходимы две батареи аккумуля-
торов или гальванических элементов. Первая цепь заключает первую
раму-мишень, электромагнит А хронометра, реостат и первую ба-
тарею аккумуляторов. Вторая цепь заключает вторую раму-
мишень, электромагнит В отмечателя, реостат и вторую батарею.
Хронограф устанавливают в теплом, сухом и светлом помещении,
расположенном не ближе 200 м от места стрельбы. ;,
Перед выстрелом цепи замыкают, затем подвешивают хронометр
и отмечатель. Надо тщательно следить, чтобы они соприкасались
с электромагнитом вершинами конусов. Силу тока в электромагни-
тах регулируют так. На хронометр и отмечатель надевают допол-
нительные грузы весом в 1/10 от их веса, реостатами уменьшают
силу тока, пока хронометр и отмечатель не оторвутся силой своего
веса и веса дополнительных грузов. После этого грузы снимают.
Перед выстрелом проверяют проволоку и силу тока в цепи, взводя
нож спуска, подвешивают хронометр и отмечатель. При выстреле,
206
DL Scientific Heritage of Russia
когда снаряд разрывает проволоку первой рамы, цепь электромаг-
нита А размыкается, и хронометр начинает падать. Когда снаряд раз-
рывает проволоку второй рамы, размыкается цепь электромагнита В,
и отмечатель падает. При этом он ударяет о конец D рычага £,
спускает зуб, взводивший пружину, и нож G под действием пружины
делает метку на падающей мимо трубке хронометра.
Время Az определяется как разность f—t', т. е.
AZ = Z"—Z', |
где Z" — время, прошедшее от момента разрыва первой цепи до
удара ножа по хронометру; V— время, необходимое для падения
отмечателя и действия спуска.
Чтобы учесть этот последний промежуток времени, подвешивают
хронометр и отмечатель, взводят нож и при помощи особого прп-
способления— разобщителя — одновременно размыкают обе цепи.
По законам физики время для свободно падающего тела опреде-
ляется по формуле __
Г <7
Тогда * __
г = /2А и t' = /2-Ь
я/ J
где h2 и hr — высота меток ножа, считая от начальной метки на
висящем хронометре.
Отсюда
9 9
На основании приведенной формулы составляют таблицу вре-
мен, соответствующих высотам падения от 0,1 до 520 мм, через каж-
дую десятую долю миллиметра. Значения времен вычислены с
шестью десятичными знаками.
Зная расстояние меток h2 и от начальной, найдем промежуток
времени AZ, а зная расстояние между рамами Дж, найдем скорость
снаряда в точке на середине расстояния между рамами:
v = -
Определение давления при стрельбе из орудий. Одним из наи-
более простых и удобных методов определения давления пороховых
газов в канале орудия является крешерный метод. Он заключается
в том, что давление определяется по степени сжатия медного цилин-
дрика крешера. Крешерные приборы имеются различных конструк-
ций.
Вкладной крешерный прибор (рис. 107) пред-
ставляет собой стальной цилиндрик А, полый внутри, с двумя от-
верстиями в направлении оси вращения. В одном отверстии расто-
чен канал, в котором ходит хорошо прошлифованный небольшой
207
DL Scientific Heritage of Russia
поршенек В из стали; площадь его обычно 1 см2. Поршенек оттяги-
вается внутрь небольшой спиральной пружинкой С- Цилиндриче-
ский крешер Е, центрованный резиновым колечком F, зажимается
втулкой D на резьбе. Чтобы не прорвались газы, внутри прибора
втулка имеет коническую головку, которую газы прижимают к телу
прибора.
Головка винта и срез поршня находятся ниже срезов самого
прибора; перед опытом их заполняют мастикой из смеси воска
и нефтяного сала, чтобы ослабить возможность прорыва газов.
Вкладной прибор снаружи обтянут рубашкой из красной меди;
это предохраняет канал орудия от ударов стальным прибором.
Л
Рис. 107. Вкладной крешерный
прибор.
Крешер
Рис. 108. Закладка
крешера.
При снаряжении патрона крешерный прибор кладут на Гдно
гильзы (рис. 108), сверху насыпают порох россыпью или вкладывают
пучок трубок или лент, и патрон идет на снаряжение (соединение
-со снарядом). При стрельбе ленточными трубчатым порохом при-
бор обычно остается в гильзе или канале орудия, при стрельбе зерне-
ными порохами крешерный прибор обычно увлекается вихревыми
движениями газов и выбрасывается на несколько метров перед ору-
дием.
Крешерный прибор в затворе патронных
п у ш е к (рис. 109) устроен совершенно по такому же принципу.
Для прохода пороховых газов к поршню прибора на дне гильзы
-сделан канал*б, ось которого находится на таком же расстоянии,
от оси гильзы, как и ось гнезда крешера от оси затвора; чтобы газы
не прорывались наружу, в особом гнезде канала б расположено
медное обтюрирующее колечко в. При заряжании необходимо на-
блюдать, чтобы патрон занимал положение, при котором оси прибора
и отверстия в дне гильзы совпадают. Для наблюдения за этим на дне
гильзы и на срезе камеры делают риски. Сам крешерный прибор
сделан в гнезде затвора; в это гнездо завинчивается втулка г; на
переднем ее срезе сделаны углубления д для бородок ключа. Во
втулку вставлен поршенек е с головкой, под которой имеется спи-
ральная пружина ж. Крешерный столбик а с резиновым кольцом з
помещен между дном гнезда и головкой поршня. Углубление и
замазывают мастикой.
-208
DL Scientific Heritage of Russia
В этом приборе давление газов передается только в одном направ-
лении — через поршень, и поршень не может быть зажат стенками.
Поэтому прибор в затворе дает более надежные результаты, чем
вкладной.
Иногда для измерения давления в различных сечениях канала
орудия применяются боковые крешерные приборы (рис. 110).
Обычно крешерные цилиндрики, или столбики, изготовляют из
красной электролитической меди и редко из свинца. Примеси, со-
держащиеся в меди, делают ее твердой.
Рис. 109. Затворный крешер.
Рис. 110. Роковой
крешер.
Для изготовления цилиндриков берут прутковую медь в не-
сколько метров длины и нарезают на цилиндрики*, для орудий раз-
мером 13 X 8 мм, 9x6 мм, для ружей 4,9 X 3 мм-
Правильность сжатия крешерных цилиндриков проверяют тек.
Из партии отбирают несколько цилиндриков и обжимают на рычаж*
ном или гидравлическом прессе при различных давлениях. При этом
в величинах сжатия не должно быть большой разницы. После сжа-
тия цилиндрика определяют величину его. Сжатие, соответствую-
щее известному давлению, заносят в таблицы. По этим, так назы-
ваемым таражным.таблицам можно определить для любого сжатия
соответствующее ему давление.
Балистическая стрельба и пользование поправочными формулами.
Свойства партии одной марки пороха могут отличаться от свойств
другой партии такой же марки. Поэтому обычно каждую новую пар-
тию проверяют, подбирая заряд для получения штатной начальной
скорости Vo (скорости, установленной для данного орудия при дан-
ном снаряде) при условии, чтобы Рс$ не превышало допускаемого
предела*
п. и. Воробьев—114—*14 209
DL Scientific Heritage of Russia
Подбирая заряд, пользуются поправочными формулами, опре-
деленными опытным путем инж. Киснемским и проф. Н. А. Забуд-
ским:
и
ДР ___2
-^max ф
AF0 3 До>
(1)
(1а)
где со — вес заряда.
Если скорость полета снаряда при первых двух выстрелах мала
и давление позволяет увеличить заряд, делают расчет изменения
веса заряда по формуле (1а). Если расчет оправдается и скорость
близка к табличной, продолжают стрельбу, делая 7 или 10 выстрелов
при одном и том же заряде. Из полученных ^результатов выводят
средние значения скорости и давления; помимо среднего, отмечают
наибольшее РШгх и наименьшее Pmin давление, а для скоростей под-
считывают вероятное отклонение rv, которое характеризует одно-
образие действия пороха. Вероятное отклонение вычисляется по
формуле
(2)
где Vi — значение отдельных скоростей; 7ср — средняя арифмети-
ческая из всех скоростей; п — число выстрелов, принятых в расчет.
Значение rv не должно превышать определенной величины, уста-
новленной для каждого пороха и орудия.
Пример на вычисление rv
№ выстрела Значение отдельных скоростей Vi Vi - гср
1 2 3 4 5 6 7 572,4 576,3 573,7 580 2 576,4 574.7 578,2 676,0 -3,6 4-0.3 —-2,3 4-4 2 4-0 4 -1,3 +2,2 • 7 S 1 12.96 0,09 5.29 17,64 0.16 1,69 4,84 42,67
„ _ 2 / 42,67 ° 3 У 2
210 DL Scientific Heritage of Russia c
Если при стрельбе один из выстрелов дал значительное отклоне-
ние сравнительно с другими, то сначала определяют гр, включая
и этот выстрел, а затем, по правилу Шовене для отбрасывания слу-
чайных наблюдений, определяют, следует ли этот выстрел не при-
нимать в расчет. Таблицу коэфициентов Шовене приводят обычно
в инструкции на прием порохов. Пользуются ею так. Если величина
Vi — Fcp при сомнительном наблюдении больше, чем произведение
rv на коэфициент Шовене для данного числа наблюдений п, то сом-
нительное наблюдение откидывают и производят пересчет rv &л.я.
остальных наблюдений.
Для получения 7оср, rv и Рср вводят поправку на вкладной кре-
шерный прибор, уменьшающий объем каморы, повышающий плот-
ность заряжения, а следовательно, скорость и давление.
Для этого пользуются формулами
и
Д^тах ____ 3 . ДУИ0
^тах Wo
ДУ0 __ 1 ДУУр
VQ “ 3 Wp ’
(3)
где Wo — объем каморы.
Если температура пороха при стрельбе отличалась от нормаль-
ной ( + 15°), вводят поправку на температуру:
-fr-ax- = 0,0036згнор и -Д- = 0,001Шнор; (4)
* max v о
А^НОр - 15 — ^НОр‘
Таким образом получаем Ртах и 70, приведенные к нормальной
температуре и к каморе, свободной от вкладного крешерного прибора.
Если полученная скорость 70 не совпадает с требуемой таблицами
стрельбы, можно, не производя вторичной стрельбы, воспользоваться
формулами (1) и (1а) для исправления величины заряда:
Дю 4 ДУ0
“"3 Р7“
и
п Д<ы _ д-^тах
Т-) •
Ртах
Надо следить, чтобы при балистической стрельбе патроны достав-
лялись к орудию непосредственно перед выстрелом, чтобы они не
лежали на солнце или морозе, так как с изменением температуры
пороха изменяются давление и скорость [формула (4)].
Подбирая для новых партий порохов заряды для испытания,
необходимо брать малоизношенные орудия, а при отсутствии таких
стрелять испытуемым порохом и параллельно штатными зарядами
образцового пороха. ; ,
211
DL Scientific Heritage of Russia
ГЛАВА XI
СКЛАДЫ
Заводские склады для хранения порохов подразделяются на вре-
менные и постоянные. Временные предназначаются для хранения
полуфабрикатов и приема готовых порохов из мастерских; постоян-
ные — для хранения фабрикатов до вывоза их с завода. Хранилища
временных складов располагают внутри заводской территории, по-
стоянных — вне территории. Хранилища строят из огнестойкого
материала — кирпича, бетона, камня, железобетона.
Емкость промежуточных складов устанавливается заводскими
инструкциями, а постоянных — соответствующими законодатель-
ствами.
’ Полы в хранилищах допускаются асфальтовые или цементные по
бетонному основанию. Потолочные перекрытия должны быть огне-
стойкими.
Хранилища должны быть построены так, чтобы в них не прони-
кала влага и чтобы температура воздуха не поднималась выше 30°.
В зависимости от размеров хранилище должно иметь 2—4 выхода.
Наружные двери делают двухстворчатые одинарные, снаружи их
обивают по войлоку железом и окрашивают масляной краской. Окна
делают двухстворчатые или одностворчатые и снабжают прочными
железными решетками и сетками. Для окон необходимо делать на-
ружные ставни, обивая их снаружи по войлоку железом и окрашивая
масляной краской. Оконные стекла, выходящие на солнечную сто-
рону, следует закрашивать или делать матовыми.
В хранилищах устраивают стеллажи для установки ящиков с по-
рохом; стеллажи по длине разделяют стойками на звенья, а по вы-
соте — полками на ярусы. Число этих полок не должно быть больше
четырех. Между стеллажами должны быть расстояния не менее
1,25 м для прохода при загрузке и выгрузке.
Вокруг хранилищ пороха насаждают лиственный или смешан-
ный лес, облегчающий маскировку от воздушной разведки.
Летом в сухую погоду хранилище проветривают, чтобы пред-
отвратить появление плесени.
ГЛАВА XII
ОСНОВНЫЕ МЕРЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
УСТРОЙСТВО ПОРОХОВЫХ МАСТЕРСКИХ
Различного рода мастерские в пороховом производстве должны
находиться возможно дальше друг от друга. Здания мастерских
должны быть обязательно из огнестойких материалов (кирпич,
бетон, железобетон и т. д.), каждое из них должно иметь несколько
выходов, чтобы обслуживаю
персонал, занятый в разных местах
здания, мог при возникновении пожара свободно и быстро поки-
нуть помещение. Число выходов следует определять в зависимости
от площади рабочего помещения и числа работаю
mor
g Двери и окна
JrJ&entific Heritage of Russia
в мастерских следует делать двухстворчатыми, открывающимися
наружу, и возможно больших размеров. Стекла окон не должны
иметь пузырей и царапин. На солнечной стороне оконные стекла
нужно обязательно покрывать белой масляной краской или делать
их матовыми.
,Полы могут быть деревянными, асфальтовыми и бетонными, но
сверху их необходимо покрывать линолеумом, пеньковыми матами
или парусиной.
Здания мастерских следует отапливать горячим воздухом, нагре-
ваемым в обособленных помещениях.
Освещение в мастерских допускается только электрическое:
осветительную арматуру следует заключать в прочные герметичные
стеклянные футляры, не пропускающие пыли и паров растворителя.
Выключатели и предохранители осветительной сети должны нахо-
диться в закрытых коробках и помещаться снаружи здания. Моторы
с пусковыми приспособлениями, приводящие в движение механизмы,
необходимо устанавливать в особых моторных или машинных поме-
щениях.
Здания всех мастерских должны быть оборудованы безопасной
вентиляцией. Устройство вентиляционных установок не должно
допускать передачи искр и огня из одного отделения мастерской
в другое. Чтобы предотвратить засасывание паров и газов в привод-
ные и моторные отделения, в них воспрещается устанавливать вы-
тяжную вентиляцию.
В мастерских должны быть всегда в полной исправности необ-
ходимые противопожарные приспособления: внутренние пожарные
краны, спринклеры или дренчеры и огнетушители. Все здания
обязательно должны быть защищены громоотводами системы Мель-
санса или штанговыми.
Рекомендуется вокруг мастерских порохового производства на-
саждать лиственные деревья или кустарники и разбивать лужайки.
Прилегающие к мастерским дороги следует для защиты от пыли
и песка докрывать настилом из досок или вымащивать камнем и т. п.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ РАБОТАЮЩИХ В ПОРОХО-
ВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Каждого вновь поступающего рабочего, а также переведенного
на работу из другой мастерской или цеха можно допускать к
самостоятельной работе только после того, как он пройдет инст-
руктаж.
В пороховом производстве необходимо соблюдать идеальную
чистоту. .Рассыпанный пироксилин, пороховую массу, порох необ-
ходимо тотчас же собирать и хранить в отведенном для этого месте.
Необходимо очень строго соблюдать нормы хранения полуфабриката.
Ни в коем случае в мастерской не должно находиться пороха или
пороховой массы более, чем необходимо для данной текущей работы.
Полуфабрикат тотчас же по изготовлении следует отправлять в
ближайший погребок, откуда его берут по мере надобности.
213
DL Scientific Heritage of Russia
В пороховых мастерских никаких работ, кроме присущих дан-
ному производству, производить нельзя.
Все мастерские и помещения для работ не реже раза в неделю
необходимо основательно прибирать. Полы, стены, потолки следует
мыть водой, аппаратуру протирать тряпками, из ковриков, матов
и т. п. выбивать пыль.
Во время грозы в районе мастерских работы следует прекращать.
В мастерских нельзя загромождать проходы и выходы.
Очень важно, чтобы за аппаратурой был организован тщатель-
ный уход; трущиеся части необходимо своевременно и тщательно
смазывать. При нагревании подшипников следует остановить аппарат
и, осмотрев подшипник, вычистить его и смазать.
Все движущиеся части аппаратов и механизмов, а также и при-
водные ремни должны быть ограждены. На аппаратах, не имеющих
ограждений, работать воспрещается.
Во время работы окна и двери в мастерской должны быть при-
крыты, но не заперты.
В летнюю солнечную погоду территорию вокруг мастерской,
мостки и переходы около мастерских необходимо увлажнять.
Воспрещается перемещать волоком по полу ящики и мешки
с порохом.
При входе в здание рабочие должны надевать спецодежду и спец-
обувь.
Во время всякой остановки аппаратов, хотя бы и кратковремен-
ной, их следует тщательно очищать, чтобы в них совершенно не
оставалось пороха.
Вся аппаратура должна быть заземлена.
При малейшей неисправности станок должен быть осмотрен
слесарем. В случае даже мелкого ремонта станок следует освободить
от пороха и тщательно вытереть.
После длительного перерыва или ремонта аппараты необходимо
тщательно ^осмотреть и опробовать холостой работой.
Обслуживающему персоналу воспрещается приносить на тер-
риторию завода спички, зажигалки, табак, папиросы и т. п.
DL Scientific Heritage of Russia
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ТАБЛИЦА РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ ДЛЯ ДОЗИРОВКИ НИТРАЦИОННЫХ СМЕСЕЙ КИСЛОТ
1 Состав кислот % моногидрата Количество кислот в весовых единицах Поверочные формулы
Нитрац. смесь Отработ. кислота 1 Азотная кислота Серная кислота Азотная кислота с сод. серной 1 1 Серная кислота с сод. азотной Нитрационная смесь Отработанная кислота 1 1 • 1 Ааотная кислота Серная кислота Азотная кислота Серная кислота
HNO, H2SO, UNO, H.SO1 КОНЦ. слаб. конц. слаб. HNOa | H2SOX HNO3 HtSO* М X, X„ X, У» Yi. У, А С
л ! Дозировка 100 вес. ч. нитрационной смеси из свежих кислот
i л с «« •— С с> — — И - X 4- У 4- Ух ~ 100 X = 100 • — = 100-Y —У, a с-(1-т)-е‘ у <= Ю0 А L С-Ci У‘ = 100 ' с-с, л а‘Х Л“ 100 c-Y + Cj-Yj С “ 100
9 • 1 .1 с 1 1 •в а <4 с — — 1 — М - X 4- У + Xх = 100 л-(1-А).а, X m 100 - ~ a — at fi__L\.a_A X, = 100 • - — * a — Oi У = 100 • — = 100 - X - X, с a • X 4~ Д1 • Хх Л= 100 г e'Y С- 100
Б Дозировка М вес. ч. нитрационной смеси из 100 вес ч. отработанных к и слот
1 А с 4, С1 а — с —— ••в —• М - N + X 4- У • 100 + X 4- Y X « М - х - У = 100 X = 100 • 4 (c - Cx) - A Jc-_C) _ c(a — A) — C -a 100-(С, — C) + У (c— C) C 1 V mn C(a-Ai)-Ci(a-A) Y “ с (a-A)-C -a . 100 • Л, 4- а • X л” м _ 100-С, 4-е- у " М
2 А с 41 — — с — ах сх — М = N+xt + У = 100 + X, + У N « м — Хв - У = 100 y inn 4 (c — Cx) — Aj(c — C) Y- = 100' а,.(е-С)-Ле--ех) “ 100 • (A - Aj) + У • A o'x—A v inn (gx~4X) — Cx (flx ~ 4) — cx (A — Ax) x =1W. ax(C-C)-A(c-cx) . 100.414-аг -^1 Л- м - „ 100 • Сх 4-СУ 4-С х Х, с= м
3 А с 41 С1 а 1 — —— — ау е> М = N + X + Yn - 100 + X + У, М — Х-У,= 100 T — 100 C (At — ад,) 4- cy (A — Aj) — Ci (A — ay) _ cv(a-A)-C(a-ay} ~ 100(C, -!C)+Yt(cy-C) V 1ПЛ C(a-Aj)-Cj (a^-A) Jj’1W cy(a-A)-C(a-ay) . 100 Л, 4-аХ 4-Уд я- - м г 100Сх+СуУ, Св -дГ^-
4 ••I ! с «I с, — - - "| 1 av 1 •у л/ -- д- + .г, + у5 ~ ню + х« + к. ,v = М — А\ - У, 100 V 100 . (ry-O4 ay(Ct- Q m сл (A — ay) — C (ax — av) 4- cy (ar — A) = 100 • (A-AJ 4-Уд (A — a? Ox — 4 у _ 1TY1 4 (Cx - cx) - 4X (C - cx) - ax (C, - C) Cx(A — ay) — C (ax — ay) 4- cy (ax — A) 100 Л| 4" + Ду У 2 Л “ ’ М г Ч~ СхХз 4“ Css м
в Дозировка 100 вес. ч. нитрационной смеси из N вес. ч. отработанных кислот
1 4 с 41 Сх а — с — — —— — JV - N + Л' + у = 100 n - 1оо • с (а—А,) — а c (a — Ai) — aCi 100 А —У Ax a у _ 100 • C(g-4i)-Cx(a-4) y~100 c-(a-Ai)-aCi =» 100 - N - X . Ai • N 4-а -X Л - 100 CjN+c-Y С~ 100
А с 4, С, — —- с — ох Сх — —— М = N + Хг + У - 100 N . 100 • av(c~C)~ 4(с —с.у) аж(«-С1)-А1(в-сж) x - 100 • 4(c-C,)-Ax(c--Ct _ 1 ax(c-Ci)-Ai(c^-cx) 100A-N • Ax o£ v ino £ — Л*) — С* ^ax ~ Л) — Cx (Л Лд) — r-iuu ax(c__Cx)-Ax(c-cx) х-100-N-X. л 4tN 4- дхХг л“-"100 c CiN 4* cY 4- C • 100
г А 1 —- 1 с 41 С1 а — — — •— <— 9 м-N + X + У, = 100 N = 100 ~ ау) Су (a—Aj) — Сх (а — ах) Y - ion C <Л* ~а>> + cv<Л ~ ~ С»<4 -ay) e ’ ey(a-Ax)-Cx(a-ay) ™100~N —У, t У -100 C(a-A,)-Cx(a-A) Xt cy(a-Ai)-Ci(a-ay) 100C — NCi - cy - А, • N 4- аХ 4~ а>Уд А 100“ CjN + cvYt C- 100
А с 4j С1 — — — ох Сх аУ М - N + X, + У, _ 100 N = 100 • c*CA—av)+cy (ax—A)—C (ax—ay] Cx (A1-ay)-]-Cy(ax— Ai)—C(ax—ayj Y - 100 • 4 (cy — ci )~4X (cy — C) + ay(Cj — C) e cx (-^i—(<XX — Ax) — C (flj «100 — N — Yt v —1ПА 4 (Cx — Cx) — 4X (C — Cx) — ax (Cx — C) 2 “ Cx(4x - ay) 4- Cy (az - 4 x) - Cx (ax - ay) 100 (ax — 4)— N(ax — 4,) Ox — Oy Л хДт4-ажХ а+ду Уд 100 p Cj • N 4~ c*Xt^ CyYj 100"
DL Scientific Heritage of Russia
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ТАБЛИЦА ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА СОДЕРЖАНИЯ СПИРТА ИЗ ОБЪЕМНЫХ В
ВЕСОВЫЕ ПРОЦЕНТЫ
Удельный вес при 15°,5 Содержание безводного спирта в %
по весу по объему
1,0000 0,00 0,00
0,9999 0,11 0,13
0,9996 0,21 0,26
0 9994 0,32 0,40
0 9992 0,42 0,53
0.9990 0,53 0,66
’ 0 9988 0,63 0,79
0.9986 0,74 0,93
0,9984 0,84 1,06
0.9982 0,95 1,19
0,9980 1,06 1,34
0,9978 1,19 1,49
0,9976 1,31 1,65
0.9974 1,44 1,81
0,9972 1,56 1,96
0,9970 1.69 2,12
0,9968 1,81 2,27
0 9966 1,94 2.43
0,9964 2,06 258
0,9962 2,17 2,72
0,9960 2,28 2,86
0,9958 2,39 3,00
0,9956 2,50 314
0,9954 2,61 3,28
0,9952 2,72 3,42
0,9950 2,83 3,55
0,9948 2,94 3,69
0,9946 3,06 3,83
0,9944 3,18 3,98
0,9942 3,29 4,12
0,9940 3,41 4,27
0,9938 3,53 4,42
0,9936 3,65 4,56
0,9934 3,76 4,71
0 9932 3,88 4,85
0,9930 4,00 5,00
0,9928 4,12 5,16
0,9926 4.25 5,32
0,9924 4,37 5,47
0.9922 4,50 5,63
0,9920 4,62 5,78
0,9918 4,75 5.94
0,9916 4.78 6,10
0,9914 5 00 6,24
0.9912 5.12 6 40
0,9910 5.25 6,55
0,9908 5,37 6,71
0.9906 5,50 6,86
0,9904 5,62 7,01
Удельный вес при ' 15°,5 Содержание безводного спирта в %
по весу по объему
0,9902 5’75 7,17
0,9900 5-87 732
0,9898 б«00 7,48
0,9896 б 14 7,66
0 9894 6’28 7,83
0,9892 6 43 8,10
0,9890 6-57 8,18
0,9888 6’71 8,36
0.9886 6’86 8,54
0,9884 7.00 8,72
0,9882 7.13 8,88
0,9880 7,27 9,04
0,9878 7.40 9,21
0,9876 7,53 9,37
0,9874 7,67 9,54
0,9872 7,80 9.70
0,9870 7,93 9,86
0,9868 8,07 10,03
0,9866 8,21 10,21
0.9864 8,36 10,38
0,9862 8,50 10,56
0,9860 8,64 10,73
0,9858 8,79 10,91
0,9856 8,93 11,08
0,9854 9,07 11,26
0,9852 9,21 11,44
0,9850 9,36 11,61
0,9848 9,50 11,79
0,9846 9,64 11,96
0.9844 9,79 12 13
0,9842 9,93 12,31
0 9840 10,08 12,49
0,9838 10,23 12,68
0,9836 10,38 12,87 *
0,9834 10.54 13,05
0,9832 10,69 13,24
0,9830 10,85 13,43
0,9828 11,00 13,62
0,9826 11,15 13,81
0,9824 11,31 13,99
0,9822 11,46 14,18
0,9820 11.62 14,37
0,9818 11,77 14,56
0,9816 11,92 14,74
0,9814 12,08 14,93
0,9812 12,23 15,12
0.9810 12 38 15,30
0,9808 12 54 15,49
0.9806 12,69 15,68
215
DL Scientific Heritage of Russia
Продолжение приложения 2
Удельный вес при 15°,5 Содержание безводного спирта в % Удельный вес при 15°,5 Содержание безводного спирта в %
по весу по объему по весу по объему
0,9804 12.85 15,86 0,9700 21,31 26.04
0,9802 13,00 16,05 0,9698 21,46 26 22
0,9800 13.15 16,24 0 9696 21,62 • 26,40
0,9798 13,31 16,43 0,9694 21,77 26,58
0,9796 13 46 16,61 0,9692 21,92 26 77
0,9794 13,62 16,80 0,9690 22,08 26,95
0,9792 13,77 16.98 0.9688 22,23 27,13
0,9790 13 92 17,17 0 9686 22,38 27,31
0,9788 14,09 17,37 0,9684 22,54 27,49
0,9786 14,27 17,59 0,9682 22.69 27,68
0,9784 14,45 17,81 0,9680 22,85 27.86
0,9782 14,64 18,03 0.9678 23,00 28.04
0,9780 14,82 18,25 0 9676 23,15 28,22
0,9778 15,00 18,48 0,9674 23,31 ' 28,41
0 9776 15,17 18,68 0.9672 23,46 28,59
0 9774 15,33 18,88 0,9670 23,62 28,77
0,9772 15,50 19.08 0.9668 23,77 28,95
0,9770 15,67 19,28 0,9666 23,92 29,13
0 9768 15,83 19,49 0,9664 24,08 29,31
0,9766 16,00 19,68 0 9662 24,23 29 49
0,9764- 16,15 19,87 0,9660 24,38 29 67
0,9762 1631 20,06 • 0,8418 82,62 87 61
0,9760 16,46 20,24 0,8416 82,69 87,67
0,9758 16,62 20.43 0,8414 82,77 87,73
0,9756 16.77 20,61 0,8412 82,85 87,79
0,9754 16,92 20.80 0,8410 82,92 87,85
0,9752 17.08 20.99 0,8408 83,00 87,91
0,9750 17,25 21,19 0.8406 83,08 87,97
0,9748 17,42 21,39 0,8404 83,15 88,03
0,9746 17,58 21,59 0,8402 83,23 88 09
0,9744 17,75 21,79 0,8400 83,31 88.16
0,9742 17,92 21,99 0,8398 83,38 88 22
0,9740 18.08 22 18 0,8396 83,46 88.28
0,9738 18,23 22,36 0,8394 83,54 88,34
0,9736 18,38 22,55 0,8392 8362 88.40
0,9734 18,54 22 73 0,8390 83,69 88,46
0,9732 18,69 22 92 0 8388 83,77 88.52
0,9730 18,85 23 10 0,8386 83,85 88 58
0,9728 19 00 23,28 0,8384 83 92 88.67
0.9726 19,17 23,48 0,8382 84,00 88,70
0,9724 19,33 23,68 0,8380 8408 88.76
0,9722 19,50 23,88 0,8378 84,16 88,83
0,9720 19,67 24,08 0,8376 84,24 88.89
0 9718 19,83 24,28 0,8374 84,32 88,96
0,9716 20,00 24,48 0,8372 84,40 89,01
0,9714 20,17 24,68 0.8370 84,48 89,08
0,9712 20,33 24,88 0,8368 84,56 89,14
0 9710 20,50 25,07 0,8366 84,64 89.20
0 9708 20,67 25,27 0,8364 84,72 8927
0,9706 20,83 25,47 0,8362 84,80 89,33
09704 21,00 25,67 0,8360 84.88 89,39
0,9702 21,15 25,86 0,8358 84,96 89,46
216
DL scientific Heritage of Russia
Продолжение приложения 2
Удельный вес при 15°,5 » Содержание безводного спирта в % Удельный вес при 15°,5 Содержание безводного спирта в %
по весу по объему по весу • по объему
0,8356 85,04 89,52 0,8252 89,08 92,60
0 8354 85,12 89,58 0,8250 89,16 92,66
0,8352 85,19 89,64 0,8248 89,23 92,71
0,8350 85,27 89,70 0,8246 89,31 92,77
0,8348 85,35 89,75 0,8244 89,38 92,83
0,8346 85,42 89,81 0,8242 89,46 92,89
0,8344 85 50 89,87 0,8240 89,54 92,94
0,8342 85,58 89,93 0,8238 89,62 93,00
0,8340 85,65 89,99 0,8236 89,69 93,06
0,8338 • 85,73 90,05 0,8234 89,77 93,11
0,8336 85,81 90,11 0,8232 89,85 93.17
0 8334 85,88 90,17 0.8230 89,92 93,23
0,8332 85,96 90,23 0,8228 90,00 93 29
0.8330 86,04 90,29 0,8226 90,07 93,34
0,8328 86,12 90,35 0,8224 90,14 93,39
0,8326 86,19 90,40 0,8222 90,21 93,44
0,8324 86,27 90,46 0,8220 90,29 93,49
0,8322 86,35 90,52 0,8218 90,36 93,54
0,8320 86,42 90.58 0,8216 90,43 93,56
0,8318 86,50 90,64 0,8214 90,50 93,’64
0,8316 86.58 90,70 0,8212 90,57 93,70
0,8314 86.65 90,76 0,8210 90,64 93,75
0,8312 86,73 90,82 0,8208 90,71 93,80
0,8310 86,81 90,88 0,8206 90,79 93,85
0,8308 86,88 90,93 0,8204 90,86 93.90
0,8306 86,96 90,99 0,8202 90,93 93,95
0,8304 87,04 91,05 0,8200 91,00 94.00
0 8302 87,12 91,11 0,8198 91,07 94,05
0,8300 87,19 91,17 0,8196 91,14 94,10
0,8298 87,27 91,23 0,8194 9121 94,15
0,8296 87,35 91,28 0,8192 91,29 94,21
0,8294 87,42 91,34 0,8190 91,36 94,26
0,8292 87,50 91,40 0,8188 9143 94,31
0,8290 87,58 91,46 0,8186 91,50 94,36
0,8288 87,65 91,52 0,8184 91,57 94,41
‘ 0,8286 87,73 91,57 0,8182 91,64 94,46
0,8284 87,81 91,63 0,8180 91,71 94,51
0,8282 87,88 91,69 0,8178 91,79 94,56
0,8280 87,96 91,75 0,8176 91,86 94,61
0,8278 88,04 91,81 0,8174 91,93 94,66
0 8276 88,12 91,87 0,8172 92,00 94,71
0,8274 88,20 91,93 0,8170 92,07 94,76
0,8272 88,28 91,99 0,8168 92,15 94,82
0,8270 88,36 92,05 0,8166 92,22 94.87
0,8268 88,44 92,12 0,8164 92,30 94.92
0,8266 88,52 92,18 0,8162 92,37 94 98
0,8264 88,60 92,24 0,8160 92,44 95,03
0,8262 88,68 92,30 0,8158 92,52 95,08
0,8260 88,76 92,36 0,8156 92,59 95,13
0,8258 88,84 92,42 0,8154 92,67 95,19
0 8256 • 88,92 92,48 0,8152 92,74 95,24
0,8254 89,00 92,54 0,8150 92,81 95,29 ’
217
DL Scientific Heritage of Russia
Удельный вес при 15°,5 Содержание безводного спирта в %
по весу по объему
0,8148 92,89 95,35
0,8146 92.96 95,40
0,8144 93,04 95,45
0,8142 93,11 95.50
0,8140 93,18 95,55
0,8138 93,26 95,61
0,8136 93,33 95,66
0,8134 93,41 95,71
0,8132 93,48 95,76
0,8130 93 55 95 82
0,8128 93,63 95,87
0,8126 93,70 95,92
0,8124 93,78 95 97
0,8122 93.85 96.03
0,8120 , 93,92 96,08
0,8118 94,00 96,13
0,8116 94,07 96 18
0,8114 94,14 96,22
0,8112 94 21 96,27
0,8110 94,28 96,32
0,8108 94,34 96,36
0,8106 94,41 96,41
0,8104 94,48 96,46
0,8102 94,55 96,50
0,8100 94,62 96,55
0,8098 94,69 96,60
0,8096 94,76 96,64
0,8094 94,83 96,69
0,8092 94,90 96,74
0,8090 94 97 96,78
0,8088 95,04 96,82
0,8086 95,11 96,88
0,8084 95,18 96,93
0,8082 95,25 96 98
0,8080 95,32 97,02
0,8078 95,39 97,07
0,8076 95,46 97 12
0,8074 95,54 97,17
0,8072 95,61 97,22
0,8070 95,68 97,27
0,8068 95,75 97,32
0,8066 95,82 97,37
0,8064 95,89 97,41
0,8062 95,96 97,46
0,8060 96,03 97,51
0,8058 96,10 97,55
0,8056 96,16 97,60
0,8054 96,23 97,64
0,8052 96 30 97,68
0,8050 96,37 97,73
0,8048 96,43 97,77
0,8046 96,50 97,81
0,8044 96,57 97,86
Продолжение приложения 2
Удельный вес при 15°,5 Содержание безводного спирта в %
по весу по объему
0.8042 96.63 97.90
0 8040 96,70 97,94
0 8038 96,76 97,98
0 8036 96,83 98,03
0’8034 96 90 98,07
0’8032 96,96 98,11
0 8030 97,08 98,16
0 8028 97,10 98,20
0’8026 . 97,16 98,24
0’8024 97,23 98.29
0,8022 97,30 98,33
0 8020 97.37 98,37
0,8018 97,43 98,42
0,8016 97,50 98,46
08014 97,57 98,50
0,8012 97,63 98,54
0,8010 97,70 98,59
0,8008 97,76 98,63
0,8006 97,83 98,67
0,8004 97,90 98,71
0,8002 97.96 98,76
08000 98,03 98.80
0,7998 98,09 98,83
0,7996 98,16 98,87
0,7994 98,22 98,91
0,7992 98,28 98,94
0,7990 98,34 98,98
0,7988 98,41 99,02
0,7986 98,47 99,05
0,7984 98.53 99,09
0,7982 98,59 99,13
0,7980 98,66 99,16
0,7978 98,72 99,20
0,7976 98,78 99,24
0,7974 98,84 99,27
0,7972 98,91 99,31
0,7970 98,97 99,35
0,7968 99,03 99,39
0,7966 99.10 99,43
0,7964 99,16 99,47
0,7962 99,23 99,51
0,7960 99,29 99,55
0,7958 99.36 99.59
0,7956 99,42 99,63
0.7954 99,48 99,67
0,7952 99,55 99,71
0,7950 99,61 99,75
0,7948 99,68 99,80
0,7946 99,74 99,84
0,7944 99.81 99,88
0,7942 99,87 99,92
0,7940 99,94 99,96
0,7938 100,00 100,00
DL Scientific Heritage of Russia
ЛИТЕРАТУРА
В. Б о л д ы р е в, Краткий курс технологии пороха, ГНТИ, 1932.
Пас к а л ь, Взрывчатые вещества и боевые газы, Госхимтехиздат, 1932.
А. А. С о л о н и к а, Технология взрывчатых веществ, Артиллерийская
академия РККА, 1925.
Шт еттбахер, Пороха и взрывчатые вещества, ОНТИ, 1937.
С. Н. Ушаков, Пластические массы из эфиров целлюлозы, Госхим-
техиздат, 1932.
3. А. Роговин, Нитрошелк, .Госхимтехиздат, 1934.
Машкин, Нитрация клетчатки, Шосткинский техникум, 1928.
Гальперин, «Искусственное волокно», № 11, 1932.
А. В. Сапожников,’ Журнал РФХО, 41, 1712, 1909.
Н. Л. К о с т е ц к и й, Основные элементы к проектированию военно -
химических производств, Госхимтехиздат, 1932.
Р. О. Герцог, Искусственный шелк, Гостехиздат, 1929.
Д. И. Гальперин, Нитроклетчатка, Вохимтрест, 1931.
А. А. Р а з у м е е в, Справочник по искусственному волокну, ОНТИ,
1937.
А. В е н е р, Э. Б ю р л о, А. Л е к о р ш е, Пороха и взрывчатые ве-
щества, ОНТИ, 1936.
С. А. Броуне, Технология пороха, Артиллерийская академия РККА,
1925.
Брунсвиг, Бездымный порох, Госхимтехиздат, 1933.
Г. В. О п п о к о в, Внутренняя балистика, Гостехтеоретиздат, 1933.
Б. А. Парфенов, Эфиры азотной кислоты, Артиллерийская академия
РККА, 1933.
И. М. Найман, Применение древесной целлюлозы для производства
нитроклетчатки, Гослестехиздат, 1933.
М. Сухаревский, Взрывчатые вещества и взрывные работы, Гос-
‘техиздат, 1923.
М. Сухаревский, Ф. Першаков, Курс теории взрывчатых
веществ, Госхимтехиздат, 1932.
Г. К а с т и Л. М е ц, Химические исследования взрывчатых веществ,
1934.
Э. Хейзер, Руководство по химии целлюлозы, Госхимтехиздат,* 1933.
А. Б. Д а в а н к о в, Лабораторные работы по химии целлюлозы и цел-
люлозным пластинкам, 1939.
А. Б. П а ш к в е р и Р. М. М а н ч е л ь, Улавливание летучих рас-
творителей, Госхимтехиздат, 1933.
П. П. Ш о р ы г и н, Химия целлюлозы, ОНТИ, 1939.
Р. Г. Фридлендер, Производство нитроклетчатки, Госхимтехиздат,
1933.
Л. П и а т т и, Рекуперация летучих растворителей, ОНТИ, 1934.
Ф. Мюллер, Производство бумаги и его оборудование, Гизлегпром,
1932.
К. Г. Яковлев, Пресс Бюлера, Татгосиздат, 1935.
К. М. Бялко и С. Г. Франкфурт, Теория и практика мешки
кислот, Госхимтехиздат, 1934.
В. А. Л я с о ц к и й, Фабрикация пороха, 1927.
Н. И. Никитин, Коллоидные растворы и эфиры целлюлозы, Госхим-
техиздат, 1933.
J. L. Ст а г 1 Eckelt u. Dr. Otto G as s n er, Projektierungen und
Apparaturen fur die chemische Industrie, Leipzig, 1926.
DL Scientific Heritage of Russia
Редакторы Д. П. Поздеев и
Е. И, Силъвановская
Техн, редактор И. М. Зудакин
Сдано в набор 11/VI 1940 г.
Подписано к печ. 23/Х 1940 г.
Автор, дог. № 614. Инд. 4—2.
Тираж. 4000. Кол. печ. лист.
138/4+2 вклейки. Учет? о-авт.
лист. 16,57. Напечатано на бу-
маге Камского бумкомбината.
Формат бум. 60х92/1в.
Заказ № 114.
Цена 6 Р- 50 к- Пер. 2 р.
Типография Оборонгиза. Киев,
Крещатик, 42.
Д3®781
DL Scientific Heritage of Russia
Scientific Heritage of
Стр.
Строка
Напечатано
ОН ОН
СН — СН
15
21
25
41
93
174
ОПЕЧАТКИ
6
СН2ОН
СН—О
Должно быть
По
чьей
вине
3 сверху
13 снизу
15 >
6 сверху
б снизу
18 снизу
/3 2 \ /5 - \
—О—СН4 1СН—О—СН4 1СН—О—
\5 / \3 2 /
СН---О СН—СН
6 I J
6СН2ОН ОН ОН
древесной в целлюлозах
варка котокорой
увеличивается
холодной и горячей водой, затем
15%
6
ОН ОН снаон
СН—СИ СН—о
/3 2 \ /ъ \
-О—CH 1CH—О-СН 1СН-0
4\б / 4\з 2/
СН---О СН—СН
I I I
СН2ОН он он
6
древесной и в целлюлозах
варка которой
уменьшается
холодной и затем горячей водой
1-5%
П. И. Воробьев, Пироксилин и бездымный пироксилиновый порох.
авт.
ред.
тип.
ред.
ред.
авт.
Зак. Л» 114.
ПИРОКСИЛИН и .БЕЗДЫМНЫЙ ПИРОКСИЛИНОВЫМ ПОРОХ
П. И. ВОРОБЬЕВ
ПИРОКСИЛИН
и
БЕЗДЫМНЫЙ
ПИРОКСИЛИНОВЫЙ
ПОРОХ
DL Scientific Heritage of Russia