6.1.3 处理技术与应用
近年来,美国一直致力于废旧火炸药的安全、绿色处理技术研究。而无污染的销毁技术具有经济性,更符合绿色环保的理念。在这方面,通常的做法是:一是在新型火炸药设计时就考虑其“可回收、可利用、可再循环”特性,并将其作为新型火炸药的设计目标;二是积极开发各种回收再利用技术。现已开发的火炸药回收再利用技术主要有:以某些高价值成分(如HMX)为中心的回收技术、以回收热能为中心的回收技术、以产品性能和功能转化为中心的回收技术(如重新加工再造转为民用火炸药产品的技术、通过化学反应转化为化工原料的技术、火药转为炸药、向性能较低产品转化的技术等)。
1.绿色销毁技术
废旧火炸药的绿色销毁技术主要包括焚烧炉焚烧法、微波等离子体法、超临界水氧化法、紫外线氧化破坏法、湿空气氧化法及太阳能转换法,各种方法的原理和应用特点见表6-2。
表6-2 绿色销毁技术

2001 年,美国建立了一套废旧火箭发动机装药的间歇进料焚烧系统,该系统由两个单元组成,第一单元由高压水枪将火箭装药切割成块状物料,分离出氧化剂如AP 使推进剂钝感并回收氧化铝,同时在浸泡池中提取黏结剂组分;第二单元为充气式焚烧炉,由二级燃烧室组成。该工艺处理后的氧气、一氧化碳、所有的碳氢化合物、二氧化硫及氮的氧化物均达到美国燃烧执行标准。
2.回收与再利用技术
将废旧火炸药中的有效组分回收并重新利用是一种经济的处理方法,主要包括碱水解法、微生物降解法、熔融盐法、溶剂萃取法、化学降解法、超声粉碎法等,见表6-3。其中,微生物降解法、熔融盐法和化学降解法已取得新研究成果。
表6-3 回收与再利用技术

续表

美国陆军在2011 财年曾计划斥资2.6 亿美元在图埃勒(Tooele)陆军军械库新建酸溶解生产线,并演示其处理能力,处理目标物涉及火炸药、高爆弹药、引信、化学弹药、导弹、大尺寸火箭发动机等多种弹药及组件。
3.改制成其他能源材料
美国曾将废旧的火箭推进剂经过一系列处理后应用于火箭发射,其弹道性能、安全性均符合技术要求。20 世纪90 年代,美国开发出大尺寸固体火箭发动机装药回收工艺,其原理是利用适当的溶剂处理含有多种组分的废旧发动机装药,分离其中各个组分,再通过进一步的精制处理,回收其中的高成本含能组分,重新作为军用或民用原材料使用。该技术具有不污染环境、资源可回收、处理方式安全等优点。
美国国防部于2003 年组织NSWC、TPL、LANL 和ATK 公司对几千千克的HMX 基军用弹药进行回收处理,并对不同炸药、推进剂的HMX 回收产品进行性能鉴定。其中的技术分工如下:TPL 公司主要是从PBX-9501、PBXN-110 和LX-14 炸药中完成HMX 的回收工作;NSWC 和LANL 主要对回收试样进行性能鉴定,鉴定试验包括纯度、熔点、颗粒形状、微观形貌、溶解性、撞击感度等;ATK 公司主要是利用回收试样制备新炸药,并与由纯HMX 制备试样进行压装不敏感弹药试验对比。鉴定试验表明:回收HMX 与纯HMX 性质虽略有区别,但回收材料能够满足纯材料各种性能的具体要求。另外,使用回收HMX 制备的PBX-135 能够满足新武器系统的性能指标。美军还将废旧火炸药中分离出来的组分或经过粉碎的火炸药与氧化剂、其他添加剂按一定比例混合制成民用炸药,例如粉状炸药、浆状炸药和灌装炸药等。该方法可充分利用火炸药中的能量特点,对环境污染较小。
2002 年,美国海军水面武器中心(见图6-3)与TPL 公司设计可将不同发射药处理成民用、表面采矿用的爆破剂成品或其组分的通用装置,采用大的粒状发射药制备民用爆破剂。该装置可进行多余发射药的非军事化处理,每年可生产大约1 800 t 的包装好的爆破剂。

图6-3 美国海军水面武器中心
综上,在废旧火炸药处理方面,美国发展了多项绿色处理技术和资源回收技术,其中资源回收再利用技术不仅具有绿色无污染特性,而且为企业带来了良好的经济和社会效益。将来受不敏感弹药技术、新材料、新工艺技术的影响,现有的装置将无法满足非军事化需求。为降低弹药全寿命周期成本,美国国防部强制要求开展弹药DFD(非军事化设计),设计内容包含非军事化使用装置、非军事化过程效率和回收再利用经济性分析,降低对环境和安全的影响。