Классификация взрывчатых веществ Взрывчатые вещества и взрывчатые системы в соответствии с основными областями их применения разбиваются на четыре группы:
1 - инициирующие ВВ;
2 - бризантные ВВ;
3 - метательные ВВ или пороха;
4 - пиротехнические составы.
Инициирующие взрывчатые вещества. Отличаются низкой работоспособностью, но высокой чувствительностью к тепловым и механическим воздействиям, под действием которых в них развивается детонация. Период нарастания скорости детонации до максимального значения у инициирующих взрывчатых веществ очень мал и поэтому даже малые заряды могут применяться в качестве инициаторов взрывных процессов для возбуждения детонации в основных зарядах взрывных герметичных патронов, капсюлей – детонаторов, устройств инициирования и других взрывных устройств.
Важнейшими представителями этой группы взрывчатых веществ являются:
1.Соли тяжёлых металлов гремучей кислоты. Из них наиболее широко применяемая – гремучая ртуть Hg( ONC)2 .
2.Соли азотистоводородной кислоты или азиды. Наиболее широкое применение получил азид свинца – PbN6.
3.Соли тяжёлых металлов стифниновой кислоты. Важнейшим представителем этого ряда является стифнат или тринитрорезорцинат свинца (ТНРС) - C6 H(NO2 )3 O2 Pb . H2O.
4.Кабиды тяжёлых металлов или ацетилениды, из которых наиболее известный ацетиленид серебра Ag 2 C2 .
Используются также инициирующие смеси, состоящие из гремучей ртути, хлората кальция и трехсернистой сурьмы.
Все инициирующие вещества относят к первичным взрывчатым веществам.
Бризантные взрывчатые вещества. Отличаются высокой работоспособностью и применяются в торпедах, кумулятивных зарядах, кумулятивных труборезах, сейсмических зарядах и других устройствах для использования в скважинах. Детонация их вызывается достаточно большими внешними воздействиями и, как правило, для этого используют инициирующие вещества. Поэтому бризантные вещества называют вторичными.
Основным видом их взрывчатого превращения является детонация, но при возбуждении взрыва период нарастания скорости процесса до максимума у них значительно больше чем у первичных.
Важнейшими представителями взрывчатых соединений этой группы являются:
1.Нитраты или сложные эфиры азотной кислоты. Среди них нитроглицерин (глицеринтринитрат) C3H5(ONO2)3, тэн (пентаэритриттетранитрат) – C( CH2 ONO2 )4 , нитраты целлюлозы С24 H 29O9( ONO2 )11 .
2.Нитросоединения. Наиболее широкое применение получили нитросоединения ароматического ряда, преимущественно тринитропроизводные. К ним относятся:
- тротил (тринитротолуол) C6 H2 (NO2)3 CH3
- пикриновая кислота (тринитрофенол) C6 H2 (NO2)3 OH,
Из неароматических нитросоединений необходимо отметить широко применяющийся во взрывных скважинных устройствах гексоген ( триметилентринитрамин) C3H6O6N6, и тетранитрометан С(NO2)4
3.Взрывчатые смеси. К ним относятся аммониты, динамиты, сплавы тротила с гексогеном.
Метательные взрывчатые вещества или пороха. Основным видом взрывчатого превращения их является быстрое горение.
Они подразделяются на две группы:
1. пороха – механические смеси;
2. пороха бездымные или нитроцеллюлозные пороха.
К первой группе относится дымный порох, состоящий из калийной селитры(75%), древесного угля (15%) и серы (10%).
Пороха нитроцеллюлозные, в зависимости от природы растворителя, применяемого для желатинирования (застудневания) их основного компонента – нитроцеллюлозы, подразделяются на четыре группы.
1.Пороха на летучем растворителе или пироксилиновые пороха, содержащие в своём составе пироксилина до 98%, спирто-эфирный растворитель, дифениламин и влагу;
2.Пороха на труднолетучем растворителе или баллиститы, в которых растворителем пироксилина служит нитроглицерин, нитродигликоль и т.п. вещества. Баллиститы изготовляются на основе так называемого растворимого пироксилина, содержат 40 % нитроглицерина, в котором этот вид пироксилина полностью растворяется, до 15% других добавок.
3.Пороха на смешанном растворителе или кордиты изготовляются на основе так называемого нерастворимого пироксилина. Они содержат до 60 % нитроглицерина и в качестве добавочного растворителя до 1,5% ацетона, а также некоторые другие добавки.
4.Пороха на нелетучем растворителе в которых для желатинирования пироксилина служат такие ВВ, как тротил, динитротолуол и другие.
Кислородный баланс
У бризантных взрывчатых веществ в большинстве случаев окислителем является кислород. Речь идёт, конечно, о кислороде, входящем в состав взрывчатого вещества. Если при взрывном превращении весь кислород расходуется на полное окисление горючих компонентов, то такие вещества или смеси называются стехиометрическими. У реальных взрывчатых и горючих веществ имеет место избыток или недостаток кислорода. В случае избытка кислорода в продуктах взрыва не содержится опасных для здоровья человека соединений. Недостаток кислорода влечёт за собой реальную возможность образования ядовитых соединений (СО, и др.). Поэтому перед испытанием прострелочной и взрывной аппаратуры, вскрытием корпусов частично сработавших устройств, применением взрывных устройств в закрытых помещениях необходимо знать и уметь оценивать такую характеристику, как кислородный баланс. Кислородный баланс ВВ может быть положительным и отрицательным. Положительный кислородный баланс - избыток кислорода в граммах остающийся недоиспользованным при полном окислении 100 граммов вещества. Имеет обозначение: + 20 . Отрицательный кислородный баланс - недостаток кислорода в граммах, по сравнению с необходимым его количеством для полного окисления 100 граммов вещества. Обозначается как – 30.
Рассмотрим некоторые примеры определения кислородного баланса. Из самого определения кислородного баланса следует, что максимальный кислородный баланс имеет чистый кислород +100. Для определения кислородного баланса чистого водорода составим уравнение реакции 2H2+ O2 = 2 H2 O , и пропорцию 4: 32=100: x , откуда x = 800 или кислородный баланс чистого водорода равен - (– 800). Это - максимальный отрицательный кислородный баланс.
Определим кислородный баланс для некоторых других веществ, считая, что азот не участвует в реакциях. Для четырёхокиси азота он равен +70 (N2O 4® N2 + 2O2 ) Пропорцию составляем исходя из следующих соображений: при распаде N2O4 (92 г – мол.) выделяется 64 г-мол. кислорода, а при распаде 100г N2O4 выделится x г кислорода. Для тетранитрометана С(NO2)4 кислородный баланс составляет +49 (СО2+4N+3O2) 196 : 96=100:x.
Гексоген имеет отрицательный кислородный баланс (C3 H6 O6 N6) равный - 21,6; у тротила он ещё больше (C7 H5 N3O6 ) – (-74).
Выводы к первой главе
Для того чтобы горение смесей было признано взрывным, процесс должен обладать следующей совокупностью свойств:
- основная окислительная реакция в горючей смеси должно происходить без участия кислорода воздуха;
- реакция окисления должна быть экзотермической;
- скорость процесса должна быть большой, для того чтобы обеспечить быстрый переход всей горючей смеси в газообразное состояние и тем самым создать высокую концентрацию энергии на начальной стадии расширения продуктов реакции;
- газообразование должно быть значительным, так как объём газов и их температура
- определяют эффективность перехода потенциальной энергии горючей смеси в кинетическую энергию или механическую работу.
Для развития процесса детонации во взрывчатом веществе необходимо чтобы продукты реакции и сам процесс обладали следующими свойствами:
- основная окислительная реакция во взрывчатом веществе должно происходить без участия кислорода воздуха;
- частицы, представляющие собой продукты реакции, должны находиться в возбуждённом состоянии и обеспечивать локальное выделение большей части энергии из зоны реакции на фронт этой зоны, приводя к огромной концентрации энергии ( то есть энергия из зоны химической реакции стекается в область большего давления);
- частицы, представляющие собой продукты реакции, могут находится в возбуждённом состоянии ограниченное время, что требует высоких скоростей процесса;
- при наличии первых трёх свойств экзотермичность реакции и газовыделение способствуют увеличению импульса и работы, совершаемой детонацией;
- отсутствие экзотермичности и газовыделения не исключает детонации, но делает её низкоэнергетичной, характерной для инициирующих ВВ.
|