Промышленные взрывчатые вещества

После изучения данной главы студент должен: знать

• физико-химические характеристики взрывчатых веществ (кислородный баланс, теплота взрыва, реакции взрывчатых превращений);

уметь

• количественно оценивать физико-химические характеристики взрывчатых систем;

владеть

• понятийным аппаратом в области формирования взрывчатых систем.

Классификация промышленных взрывчатых веществ

Промышленные взрывчатые вещества (ВВ) различаются по агрегатному состоянию, химическому составу, чувствительности к внешним воздействиям, кислородному балансу и другим свойствам.

По своему физическому состоянию ВВ могут быть:

• — твердыми соединениями или смесями (тротил, гексоген, аммиачная селитра + тротил и т. п.);
• — смесями жидких и твердых веществ (аммиачная селитра + жидкое горючее, жидкие нитроэфиры + аммиачная селитра и т. п.);
• — газовыми смесями (метан + воздух, ацетилен + кислород и т. п.);
• — смесями твердых или жидких веществ с газами (угольная, древесная или другая органическая пыль, брызги (пары) керосина, бензин + воздух и т. п.);
• — жидкими веществами (нитроглицерин, нитрогликоль);
• — смесями жидких веществ (тетранитрометан + бензол, тетраоксид азота + керосин и т. п.);
• — порошкообразными, литыми, гранулированными, водосодержащими, суспензионными, льющимися, эмульсионными.

Практическое применение в качестве промышленных ВВ имеют первые две группы, широкое распространение получили взрывчатые смеси из твердых веществ. В горнодобывающей промышленности применяют и жидкие ВВ.

Гранулированные ВВ состоят из гранул размером 1—3 мм или чешуек того же размера. Водосодержащие ВВ имеют слаботекущую медообразную суспензионную консистенцию за счет воды и загустителя. Льющиеся ВВ имеют легкоподвижную консистенцию, что позволяет транспортировать их по шлангам. Горячельющиеся и эмульсионные ВВ в горячем состоянии имеют легкоподвижную консистенцию, но твердеют при комнатной температуре.

По характеру взрывчатых превращений ВВ делятся на бризантные (дробящие) и метательные {пороха). Среди бризантных в особую группу выделяют инициирующие ВВ, обладающие высокой чувствительностью, которые применяют для изготовления средств инициирования: капсюлей-детонаторов, электродетонаторов, детонирующих шнуров. Для их изготовления используют следующие. К инициирующим ВВ относятся: гремучая ртуть Hg (CNO)₂, азид свинца PbN₆; ТНРС С₆Н₂(Ы0₂)₃0₂РЬН₂0; тетрил C_GH₂(N0₂)₄NCH₃; ТЭН C₅H₈(0N0₂)₄; гексоген C₃H_gN_gO_g.

Бризантные (промышленные) ВВ предназначаются для дробления, разрушения и перемещения окружающей среды. Это наиболее многочисленный класс ВВ. Они выпускаются в виде химических соединений (однокомпонентные ВВ) или чаще механических смесей (многокомпонентные ВВ). К однокомпонентным относятся: тротил C₇H₅(N0₂)₃; тринитрофенол (пикриновая кислота) C_GH₂(N0₂)₃0H; глициринтринитрат (нитроглицерин) C₃H₃(0N0₂)₃; ннтродигликоль (нитрогликоль) С₂Н₄(ОЖ)₂)₂; гексоген. Эти ВВ используются также в качестве компонентов в смесевых промышленных ВВ.

К метательным В В относятся дымные и бездымные пороха.

Взрывчатые вещества подразделяются на индивидуальные и смесевые.

Индивидуальные ВВ — химические соединения (нитроглицерин, тротил, ТЭН, гексоген п т.п.), содержащие в своем составе все элементы, необходимые для нормального протекания химической реакции взрыва.

Смесевые ВВ — химические соединения, состоящие из двух или нескольких компонентов, каждый из которых выполняет определенную роль. В состав смесевых ВВ вводятся окислители, горючие добавки, сенсибилизаторы, стабилизаторы, флегматизаторы и пламегасители.

Окислители — вещества, содержащие избыточный кислород, окисляющий при взрыве горючие элементы. В качестве окислителей применяют аммиачную селитру, калиевую, натриевую соли, перхлораты калия и аммония и т. д.

Горючие добавки — вещества, богатые углеродом и водородом: древесная мука, соляровое масло или пудры (порошки) металлов (алюминия, магния). Горючие добавки вводятся в состав ВВ для увеличения количества тепла, выделяемого при взрыве. Роль горючих добавок выполняют также взрывчатые компоненты: тротил, гексоген и др., содержащие в своем составе недостаточное количество кислорода для полного окисления содержащихся в них горючих элементов. При этом часть углерода, выделяемого при взрыве в виде оксида, в свободном состоянии или в виде горючих соединений реагирует с избыточным кислородом окислителя, повышая теплоту и общую энергию взрыва.

Сенсибилизаторы — вещества, вводимые в состав ВВ для повышения его чувствительности к начальному импульсу и передачи детонации. Это, как правило, мощные ВВ: тротил, гексоген, нитроглицерин, которые в смеси с малочувствительными ВВ (аммиачная селитра и т. п.) и с невзрывчатыми веществами (соляровое масло, древесная или хлопковая мука) обеспечивают нормальную чувствительность к инициированию ее капсюлем-детонатором, электродетонатором или детонирующим шнуром и одновременно повышают энергетические характеристики смесевого ВВ.

Роль сенсибилизатора в простейших ВВ (динамоны, игданиты, гранулиты) могут выполнять при определенном процентном содержании и невзрывчатые горючие добавки: соляровое масло, древесная мука, алюминиевая пудра.

Стабилизаторы — вещества, используемые для повышения их химической и физической стойкости ВВ. Для поглощения остатков кислот в динамитах используют мел и соду, для предотвращения слеживаемости динамонов — древесную жмыховую и хлопковую муку. Такую муку применяют и в качестве горючих добавок, повышающих стабильность свойств В В.

Роль стабилизатора в водоустойчивых граммонитах выполняет тротил, напыляемый на гранулы аммиачной селитры, а в водоустойчивых алюмосодержащих гранулитах — термоплавкий восковой состав, покрывающий поверхность гранул селитры и закрепляющий на них частицы алюминия.

Флегматизаторы — легкоплавкие вещества, масла, имеющие высокие теплоемкость и температуру вспышки, обволакивающие частицы чувствительного ВВ и не вступающие с ним в реакцию.

Введение

флегматизаторов снижает чувствительность ВВ и обеспечивает более безопасные %/

условия его применения.

В качестве флегматизатора используют вазелин, парафин, различные масла, тальк и т. д. Так, перед изготовлением промышленных ВВ с добавками гексогена его флегматизируют добавлением 5%-ного расплавленного парафина.

Пламегасители — вещества, использумые для снижения температуры взрыва. Вводятся в состав только предохранительных В В. Применение пламегасителей уменьшает вероятность воспламенения метана и угольной пыли в шахтах. В качестве пламегасителей применяют хлориды натрия, калия, аммония и т. д.

Пламегасители не участвуют в реакции при взрыве. Они отбирают часть тепла на свой нагрев и испарение, за счет чего и снижается температура газов. Кроме того, они являются отрицательными катализаторами (ингибиторами), которые задерживают реакцию воспламенения метана горячими газами взрыва.

В настоящее время в качестве промышленных используют две группы ВВ.

I. Сухие порошкообразные и гранулированные ВВ.

Аммониты — порошкообразные смеси аммиачной селитры с тротилом (реже с гексогеном и динитронафталином) и невзрывчатыми горючими добавками.

Предохранительные аммониты содержат также пламегасители и некоторые жидкие нитроэфиры (нитроглицерин, нитрогликоль).

Аммоналы — аммониты с добавками алюминиевой пудры.

Скальный аммонит — аммонал с добавкой гексогена.

Граммопиты — гранулированные аммониты, состоящие из гранулированной селитры и гранулированного или чешуйчатого тротила.

Граммоналы — гранулированные аммоналы.

Динамоны — порошкообразные смеси аммиачной селитры с невзрывчатыми горючими добавками.

Гранулотол — гранулированный тротил.

Алюмотол — гранулированный сплав тротила с алюминиевой пудрой.

Гранитол — гранулированный сплав тротила с аммиачной селитрой.

II. Водосодержащие ВВ.

Акватолы — водосодержащие ВВ текучей (медообразной) консистенции, состоящие из гранул граммонита или граммонала и насыщенного загущенного раствора аммиачной селитры.

Акваниты и акваналы — водосодержащие ВВ пластичной консистенции, состоящие из порошкообразных аммонитов или аммоналов с добавками кальциевой или натриевой селитры, воды и пластифицирующих добавок.

Горячелъющиеся ВВ (ГЛТ) — суспензионные ВВ, изготовляемые в зарядных машинах на месте использования и состоящие из смеси горячего раствора аммиачной селитры, загустителей и добавок в виде 1—20%-ного тротила. После охлаждения заряд затвердевает и приобретает гипсоподобную структуру.

Ифзаниты — водосодержащие В В, состоящие из смеси гранул аммиачной селитры и тротила, в которую на месте использования добавляется насыщенный раствор аммиачной селитры с загустителем в объеме, равном межгранульному пространству в твердой фазе.

Карботолы — горячелыощиеся В В, состоящие из гранул тротила и эвтектического расплава карбамида и аммиачной селитры с малым содержанием воды, а также добавками алюминия.

Порэмиты — эмульсионные ВВ из смеси горячего раствора аммиачной и натриевой селитры и добавок в виде горючего (мазута) и эмульгатора. После обработки смеси в диспергаторе (миксере) смесь превращается в обратную эмульсию: капли раствора селитры в пленке мазута, размер капель — несколько микрон. Активизацию эмульсии производят за счет введения в нее стеклянных или полых микросфер или газогенерирующей добавки (нитрид натрия), которые создают в массе эмульсии газовые микрополости, повышающие чувствительность к детонации.

Нитроэфировые ВВ — отдельная группа ВВ, содержащая 4—10% жидких нитроэфиров.

Детониты — порошкообразные смеси аммиачной селитры, тротила, алюминиевой пудры и нитроэфиров.

Предохранительные ВВ — победит, углениты, серный и нефтяной аммониты, аналогичные по составу аммонитам с добавками пламегасителей и жидких питроэфиров.

Динамиты — многокомпонентные смеси на основе желатинированных нитроглицерина и нитрогликоля, содержат 30% и более нитрожиров.