<<
>>

Физико-химические характеристики взрывчатых веществ

Физико-химические характеристики промышленных ВВ в совокупности определяют стабильность состава и взрывчатых свойств ВВ, надежность и безопасность его применения.

Плотность. Различают плотность ВВ, плотность патрона, заряда или шашки и плотность заряжания.

Плотность ВВ - отношение массы ВВ к его объему без учета оболочки. Для сыпучих ВВ плотность, полученную при свободной насыпке, называют насыпной и гравиметрической, а для сплошных (жидких, пластичных, плавленых, прессованных или уплотненных в патроне порошков) ее называют действительной плотностью или просто плотностью ВВ. Плотностью патрона, заряда, шашки или другого изделия называют отношением его массы к занимаемому объему с учетом оболочки. Плотность заряжания представляет собой отношение массы заряда ко всему объему зарядной камеры, включая все пустоты, не заполненные ВВ. Величина плотности заряжания зависит от собственной плотности ВВ и от уплотняющей его способности.

Для каждого ВВ существуют свои оптимальные значения плотности, за пределами которых происходит ухудшение взрывчатых характеристик ВВ вплоть до полной потери детонационной способности. Увеличение плотности до оптимальных значений приводит к концентрации энергии в единице объема заряда, возрастанию давления и скорости детонации, а в целом - увеличению взрывного эффекта.

Дисперсность - характеристика частиц сыпучих ВВ. ВВ подразделяются на крупнодисперсные с размерами частиц 1 - 5 мм и мелкодисперсные с размером 0,01 - 0,5 мм. К первым относятся гранулированные, а ко вторым - порошкообразные ВВ. Дисперсность гранулированных ВВ определяется размером их гранул и гранулометрическим составом. Дисперсность порошкообразных ВВ зависит от степени их измельчения при изготовлении.

От дисперсности или гранулометрического состава ВВ зависят многие другие его характеристики (детонирующая способность, сыпучесть, пыление, слеживаемость, водоустойчивость, электризуемость).

Для многих ВВ дисперсность нормирована техническими условиями и контролируется ситовым анализом.

Сыпучесть - способность ВВ свободно высыпаться, хорошо заполнять полость при заряжании нисходящих скважин. Сыпучесть можно оценивать по величине угла естественного откоса или скорости прохождения ВВ через калиброванное отверстие воронки или бункера. Хорошую сыпучесть имеют гранулированные ВВ, плохую мелкодисперсные ВВ, склонные к зависанию и водообразованию на стенах бункеров и скважин. Многие мелкодисперсные ВВ почти полностью теряют сыпучесть при содержании влаги 1,5 - 2,0%, а гранулированные - при содержании влаги 5 - 6%.

Пластичность - способность ВВ легко деформироваться под воздействием небольших нагрузок и сохранять придаваемую им форму. Пластичность обеспечивается за счет присутствия в составе ВВ желированной жидкой фазы.

Все пластичные ВВ (акваниты и гелеобразные акватолы) высокоплотны и водоустойчивы. Пластичность ВВ со временем понижается: при понижении температуры или улетучивании жидкой фазы они твердеют. Восстановить пластичность можно оттаиванием, разогреванием и механическим разминанием массы.

Текучесть - способность водосодержащих и других суспензионных ВВ жидковязкой консистенции вытекать из емкостей под действием силы тяжести. Суспензионные ВВ приобретают текучесть при наличии в них жидковязкой фазы свыше 35%. Текучесть таких систем зависит от степени загущения жидкой фазы, температуры ВВ и продолжительности его хранения. Для сохранения текучести при отрицательных температурах (-15-20°С) в состав их жидкой фазы вводят антифризы.

Увлажняемость - способность ВВ смачиваться при естественном поглощении влаги из воздуха или искусственном впрыскивании в его состав воды. Естественное увлажнение зависит от гигроскопичности ВВ или его компонентов. Оно начинается только с определенных значений относительной влажности и температуры окружающего воздуха, характерных для каждого вещества и зависящих от его химического строения.

Гигроскопичность оценивают величиной гигроскопической точки, т.е.

отношением упругости паров над насыщенным раствором данного вещества к упругости водяных паров, насыщающих воздух при той же температуре. Гигроскопическая точка выражается в процентах относительной влажности и характеризует такое состояние вещества, при котором оно не подсыхает и не увлажняется. Чем выше гигроскопическая точка вещества, тем оно менее гигроскопично. Величина гигроскопической точки с повышением температуры у большинства гигроскопичных веществ снижается, а скорость поглощения влаги возрастает. Из солей, применяемых в производстве промышленных ВВ, к сильно гигроскопичным относятся кальце- вая селитра (при 25°С гигроскопическая точка ее 44%) и аммиачная селитра (62,7%); к умеренно гигроскопичным - натриевая селитра (74,5%), хлористый натрий (75,5%), хлористый аммоний (78,5%); к малогигроскопичным - калиевая селитра (92%), хлористый калий (83,4%). Они обусловливают гигроскопичность ВВ. Гигроскопическая точка большинства ам- миачно-селитренных ВВ при температуре 15-20°С составляет 60 - 68%. Поэтому в большинстве климатических районов России они способны в течение года при отсутствии влагозащитной упаковки увлажняться. Увлажнение нарушает их физическую стабильность (способствует слеживанию, снижает сыпучесть, водоустойчивость) и ухудшает детонационную способность.

Водоусточивость порошкообразных ВВ - способность противостоять проникновению воды в массу вещества. Вода, проникая внутрь, растворяет растворимые и смачивает нерастворимые компоненты и тем самым нарушает капилярнопористую структуру заряда, вызывает его флегматизацию. Аммиачная селитра, составляющая основу порошкообразных ВВ, легко смачивается и быстро растворяется в воде. Для понижения смачивания иногда в состав аммиачно-селитренных ВВ вводят дополнительные гидрофобные добавки. Порошкообразные ВВ изготавливают на водоустойчивой аммиачной селитре марки ЖВ, которая проходит гидрофобизацию при ее получении. Помимо этого, в состав некоторых ВВ вводят дополнительные гидрофобизаторы (в динафталит - добавку парафина, в нитроэфирные ВВ - мелкодисперсный стеарат кальция).

Гидрофильные нитроэфиры, смачивая водоустойчивую селитру и другие компоненты смеси, понижают водоустойчивость ВВ. Для устранения этого явления их желатинируют небольшим количеством нитроцеллюлозы, а всю смесь опудривают с поверхности стеаратом.

Степень водоустойчивости порошкообразных ВВ оценивают по величине гидростатического давления столба воды, необходимого для проникновения ее внутрь заряда, испытанием на гидродинамическом приборе или по времени, в течение которого патроны ВВ, погруженные в определенном положении в воду, не размокают и не теряют способность детонировать.

Хорошо изготовленные аммониты № 6 ЖВ, № Т-19, № ПЖВ-20, ди- нафталит и аммонал выдерживают гидростатическое давление столба воды высотой 80 - 90 см, а их патроны допускают многочасовое пребывание в обводненных шпурах в скважинах. Еще большую водоустойчивость имеет прессованный скальный аммонит. Предохранительные нитроэфирсодержащие ВВ имеют относительно невысокую степень водоустойчивости.

Водоустойчивость гранулированных ВВ - способность их гранул не растворяться в воде и детонировать в водонаполненном состоянии. Алюмотол и гранулотол имеют практически неограниченную водоустойчивость - они нерастворимы в воде и имеют большой размер гранул (3 - 5 мм), при котором флегматизирующее действие воды на них не отражается и каждая гранула способна самостоятельно детонировать в окружении водяной оболочки. Аммиачно-селитренным гранулированным ВВ в результате сплошного покрытия гранул селитры водоустойчивой оболочкой придают большую водоустойчивость. При малейших просветах или трещинах в оболочке селитра вымывается водой. Поэтому граммониты 50/50-В, 30/70-В и граммоналы А-45 и А-50 имеют ограниченную водоустойчивость.

Водоустойчивость пластичных и гелеобразных текучих ВВ обусловлена сплошностью их масс, почти отсутствием в ней пор, и высокой вязкостью. Имеющиеся в небольшом количестве поры замкнуты, не сообщаются между собой и с поверхностью массы. Раздавлению водой таких ВВ препятствует высокая их вязкость.

Намокание происходит, в основном, в результате диффузионного выщелачивания растворимых компонентов из массы ВВ. Этот процесс совершается, как правило, медленно, поэтому большинство ВВ такого типа имеют высокую водоустойчивость. Степень их водоустойчивости оценивают по способности противостоять диффузионному выщелачиванию растворимых компонентов в проточной или в непроточной воде.

Пыление - способность сыпучих ВВ при обращении с ними выделять в окружающую атмосферу мелкодисперсные частицы. Пыление находится в прямой зависимости от степени дисперсности ВВ, состояния поверхности его частиц и скорости потоков, создаваемых в процессе пневмотранспортирования или заряжания. Сильно пылят аммониты в сухом состоянии, мало пылят алюмотол, гранулотол, гранулит М, игданит, граммониты 60/50-В, 30/70-В, граммонал А-45 и некоторые другие, поскольку их гранулы почти лишены пылеобразных фракций или сильно ожирены (гранулит, игданит).

У металлизованных гранулитов основным источником пыления является алюминиевая пудра, у граммонита 79/21- мелкие фракции тротила. Пыление гранулированных ВВ в значительной степени зависит от прочности гранул селитры.

Для борьбы с пылением при пневмозаряжании применяют ряд мер: увлажняют ВВ, ограничивают скорость пневмотранспортирования, соблюдают оптимальные расстояния между концом зарядного шланга и формируемым зарядом, помещают в устье скважины или шпура пылеулавливающие фильтры.

Физическая стабильность - способность ВВ сохранять на требуемом уровне свои физические характеристики (гранулометрический состав, сыпучесть или текучесть, пластичность, неслеживаемость и др.) в течение установленного гарантийного срока хранения в нормальных складских условиях.

ВВ может потерять стабильность, вследствие нарушения рецептурного состава или структуры из-за расслаивания или улетучивания компонентов, слеживания, эксудации, потери пластичности, текучести, сыпучести.

Расслаивание или сегрегация - самостоятельное или под влиянием внешних причин разделение ВВ на составные части или отдельные компоненты.

Расслаивание характерно для смесевых сыпучих ВВ, компоненты сильно различаются по удельному весу, форме и размерам частиц.

У игданита наблюдается стекание в нижние слои ВВ дизельного топлива. У водонаполненных ВВ при большом содержании жидкой фазы (больше 40%) и недостаточном ее загущении происходит постепенное оседание и скапливание в нижних слоях твердых компонентов.

Промышленные ВВ, изготовленные в заводских условиях, при соблюдении нормальных условий транспортирования и применения расслаиваются незначительно.

Летучесть - способность некоторых компонентов ВВ частично или полностью улетучиваться (испаряться, сублимировать) в процессе хранения или применения. Чем выше упругость паров и температура испаряемого компонента, тем выше летучесть ВВ. Обычно частично улетучиваются нитроэфиры из нитроэфирных ВВ, с чем связано их токсичное действие, а также вода из вононаполненных ВВ и дизельное топливо из игданита. Летучесть можно устранить применением упаковки, не проницаемой для испаряющегося компонента.

Эксудация - способность жидких компонентов мигрировать из состава ВВ наружу под действием капиллярных сил. В отличие от расслаивания, когда жидкий компонент стекает в нижние слои ВВ под действием силы тяжести, при эксудации он может "выпотевать" на поверхность его массы. Эксудация нитроэфиров наблюдается при содержании их в составе ВВ более 10%. Эксудации способствуют увлажнение и попеременное нагревание или охлаждение ВВ. Она повышает опасность обращения с такими ВВ и требует применения соответствующих мер предосторожности. Для предупреждения эксудации желатинизацию нитроэфиров усиливают нитроцеллюлозой или вводят поглотители.

Старение наблюдается у пластичных ВВ, у которых со временем происходит выкристаллизация растворенных компонентов, изменяется структура, снижается вязкость и пластичность массы, удаляются воздушные пузырьки, которые служат "горячими" точками при детонации, а это приводит к ухудшению детонационной способности. Разминанием или повторным перемещением массы ВВ можно в какой-то мере восстановить утраченные его свойства.

Слеживание - способность ВВ терять при хранении сыпучесть и превращаться в прочно связанную массу. Оно приводит к снижению детонационной способности и делает ВВ неудобным и даже непригодным для применения.

Слеживаются чаще всего аммиачно-селитренные ВВ. Ввиду повышенной гигроскопичности аммиачной селитры ВВ на ее основе всегда содержат какое-то количество влаги в виде раствора, покрывающего пленкой твердые частицы. При подсыхании или понижении температуры таких ВВ из пленочного раствора выделяются кристаллы селитры, которые связывают мостиками ранее свободные твердые частицы, а следовательно, и степень слеживания ВВ зависят от величины исходной его влажности и температуры.

Самоуплотнение влажного ВВ перед слеживанием может происходить и под действием капиллярных сил в пленочном растворе, стягивающих твердые частицы между собой.

Слеживанию сильно способствуют внешние сдавливающие нагрузки, возникающие при патронировании ВВ с повышенной плотностью или при складировании непатронированных ВВ многорядными штабелями. С увеличением размера частиц и приданием им сферической формы уменьшается число точек контакта между ними, а, следовательно, и возможность сращивания во время перекристаллизации из пленочного раствора. Мелкодисперсные аммониты могут сильно слеживаться, а гранулированные ВВ не слеживаются.

Для предупреждения слеживания не допускают патронирование или упаковку непатронированных ВВ при температуре выше 320 °С, ограничивают их влажность при выпуске возможно с низкими пределами и не допускают увлажнения в процессе хранения, применения влагонепроницаемой упаковки. Хранение в закрытых неотапливаемых складах исключает частые колебания температуры ВВ, чтобы избежать повторного растворения и кристаллизации из пленочного раствора, постепенно увеличивающими прочность связывающих мостиков. Наряду с этим для полного слеживания применяют гидрофобизацию или опудривание частиц селитры, на основе которой изготавливают ВВ, вводят в ее состав специальные добавки поверхностно-активных веществ (например, фуксин), уменьшающих толщину и прочность кристаллических мостиков. Все порошкообразные ВВ изготавливают на водоустойчивой селитре марки ЖВ, имеющей пониженную склонность к слеживанию. Покрытие гранул селитры пленкой жидкого нефтепродукта с опудриванием их алюминием исключает слеживание гранулитов.

Существует несколько методов определения слеживания ВВ. ВВ считается сильно слежавшимся, если оно не рассыпается при раздавливании усилием руки.

Потеря сыпучести гранулированных ВВ может произойти в результате смерзания или спекания частиц. Гранулы тротила и алюмотола с влажностью выше 2% зимой смерзаются. Гранулы ВВ с термоплавким покрытием спекаются, в случае упаковки их при температуре, превышающей температуру размягчения покрывающего вещества.

Химическая стойкость - способность ВВ сохранить химический состав и химические свойства в течение необходимого времени их хранения. Она зависит от химической природы ВВ, наличия или отсутствия в нем нестойких примесей или компонентов, несовместимых друг с другом, а также от условий хранения и применения.

Все выпускаемые промышленные ВВ при хранении и применении их в нормальных условиях достаточно химически стойки. Их можно годами хранить без изменения состава и свойств. Наиболее высокую стойкость имеют нитросоединения (тротил, гексоген, динитронафталин) и их смеси с аммиачной селитрой. Гранулотол и алюмотол пригодны для заряжания обводненных скважин с повышенной кислотностью грунтовых вод. Меньшую стойкость имеют жидкие нитроэфиры, входящие в состав некоторых ВВ. Они разлагаются под действием остатков кислот и некоторых других нестойких примесей. Качество отмывки контролируют специальным испытанием на химическую стойкость. Кроме того, в состав нитроэфирных ВВ вводят стабилизирующие добавки соды или мела, которые нейтрализуют выделяющиеся при распаде окислы азота и кислоты. Все это гарантирует от возможного химического их разложения.

Аммиачно-селитренные ВВ становятся нестойкими при попадании в них сульфидов (пирита, колчедана и др.), активно воздействующих с нитратом аммония с выделением больших количеств тепла и окислов азота. Началу процесса сильно способствуют наличие влаги (переводящей селитру в раствор), повышенная температура и примеси серной кислоты, которая катализирует развитие разложения. Взаимодействуя с нитратом, она образует азотную кислоту, которая в свою очередь вступает в экзотермическую реакцию с сульфидами. Температура в очаге разложения достигает 110 °С, что значительно превышает температуру воспламенения ВВ. Известны случаи саморазложения с загоранием и переходом в детонацию аммиачно-селитренных ВВ во влажных сульфидсодержащих рудах открытых и подземных рудников. Для предотвращения таких случаев следует предохранять от контактирования заряда аммиачно-селитренных ВВ с влажной сульфидной рудой. Рассмотренный процесс взаимодействия можно ослабить, добавив в заряд вещества мочевину и др., нейтрализующие образующуюся азотную кислоту.

Электризация ВВ. Статическая электризация сыпучих материалов, имеющих плохую токопроводимость (диэлектриков), возникает в результате трения их частиц между собой и скольжения по стенкам оборудования при дроблении, истирании и распылении в воздушном потоке. На границе разнородных сред происходит разделение зарядов с образованием двойного электрического слоя. Это явление особенно интенсивно проявляется при пневмотранспортировании и пневмозаряжании ВВ. Оно может наблюдаться также при простом высыпании тонкодисперсного маловлажного ВВ из полиэтиленового мешка или при засыпке его в сухую скважину. При электризации возникают и накапливаются разноименные заряды и образуется электростатическое поле. Появление искры электростатического разряда чревато воспламенением или взрывом ВВ.

Диэлектрические свойства ВВ и других материалов характеризуют по удельному электрическому сопротивлению.

Наиболее высокие диэлектрические свойства имеют гексоген и тротил, поэтому они сильно электризуются. Меньшие значения удельных энергетических характеристик и электризуемость имеют аммиачно- селитренные ВВ, особенно бестротиловые гранулиты.

Электризация материала происходит в том случае, если его сопротивление превышает 106 Омсм. При меньшем сопротивлении они токопроводны и могут электризоваться лишь при отсутствии заземления. Стекание зарядов с их поверхности в землю возможно уже при удельном электрическом сопротивлении меньше 106 Омсм. По металлическим трубопроводам можно безопасно транспортировать любые сыпучие материалы с удельным электрическим сопротивлением, меньшим 109 Омсм, если они надежно заземлены и сопротивление заземляющих приспособлений не превышает 106 Омсм.

<< | >>
Источник: Долбенкин И.Н. и др.. Взрывчатые вещества промышленного изготовления: общие характеристики и способы применения [Текст] : учебно-практическое пособие / Долбенкин И.Н., Ипатов А.Л., Иваницкий Б.В., Ишутин А.В. - Домодедово: ВИПК МВД России,2015. - 79 с.. 2015

Еще по теме Физико-химические характеристики взрывчатых веществ:

- Административное право зарубежных стран - Гражданское право зарубежных стран - Европейское право - Жилищное право Р. Казахстан - Зарубежное конституционное право - Исламское право - История государства и права Германии - История государства и права зарубежных стран - История государства и права Р. Беларусь - История государства и права США - История политических и правовых учений - Криминалистика - Криминалистическая методика - Криминалистическая тактика - Криминалистическая техника - Криминальная сексология - Криминология - Международное право - Римское право - Сравнительное право - Сравнительное правоведение - Судебная медицина - Теория государства и права - Трудовое право зарубежных стран - Уголовное право зарубежных стран - Уголовный процесс зарубежных стран - Философия права - Юридическая конфликтология - Юридическая логика - Юридическая психология - Юридическая техника - Юридическая этика -