Промислові вибухові речовини на основі аміачної селітри

Вибухові суміші на основі аміачної селітри (АС) – найпоширеніші ВР. Це обумовлено доступністю АС, широкою виробничою базою її виготовлення, низькою вартістю, а також відносною безпекою переробки сумішей на її основі.

Аміачна селітра та її властивості

Аміачна селітра являє собою білу кристалічну речовину. Її випускають у вигляді гранул, лусочок, кристалів. АС раніше використовували в чистому виді як малочутливу ВР для масових вибухів; Q_вибуху = 1600 кДж/кг, працездатність у свинцевій бомбі 163 – 230 см³.

Аміачна селітра під час вибуху розкладається за рівнянням:

NH₄NO₃ → N₂ + 2H₂O + 1/2O₂.

У разі недостатнього ініціювання, а також теплового вибуху АС може розкладатися з меншим тепловим ефектом:

4NH₄NO₃ → 3N₂ + 2NO₂ + 8H₂O + 444 кДж або

8NH₄NO₃ → 5N₂ + 2NO₂ + 16H₂O + 4NO + 572 кДж.

Цим пояснюється виділення оксидів азоту в процесі неповноцінних вибухів ВР на основі АС.

Залежно від температури АС може існувати в декількох модифікаціях (табл.10). Переходи оборотні й протікають із не дуже великим розпушуванням структури в полікристалічних зразках. Виняток становить III модифікація. Перехід із модифікації IV у III (за 32,3˚С) супроводжується збільшенням об’єму (за даними А. Е. Никифорова) на 0,0240 см³/г (4,14%), із V у VI на 0,016 – 0,017 см³/г (3%). У наслідок циклічних нагрівань розпушення заряду збільшується. Під час температурних вимірів через поліморфні переходи в масі селітри (сумішеві ВР) виникають напруги, які можуть викликати зчеплення порошкоподібних часток (злежування, спікання), або розпушення й ріст сформованих зарядів.

Таблиця 10 - Модифікації амонійної селітри

Модифікація	Діапазон виміру температури для модифікації,0С	Теплота переходу, кДж/кг	Зміна об'єму, %	Густина, кг/м3
I	169,6 – 125,2	70,13	-2,13	1550
II	125,2 – 84,2	51,25	-1,33	1600
III	84,2 – 32,3	17,46	0,8	1680
IV	32,3 – (-17)	20,9	-3,3	1700
V	(-17) – (-50)	6,7	1,65	1720

Оскільки низька вологість (нижче 0,1%) гальмує найнебезпечніший перехід (IV → III) у АС, то одним зі способів фізичної стабілізації є або підсушування (у виробничих умовах), або введення водовбирних домішок. Можлива стабілізація однієї модифікації в широкому діапазоні температур (±60⁰С) за рахунок введення цих домішок, наприклад КNO₃. Гранули АС, що утворюються під час кристалізації із розплаву, являють собою капілярно-пористе тіло. Додавання в розплав АС розчинних неорганічних солей зменшує її гігроскопічність. Так, додавання 1,2% Mg(NO₃)₂ зменшує гігроскопічність за 25˚С до 57,3%. Залежно від форми й розмірів часток АС її насипна густина дорівнює 800 – 900 кг/м³. У процесі зберігання в умовах частого й різкого перепаду температури відбувається значне збільшення об’єму АС, особливо в умовах високої вологості. Зовсім суха АС навіть у разі різких коливань температури зберігає первісний об'єм. АС добре розчиняється у воді. Цей процес супроводжується поглинанням тепла й зниженням температури замерзання розчину. Під час розчинення 6 часток АС в 10 частках Н₂О температура суміші знижується до 27⁰С. Розчин, що містить 50 г АС у 100 г Н₂О, замерзає при - 13⁰С.

Таблиця 11 - Властивості аміачної селітри

Показники	Гранульована рядова АС (ДСТУ 2-65)		Гранульована, пориста АС		Кристалічна водостійка АС марки ЖВК (ГОСТ14702-79)
	марка А	марка Б
Вміст, %
- нітрату амонію (не менше)	98	азоту 34 + 0,5	99,5	9
- вологи (не більше)	0,3	0,3	0,5	0,8
- нерозчинних домішок (не більше)	0,2	не нормовано	0,08	0,01
- мінеральних кислот у перерахуванні на HNO3 (не більше)	0,04	0,04	0,02	0,07
-Ca(NO3)2 і Mg(NO3)2 у перерахуванні на CaO, або фосфатів у перерахуванні на P2O5,або сульфатів амонію	0,3 - 0,7	0,3 - 0,7	0,3 - 0,7	–
- заліза	–	–	–	0,6 – 0,09
- органіки	–	–	–	0,3 – 0,4
Міцність гранул на роздавлювання, Н	40	30	25	–
Гранулометричний склад, %
- гранул 1–3мм (не менше)	92	93	90	–
- гранул <1мм (не більше)	5,0	5,0	10,0	–

Безводна АС плавиться за Т = 169,4⁰С. У разі зволоження температура плавлення зменшується за формулою

t_пл = 169,4 - 13,2 Х, де Х – вміст вологи, %.

Із селітрою легко взаємодіють сірка й сірчисті сполуки, сульфіди, НNO₃, N_xO_y, H₂SO₄, H₃PO₄, багато металів (Zn, Cu) і стопи Ni. Не взаємодіють із селітрою Al, Fe, їх оксиди й солі. Знижують термічну стійкість АС органічні речовини, серед яких є матеріали із целюлози – папір, картон, звичайно застосовувані для пакування АС. Із целюлозних матеріалів, призначених для пакування АС, найбільш прийнятний щільний папір. АС здатна до детонації.

Критичний діаметр водостійкої селітри залежно від ступеня подрібнення і вмісту гідрофобних домішок (0,4 – 0,8%) становить 50 – 80 мм, а тонкодисперсного пилу 2 – 3мм. Товщина критичного шару для подрібненої водостійкої АС в 1,5 разу менша за критичний діаметр (d_кр) циліндричних зарядів. Швидкість детонації АС у металевій трубі із d = 40мм становить 1950м/с, водостійка селітра в цих умовах детонує зі швидкістю 2570 м/с, а її пил – 3400 м/с. Під час зберігання великої маси АС у певних умовах може відбутися її загоряння із переходом у вибух.

До механічних впливів водостійка селітра, особливо її пил, більш чутлива ніж звичайна, але менш чутлива порівняно з тротилом і амонітом 6ЖВ. Промисловість випускає кілька сортів АС. Найпоширенішим сортом є гранульована селітра марок А і Б (табл.11), виготовлена як для добрив, так і для промислових ВР. Гранульована селітра марки А призначена для виробництва в основному заводських гранульованих ВР, а марку Б використовують у процесе виготовлення найпростіших ВР на місці застосування.

Гранули АС марок А і Б малопористі, погано поглинають і утримують рідкі компоненти, які вводять у ВР.

Для найпростіших гранульованих ВР заводського виготовлення з рідкими нафтопродуктами виробляють пористу селітру марки П. Пористість гранул селітри марок А і Б є 6 – 9%, марки П – 15 є 18%. У пористій селітрі вбирна здатність гранул щодо солярової оливи повинна бути не нижче 10%.

Водотривка селітра марки ЖВК у кристалічному вигляді призначена для виготовлення порошкоподібних промислових ВР.