1. Третья группа вв

Теоретические подсчёты для этой группы несколько сложнее, чем для второй группы. В составе продуктов взрыва здесь появляется свободный углерод; кислорода и окислов азота почти нет, зато в них содержится несколько больше, чем во второй группе ВВ , цианистых соединений и аммиака. Пренебрегая всё же этими соединениями, можно состав продуктов взрыва этой группы ВВ выразить через уравнение:

Для определения неизвестных имеем:

Кроме того, количество свободного углерода может определяться и равновесием Будуара:

Поэтому для определения неизвестных может быть использовано ещё одно из следующих уравнений:

, где Р - общее давление при взрыве и V- свободный объём, в котором происходит взрыв молекулы ВВ.

При вычислениях предпочитают пользоваться одним из этих уравнений, т.к. равновесие Будуара более изучено.

Т.о. для решения задачи имеем систему из шести уравнений с шестью неизвестными:

Из этих уравнений зная Т и соответствующую ей величину , можно найти все неизвестные. Задача сводится к решению уравнения третьей степени, общего вида:

Это сложно, т.к. есть ещё Т, которое тоже неизвестна. Поэтому к решению этой задачи приходится подходить путём последовательных приближений.

Чтобы избежать решения уравнения третьей степени, поступают иногда следующим образом: задаются некоторой , тогда для определения достаточно следующей системы уравнений:

; т.е. решения квадратного уравнения.

После нахождения всех неизвестных, вычисления соответствующей температуры подставляют найденные значения в уравнение:

.

При этом, если окажется ,что , то легко сообразить , что взятое -мало, если же то взятое -велико. В этих случаях задаются новым , находят новые значения и т.д. до получения при некотором значении приблизительного равенства:

.

Тогда выбранное нужно считать удачным. Такой путь решения задачи является, однако, более длительным.

3. Основные типы промышленных взрывчатых веществ.

3.1 Краткая история развития промышленных взрывчатых веществ.

В течение многих столетий люди используют в различных областях своей деятельности черный порох. Достоверных сведений о месте и времени его изобретения не сохранилось, однако известно, что в европейских странах, в том числе и в России в 14 веке, а еще раньше в Китае появилось огнестрельное оружие. В 17 веке в некоторых странах Европы черный или, как его еще называют, дымный порох стали применять для добычи полезных ископаемых.

Вплоть до второй половины 19 века порох был почти единственным практически применяемым взрывчатым веществом (ВВ), хотя к этому времени были уже известны некоторые другие вещества, обладающие взрывчатыми свойствами. В конце 17 века и повторно после столетнего забвения в 1799 году была открыта гремучая ртуть – первое детонирующее ВВ (детонирующие ВВ отличаются от пороха значительно большей скоростью и особым механизмом превращения). В 1832 году был открыт пироксилин и в 1846 году нитроглицерин.

Детальным изучением свойств нитроглицерина в России занимался Н.Н. Зинин, который вместе с В. Ф. Петрушевским в 1854 году разработал практический способ использования нитроглицерина в качестве детонирующего ВВ с применением для взрывания специального запала. В 1863 году под руководством В. Ф. Петрушевского в Кронштадте для опытов было изготовлено 183 пуда (почти 3 тонны) нитроглицерина. Несмотря на выявившиеся трудности практической работы с нитроглицерином, последний был в 1867 году применен для взрывных работ на золотодобывающих приисках Восточной Сибири.

Вначале для возбуждения взрыва нитроглицерин использовали в смеси с порохом, но уже в 1865 году капитан Андриевский предложил для возбуждения взрыва нитроглицерина гремучертутный капсюль-детонатор (КД), применение которого привело к открытию явления детонации и способности к детонации веществ, до этого считавшихся не взрывчатыми.

Одновременно с русскими химиками над проблемой использования нитроглицерина или, как его тогда называли, гремучего масла работал шведский инженер Альфред Нобель. Случайно Нобель обнаружил большую поглотительную способность кизельгура (инфузорной земли) по отношению к нитроглицерину. Смесь 75% нитроглицерина с 25% кизельгура, названная гурдинамитом, оказалась пластичной, способной к взрывчатому превращению массой, значительно менее опасной в обращении, чем нитроглицерин.

В 1867 году Нобель взял патенты на гурдинамиты и на гремучертутный запал в медной оболочке. С этого времени применение ВВ стало неуклонно расширяться. Таким образом, благодаря работам русских ученых и предприимчивости Нобеля, на смену малоэффективному черному пороху пришли более мощные детонирующие ВВ. Закончился первый многовековой период истории ВВ.

На заре второго периода за короткое время были созданы или открыты ВВ нового типа. Применявшаяся раньше в качестве красителя для шерсти пикриновая кислота способна детонировать от КД. Под различными наименованиями (мелинит, лиддит, шимоза) в разных странах ею стали снаряжать боеприпасы. К настоящему времени она совершенно утратила свое значение.

Тротил получен впервые в 1863 году Вильбрантом. В 1883 году стал известен тетрил, а в 20-х года текущего столетия были получены мощные ВВ - гексоген и тэн. В наше дни приобретает большое практическое значение октоген и некоторые другие мощные ВВ.

Черный порох в настоящее время используется главным образом для снаряжения огнепроводного шнура, охотничьих патронов и некоторых воспламенителей. В качестве метательного вещества в стрелковом оружии и артиллерии стали применять бездымные пороха, разработанные в 1884 году французским химиком Вьелем. Значительный вклад в усовершенствование технологии производства пироксилинового пороха сделал Д. И. Менделеев.

Нобель запатентовал баллиститы – нитроцеллюлозные пороха, в составе которых содержится нитроглицерин. В 1867 году соотечественники Нобеля И. Норбин и И. Ольсен предложили готовить ВВ смешением аммиачной селитры с углем, углерод – и азотсодержащими органическими веществами. Соотношение компонентов в составе таких ВВ согласно патенту должно быть стехиометрическим, то есть таким, чтобы по возможности весь углерод при сгорании превращался в углекислый газ, а весь водород - в воду. Патент Норбина и Ольсена был куплен Нобелем и законсервирован. Вместо аммиачно - селитренных ВВ он предложил динамиты разных рецептур, желатинированные нитроклетчаткой. По сравнению с гурдинамитами новые динамиты оказались заметно более мощными. В короткое время Нобель добился монополии в области производства ВВ. Заводы компаний с его участием в разных странах приносили колоссальные доходы предприимчивому шведу, оставившему память о себе учреждением из процентов со своего капитала ежегодных нобелевских премий для выдающихся деятелей науки и литературы.

По мере развития химии аммиачно – селитренные ВВ находили все большее применение. Наряду с динамитами стали применять смеси аммиачной селитры с три– и динитронафталином и другими нитросоединениями: составы Фавье (1884 год), робурит и секурит (1886 год). В 1886 году в России П. М. Чельцов испытал смесь аммиачной селитры с пикратом аммония ''громобой''. В начале 20 века в Германии, Англии, Франции и США стали готовить аммониты на тротиле и аммоналы с добавкой алюминия.

В дореволюционной России заводы в Шлиссельбурге и Петровеньках обеспечивали динамитами горную промышленность страны. Однако уже в 30-е годы в связи с возрастающими потребностями в ВВ на стройках первой пятилетки ассортимент ВВ стал расширяться: наряду с нитроглицериновыми ВВ – динамитами, сольвенитом и гризутинами – появились более безопасные в обращении и менее токсичные безнитроглицериновые аммиачно – селитренные ВВ, типичным среди которых был аммонит №2, содержащий в своем составе 88% аммиачной селитры и 12% тротила. На крупных строительствах (Днепрогэс и другие) были применены оксиликвиты (патроны из измельченных целлюлозных поглотителей, пропитанные жидким кислородом). К настоящему времени все эти ВВ давно не применяются, они интересны лишь с точки зрения истории.

В годы Великой Отечественной войны были разработаны и внедрены динамоны – тонкоизмельченные смеси аммиачной селитры с горючими невзрывчатыми веществами. Организация производства динамонов непосредственно на горных предприятиях в специально созданных мастерских позволила высвободить производственные площади военных заводов и тротил для нужд военного производства.

После войны в нашей стране были разработаны и внедрены в производство более эффективные по сравнению с довоенными аммониты. Среди них особенно мощными являются скальные, содержащие гексоген. Промышленного производства таких аммонитов не было ни в одной другой стране. В отечественном ассортименте промышленных ВВ появились новые специальные ВВ для угольных шахт, были в основном решены задачи борьбы со слеживаемостью аммиачно – селитренных ВВ, придания им водоустойчивости и снижения способности к образованию ядовитых газов при взрыве.

В общем выпуске промышленных ВВ соотношение между нитроглицериновыми и аммиачно – селитренными ВВ во всем мире неуклонно менялось в пользу последних. В настоящее время доля нитроглицериновых в общем балансе промышленных ВВ незначительна.

Начиная с 1960 года ассортимент промышленных ВВ в нашей стране пополнился гранулированными ВВ (гранулиты, игданит, зерногранулиты). Внедрение новых ВВ позволило в значительной мере механизировать процессы заряжания скважин и интенсифицировать взрывные работы.

Интерес к водонаполненным ВВ появился после успешного применения Союзвзрывпромом в послевоенные годы водонаполненных зарядов пороха на взрывных работах. Этому способствовали проведенные в те же годы А. Я. Апиным работы по изучению детонационной способности ВВ с различными наполнителями и более поздняя разработка водонаполненных ВВ. В нашей стране в водонаполненном состоянии при взрывных работах используют гранулированный тротил, алюмотол, граммониты, акватолы и акваниты.