1.3. Типы взрывчатых веществ

Известно большое число химических соединений и смесей, которые способны под воздействием внешнего импульса взрываться, но к промышленным ВВ, допущенным Ростехнадзором для применения в промышленности, относятся соединения и смеси, достаточно безопасные в изготовлении и обращении, эффективные в применении, технически и экономически доступные в изготовлении и не меняющие свои свойства при длительном хранении и применении.

1.3.1. Основные компоненты смесевых вв

Во взрывном деле применяются индивидуальные (однокомпонентные) и смесевые (многокомпонентные) ВВ.

Индивидуальные ВВ типа химических соединений (нитроглицерин, тротил, ТЭН, гексоген и т. п.) содержат в составе все элементы, необходимые для нормального протекания в них химической реакции при взрыве.

В смесевых ВВ должны содержаться различные компоненты для придания определенных свойств и характеристик этим ВВ.

В состав смесевых ВВ вводятся следующие основные компоненты.

Окислители - вещества, содержащие избыточный кислород, расходуемый при взрыве на окисление горючих элементов. В качестве окислителя применяется:

- аммиачная (NH₄NO₃), натриевая (NaNO₃), кальциевая (Ca(NO₃)₂, (большинство промышленных ВВ), калиевая (KNO₃) селитры;

- хлораты и перхлораты аммония (NH₄ClO₃, NH₄ClO₄), натрия (NaClO₃, NaClO₄), калия (KClO₃, KClO₄) - перхлоратные ВВ, пиротехнические составы;

- окислы азота (четырёхокись азота), азотная кислота;

- жидкий кислород (ВВ - «оксиликвиты»).

Наиболее широко в качестве окислителя в современных промышленных ВВ применяется аммиачная селитра (аммониты, граммониты, гранулиты, водосодержащие ВВ типа акватолов, эмульсионные ВВ типа «порэмитов», «гранэмитов», «сибиритов» и др.). Содержание АС в смесевых ВВ колеблется от 40 до 95%.

Горючие добавки - твердые или жидкие вещества, как правило, невзрывчатые, богатые углеродом и водородом: тонкоизмельченный уголь, древесная мука (опилки), мука сосновой коры, хлопковый жмых, нефтепродукты - соляровое масло, дизельное топливо, парафин, гудрон, топочный мазут и др. или пудра легкоокисляющихся и выделяющих при этом большое количество тепла металлов (алюминия, магния и др.). Горючие вещества вводят в состав ВВ для увеличения количества энергии, выделяемой при взрыве.

Роль горючих добавок выполняют также взрывчатые вещества (тротил, гексоген и т.д.), имеющие в своем составе недостаточное количество кислорода для полного окисления содержащихся в них горючих элементов. При этом часть углерода, выделяемого при взрыве таких ВВ в виде окиси, в свободном состоянии или в виде горючих соединений, реагирует с избыточным кислородом окислителя, повышая теплоту и общую энергию взрыва ВВ.

Сенсибилизаторы - вещества, вводимые в состав ВВ для повышения его чувствительности к восприятию и передаче детонации. Это, как правило, мощные ВВ (тротил, гексоген, нитроэфиры: нитроглицерин, нитрогликоль и др.), чувствительные к инициатору, которые в смеси с малочувствительными (аммиачная селитра и т.п.) и с невзрывчатыми веществами (древесная или хлопковая мука, алюминиевая пудра и т.п.) обеспечивают нормальную чувствительность такого смесевого ВВ к инициированию его капсюлем-детонатором (КД), электродетонатором (ЭД), детонирующим шнуром (ДШ) или промежуточным детонатором и одновременно повышают взрывчатые характеристики этого смесевого ВВ.

Роль сенсибилизатора могут выполнять и невзрывчатые вещества (горючие добавки): алюминиевая пудра, соляровое масло, древесная мука, мелкодисперсный уголь. При этом в смеси с аммиачной селитрой получают простейшие смесевые ВВ: динамоны, гранулиты (смеси АС-ДТ).

В качестве сенсибилизаторов в современных эмульсионных ВВ (ЭВВ) применяют специальные газогенерирующие добавки (ГГД) для образования микропузырьков в матричной эмульсии и полые пористые стеклянные или пластмассовые микросферы диаметром до 0,1 мм, играющих, роль т.н. «горячих точек».

При использовании в качестве ГГД нитрида натрия образование микропузырьков азота при взаимодействии с раствором аммиачной селитры, входящей в состав эмульсии, происходит по следующей реакции:

NaNO₂ + NH₄NO₃ = NaNO₃ +2H₂O + N₂.

Стабилизаторы вводят в состав ВВ для повышения их химической и физической стойкости. В качестве стабилизатора в аммонитах используют древесную, жмыховую и торфяную муку, также играющих роль горючих добавок и разрыхлителей, уменьшающих слеживаемость и повышающих стабильность свойств ВВ. В нитроэфирных ВВ (содержщих нитроглицерин, нитрогликоль и др.) – мел, сода которые нейтрализуют «следы» кислот (азотной, сернистой), используемых при синтезе нитроэфиров.

Флегматизаторы - легкоплавкие вещества, масла, имеющие высокую теплоемкость и высокую температуру вспышки, обволакивающие частицы ВВ и не вступающие с ним в реакцию. Введение флегматизаторов снижает чувствительность ВВ к механическим воздействиям и обеспечивает более безопасные условия его применения.

В качестве флегматизаторов используют: вазелин, парафин, различные масла и т.п.

Например, перед изготовлением промышленных ВВ с добавками гексогена его флегматизируют добавлением 5% парафина. Различные масла, ДТ и др. в количестве 1-2% сверх 100% используются при изготовлении гранипоров, в составе которых используется весьма чувствительные к трению утилизируемые пироксилиновые и баллиститные пороха. Для изготовления детонирующих шнуров (ДШ) используются флегматизированные гексоген и ТЭН.

Пламегасители - вводят в состав только предохранительных ВВ, применяемых для взрывных работ на шахтах и рудниках опасных по газу и пыли, для снижения температуры продуктов взрыва и уменьшения вероятности воспламенения метановоздушных и пылевоздушных смесей в шахтах и рудниках, опасных по газу и пыли.

В качестве пламегасителей применяют хлористый натрий (NaCl), хлористый калий (KCl), хлористый аммоний (NH₄Cl).

Пламегасители поглощают часть тепла, выделяющегося при взрыве, на свое нагревание и испарение (сублимацию), тем самым снижаются теплота взрыва и температура газообразных продуктов взрыва. Кроме того, пламегасители играют роль отрицательных катализаторов (ингибиторов), которые задерживают реакцию воспламенения метана горячими газами взрыва.

Загустители (пластификаторы) применяются в водосодержащих ВВ типа акватолов с целью получения заданной консистенции растворов аммиачной селитры. За счет увеличения вязкости раствора АС повышается физическая стабильность ВВВ – снижается степень расслоения ВВ, связанного с оседанием тротила, имеющего большую плотность, в донную часть скважины. Кроме того, снижается вытекание (вымывание) раствора АС по трещинам из скважины.

В качестве загустителей применяют гелеобразующие агенты – природные и синтетические полимеры: натриевую соль карбоксилметилцеллюлозы

- КМЦ, представляющей собой простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCH₂COOH)_x, полиакриламид – (С₃H₅ON)_n, гуаргам и др.

Структурирующие добавки («сшивки») применяются в ВВВ для создания поперечных связей макромолекул загущающих полимеров. Для этой цели применяют сульфат хрома Cr₂(SO₄)₂∙18H₂O, бихромат натрия Na₂Cr₂O₇, калиевые квасцы хрома KCr(SO₄)₂∙12H₂O и др.

Эмульгаторы используются в современных эмульсионных ВВ. Представляют собой поверхностно-активные вещества, обеспечивающие стабильность матричной эмульсии в эмульсионных ВВ. В качестве эмульгаторов применяются эфиры сорбита и жирных кислот (стеариновой, олеиновой), эфиры глицерина, неорганические соли высших алкаминов и полимерные соединения, обладающие эмульгирующими свойствами.