ПромВВ

стоящей из корпуса с двойными стенками, образованными дву- мя ампулами. Межампульное пространство шириной 4-5 мм за- полнено 50-65%-ным раствором аммиачной селитры. Раствор аммиачной селитры увеличивает фугасное действие взрыва за- ряда и выполняет роль пламегасителя, а полиэтиленовая обо- лочка повышает класс предохранительности, обеспечивает вы- сокую водоустойчивость, способствует более устойчивому и полному протеканию детонации ВВ ядра в оболочке. Основные характеристики патронов в предохранительных оболочках при- ведены в табл.19.

Таблица 19 - Характеристика марки патронов

Патроны ПВП-1-У, ПВП-1-А и СП-1, благодаря высокой водоустойчивости, пригодны для взрывания в обводненных за- боях. Их можно применять в различных климатических районах страны. Недостатки патронов – сложность и трудоемкость их изготовления.

71

9. Кислородный баланс и реакции превращения взрывчатых веществ

Рецептуры ВВ составляют с таким расчетом, чтобы при ре- акции взрыва образовывались в основном пары воды, азот и уг- лекислый газ, т.е. газообразные продукты наименее опасные для человека. Когда в составе ВВ наблюдается недостаток или из- быток кислорода по сравнению с необходимым его количест- вом, при взрыве образуются соответственно ядовитые окись уг- лерода и окислы азота. Образование ядовитых газов зависит так- же от полноты детонации заряда, что, в свою очередь, определя- ется правильностью заряжания и выбранными размерами заря- да.

Отравляющее действие окиси углерода СО (угарного газа) объясняется его способностью образовывать при вдыхании прочные соединения с красными кровяными тельцами, являю- щимися переносчиками кислорода из легких к тканям, вследст- вие чего человеческий организм начинает испытывать кисло- родное голодание, и при больших концентрациях в крови (СО> 1%) быстро наступает смерть.

Окислы азота NO, NO2 при вдыхании образуют в легких азотную и азотистую кислоты, действие которых приводит к отеку легких и смерти. Особую опасность окислы азота пред- ставляют из-за того, что они накапливаются в организме. По- этому по своему токсическому действию они считаются в 6,5 раз более ядовитыми, чем окись углерода.

Кислородный баланс характеризуется отношением избытка или недостатка кислорода в составе ВВ к его количеству, необ- ходимому для полного окисления горючих элементов ВВ.

Кислородный баланс наиболее просто определяется отно- шением грамм-атомной массы избытка или недостатка кислоро- да к грамм-молекулярной массе ВВ.

Различают нулевой, положительный и отрицательный ки- слородный баланс.

72

Кислородный баланс считается нулевым, если в составе ВВ содержится количество кислорода, необходимое для полного окисления горючих компонентов. Если в составе ВВ не хватает кислорода для полного окисления горючих элементов, то такое ВВ имеет отрицательный, а при избытке кислорода – положи- тельный кислородный баланс.

При взрыве ВВ с нулевым кислородным балансом образу- ется минимальное количество ядовитых газов и выделяется мак- симальное количество энергии. При недостатке кислорода обра- зуется ядовитая окись углерода. Образование этого соединения идет с меньшим выделением тепла (27,17 ккал/к×моль), чем при образовании двуокиси углерода (94,5 ккал/к×моль). При избытке кислорода последний образует с азотом весьма ядовитые окис- лы. Реакции образования окислов азота эндотермичны, т.е. про- текают с поглощением тепла. Таким образом и в этом случае ко- личество тепла, выделившееся при взрыве единицы массы взрывчатого вещества, будет меньше, чем при нулевом кисло- родном балансе.

Если ВВ имеет элементарный состав СаНвNcOd, то кисло- родный баланс можно выразить в процентах избытка или недос- татка кислорода для полного окисления горючих элементов (уг- лерода и водорода) в молекуле ВВ. Углерода до СО2, т.е. на один атом углерода требуется два атома водорода, а водорода до Н2О – на один атом водорода требуется 1/2 атома кислорода

KБ = d − (2a + в / 2) ×16 ×100%,

M

где 16 – атомная масса кислорода; М – молекулярная масса ВВ. Для взрывчатых смесей расчет можно вести на один кило- грамм, тогда в числитель дроби войдет количество грамм-молей соответствующих элементов, содержащихся в 1 кг смесевого

ВВ, а в знаменатель - 1000 вместо М.

73

Пример. Определить кислородный баланс нитроглицери- на, формула которого C3H5(ONO2)3.

Для полного окисления 3 атомов углерода (в углекислоту СО2) требуется 6 атомов кислорода, а для окисления 5 атомов водорода (в воду Н2О) – 2,5 атома кислорода, всего 8,5 атомов кислорода. В нитроглицерине содержится 9 атомов кислорода, т.е. имеется избыток кислорода (0,5 атома), значит кислородный баланс положительный.

Грамм-атомная масса избытка 0,5 атома кислорода равна 0,5×16=8, а грамм-молекулярная масса нитроглицерина равна 227. Таким образом, кислородный баланс нитроглицерина

KБ = 9 − (6 + 2,5) ×16 ×100 = 3,52% . 227

Расчет кислородного баланса ВВ, представляющего собой смесь нескольких химических соединений (Кбсм) производится суммированием произведения доли каждого компонента на его кислородный баланс

100 × КБсм = КБа × а + КБв × в + × × × + КБi × i,

где а, в, …, i – доля каждого компонента, %; КБа, КБв, …, КБi – кислородный баланс каждого компонента.

Зная кислородный баланс исходных компонентов (табл.20), можно составить смесевое ВВ с любым кислородным балансом.

Таблица 20 - Кислородный баланс некоторых ВВ и их ком- понентов

74

Продолжение табл.20

75

Окончание табл.20

Примечание: * теплота сгорания вещества, кал/г.

Расчет смесей очень прост и производится следующим об- разом. Пусть имеется одно вещество «а», кислородный баланс которого положителен и равен КБа, %, а другое – « в», кислород- ный баланс которого отрицателен и равен КБв, %.

Обычно расчет ведут на 1 кг смеси. Для приготовления 1000 г смеси с нулевым кислородным балансом нужно взять «а» частей первого вещества и «в» частей – второго.

Основные условия при этом следующие:

а× КБа - в× КБв = 0 и а + в = 1000.

Отсюда а = 1000 – в, тогда (100 - в) × КБа - в× КБв = 0 .

После некоторого преобразования найдем, что

или

а = 1000 - 1000 × КБа .

КБа + КБв

76

Иногда приходится готовить смесь с заданным отрица- тельным или положительным кислородным балансом. Для этой цели можно воспользоваться следующей формулой:

где КБс – заранее заданный кислородный баланс смесей, %.

10. Примеры составления взрывчатых смесей

1. Составить смесь с нулевым кислородным балансом из тринитронафталина и аммиачной селитры.

Решение. Сначала вычисляют кислородный баланс компо- нентов. Для тринитронафталина

O2

C10H5(NO2)3 10CO2+2,5H2O+1,5N2

Из уравнения видно, что присутствует шесть атомов ки- слорода, а для сгорания горючих элементов необходимо 10×2 + 2,5= = 22,5 атома.

Значит, в тринитронафталине не хватает 6 – 22,5 = -16,5 атома кислорода:

77

КБа = − 16 ×16,5 ×100 = −100,4%. 263

Знак минус ставится в случае недостатка кислорода. Здесь 263 – молекулярная масса тринитронафталина.

Для аммиачной селитры

NH4NO3=2H2O+N2+0,5O2

избыток кислорода будет равен:

КБв = 16 ×1×100 = 20%, 80

где 80 – молекулярная масса аммиачной селитры. Следовательно, аммиачную селитру необходимо взять в

а тринитронафталина 100 – 83,39 = 16,61% или соответственно

833,9 и 166,1 г.

Затем проверяют правильность составления смеси. Для этого вначале определяют молекулярные соотношения компо- нентов для одного килограмма смеси:

833,9 : 80 = 10,5 моль; 166,1 : 263 = 0,63 моль.

Данному соотношению компонентов смеси соответствует уравнение сгорания

0,63C10H5(NO2)3+10,5NH4NO3=6,3CO2+22,5H2O+11,45N2

В смеси имеется 0,63×6 + 10,5×3 = 35,28 атома кислорода, а на сгорание потребуется 6,3×2 + 22,58 = 35,18 атома кислорода.

Следовательно, данная смесь составлена правильно. Раз- ница 0,1 получилась за счет округления при расчетах.

78

2. Составить смесь с нулевым кислородным балансом из тетранитрометана и ксилила.

Решение. Находят кислородный баланс компонентов для тетранитрометана

C(NO2)4=CO2+2N2+3O2

КБа = 16 × 6 ×100 = 49% 196

и для ксилила

C6H(NO2)3(CH3)2 O2 8CO2+3,5H2O+1,5N

В результате имеется 6 атомов кислорода, а необходимо

8×2 + 3,5 = 19,5 атома

КБв = − 16 ×13,5 ×100 = −89%. 241

Отсюда тетранитрометана нужно

а ксилила 100 – 64,5 = 35,5%.

Проверяют правильность составления смеси, для чего на- ходят молекулярные соотношения компонентов:

645 : 196 = 3,8 и 335 : 241 = 1,47 или

1,47C6H(NO2)3(CH3)2+3,8C(NO2)4= 15,06CO2+5,15H2O+8,8N2.

Следовательно, имеется кислорода в смеси 3,8×8 +1,47×6 =

=35,22 атома, а для сгорания необходимо кислорода 15,0×2 +

+5,15=35,27 атома.

Данная смесь составлена правильно.

79

3. Составить смесь с нулевым кислородным балансом из нитроглицерина и двенадцатиазотного пироксилина.

Решение. Находят кислородный баланс компонентов для нитроглицерина

C3H5(ONO2)3=3CO2+2,5H2O+1,5N2+0,25O2

КБа = 16 ×0,5 ×100 = 3,52% . 227

и для пироксилина

C24H28O8(ONO2)12 O3 24CO2+14H2O+6N2

а пироксилина 100 – 87,3 = 12,7%.

Проверяют правильность расчета смеси, для чего находят молекулярные соотношения компонентов и пишут уравнение сгорания:

873 : 227 = 3,84; 127 : 1188,3 = 0,107.

3,84C3H5(ONO2)3+0,107C24H28O8(ONO2)12= 14,088CO2+11,1H2O+6,4N2.

Следовательно, имеются кислорода 39,208 атома, а необ- ходимо – 39,266 атомов. Данная смесь составлена правильно с небольшой погрешностью.

4. Составить смесь из аммиачной селитры и динитронафта- лина с тем, чтобы кислородный баланс ее был отрицательный

(-10%).

Решение. Кислородный баланс компонентов смеси будет следующим:

для аммиачной селитры КБа = 20% (см.пример 1);

80