ПромВВ
.pdfдля динитронафталина
C10H6N2O4 O2 10CO2+3H2O+N2;
-(10×2 + 3) + 4 =-19;
КБв = -19 ×16 ×100 = -139,45% . |
||
|
218 |
|
Для нахождения процентного состава компонентов смеси |
||
следует воспользоваться формулой (1) |
||
a = 100 ×(KБв - КБc ) = 100 |
×(20 +10) = 30000 =18,81% , |
|
КБa + КБв |
20 |
+139,45 159,45 |
т.е. берут 18,81% динитронафталина и 100 – 18,81% = 81,19%
аммиачной селитры.
Проверяют, правильно ли составлена смесь. Для этого, со- гласно полученному процентному составу, находят молекуляр- ные соотношения компонентов, составляют уравнение полного сгорания смеси и вычисляют ее кислородный баланс
|
188,1 |
= 0,863 ; |
811,9 |
= 10,15. |
|
218 |
80 |
||||
|
|
Отсюда
0,863C10H6N2O4+10,15NH4NO3 = 8,63CO2 + 22,89H2O + 11,013N2.
Согласно полученному уравнению сгорания смеси, нахо- дят, что в смеси имеется 0,863×4 + 10,15×3 = 33,9 атома кислоро- да, а для полного сгорания необходимо 8,63×2 + 22,89 = 40,15 атома кислорода. Следовательно, 40,15 – 33,9 = 6,25 атома ки- слорода недостает.
Таким образом, кислородный баланс смеси равен
КБс = - 16 × 6,25 ×100 = -10%. 1000
Данная смесь составлена правильно.
81
5. Составить смесь из гексогена, аммиачной селитры и по- рошка алюминия массой 1 кг с тем, чтобы кислородный баланс ее был равен –10%, а порошка алюминия содержалось в смеси 5,4%.
Решение. Находят кислородный баланс компонентов смеси: для аммиачной селитры КБа = 20% (см. пример 1)
для гексогена
O2
C3H6N6O6 3CO2+3H2O+3N2;
- [(3 × 2) + 3] + 6 = -3
КБв = -16 ×3×100 = -21,62%. 222
для порошка алюминия 2Al + 1,5O2 = Al2O3
КБAl |
= - |
16 × 3 ×100 |
= -88,89%. |
|
|||
|
2 × 27 |
|
В случае трехкомпонентной смеси составляют две двойные смеси. Отдельно составляют смесь порошка алюминия с амми- ачной селитрой, а затем смесь гексогена с аммиачной селитрой с учетом условия задачи.
Пользуясь формулой (1), определяют состав смеси из алю- миния и аммиачной селитры:
|
100(20 +10) |
= |
|
3000 |
= 27,55%, |
|
20 + 88,89 |
108,89 |
|||||
|
|
т.е. нужно взять 27,55% порошка алюминия и 100-27,55 = =72,45% аммиачной селитры.
Поскольку в смеси должно содержаться 54 г порошка алю- миния, то, согласно условию задачи, необходимо взять аммиач- ной селитры:
27,55 - 72,54
54 - Х |
X = |
72,45 × 54 |
= 142 г. |
|
|||
|
27,55 |
|
82
Таким образом, для окисления 54 г порошка алюминия не- обходимо 142 г аммиачной селитры, гексогена и аммиачной се-
литры остается 1000-142-54 = 804 г.
Находят процентный состав смеси гексогена с аммиачной селитрой при заданном кислородном балансе:
100 × (20 +10) = 3000 = 72,08%, |
|
20 + 21,62 |
41,62 |
т.е. на 100 г смеси гексогена и аммиачной селитры необходимо 72,08 г гексогена, а на 804 г – Х.
100 |
- 72,8 |
|
804 ×72,08 |
|
|
804 |
- Х |
X = |
= 579,5 г. |
||
|
|||||
|
|
100 |
|
т.е. один килограмм смеси должен содержать 579,5 г гексогена, 54 г алюминия и 366,5 г аммиачной селитры.
Следовательно, заданная смесь должна состоять из 57,95% гексогена, 5,40% порошка алюминия и 36,66% аммиачной селит- ры.
Проверяют, правильно ли составлена смесь. Для этого вы- числяют ее кислородный баланс. Согласно полученным данным, выразим состав его в молекулярных соотношениях:
579,5 |
= 2,61; |
54 |
= 2 ; |
266,6 |
= 4,58 |
|
222 |
27 |
80 |
||||
|
|
|
или
2,61C3H6N6O6+2Al+4,58NH4NO3 +O2Al2O3+7,83CO2+17H2O+12,41N2.
Количество атомов кислорода в этой смеси будет
2,61×6 + 4,58×3 = 29,41, а необходимо 3 + 7,83×2 + 17 = 35,66.
Следовательно, не достает 35,66-29,41 = 6,26 атома кисло- рода или
83
6,25 ×16 ×100 =
10%.
1000
Данная смесь составлена правильно.
6. Составить смесь из тетранитрометана и нитробензола с тем, чтобы кислородный баланс смеси был равен -20%.
Решение. Вычисляют кислородный баланс компонентов смеси:
для тетранитрометана кислородный баланс равен +49% (см.пример 2); для нитробензола
O2
C6H5NO2 6CO2+2,5H2O+0,5N2;
или
× - 12,5 ×16 ×100 = - = -
-(2 6 + 2,5) + 2 = -12,5; 162,6% b%. 123
По формуле (1) находят состав заданной смеси
a = 100 ×(КБв - КБc ) = 100(49 + 20) = 32,6%, |
|
КБa + КБв |
49 +162,6 |
т.е. нужно взять 32,6% нитробензола и 100 – 32,6% = 67,4% тет- ранитрометана.
Проверяют, правильно ли составлена смесь, для чего вы- ражают смесь в молекулярных соотношениях и производят со- ответствующий расчет
|
326 |
= 2,65 ; |
674 |
= 3,44 |
|
123 |
196 |
||||
|
|
||||
или |
|
|
|||
|
|
+O2 |
|
|
|
2,65C6H5NO2+3,44C(NO2)4 |
19,34CO2+6,625H2O+8,2N2. |
Следовательно, имеется 2,65×2 + 3,44×8 = 32,82 атома ки- слорода, а необходимо 19,34×2 + 6,625 = 45,3 атома. Таким об-
84
разом, не достает 45,3 - 32,82 = 12,48 атома кислорода, т.е. 12,48×16×100/1000 = 20%.
Данная смесь составлена правильно.
11.Задачи для самостоятельного решения
1.Вычислить кислородный баланс нитрогликоля
[С2Н4(ОNO2)2].
Ответ: 0%.
2. Вычислить кислородный баланс амматола 80/20 (80%
аммиачной селитры и 20% тротила).
Ответ: +1,2%.
3. Вычислить кислородный баланс гремучего студня соста-
ва: 88% нитроглицирина и 12% пироксилина.
Ответ: +0,2%.
4. Вычислить кислородный баланс амматола состава 50/50.
Ответ: -27%.
5. Бездымный порох, предложенный Нобелем (баллистит),
имел следующий состав: 49,5% пироксилина, 49,5% нитрогли-
церина и 1% дифениламина.
Вычислить кислородный баланс этого пороха, приняв фор-
мулу пироксилина С24Н29О9(ONO2)11.
Ответ: Недостает кислорода 15,25%.
6. Составить смесь с нулевым кислородным балансом из аммиачной селитры и гексогена.
Ответ: 48,05% гексогена и 51,95% аммиачной селитры. 7. Составить смесь с нулевым кислородным балансом из
динитротолуола и тетранитрометана.
Ответ: 30,0% динитротолуола и 70% тетранитрометана.
85
8. Составить смесь с нулевым кислородным балансом из
аммиачной селитры и нитрогуанидина.
Ответ: 39,39% нитрогуанидина и 60,61% аммиачной се-
литры.
9.Составить смесь с нулевым кислородным балансом из аммиачной селитры и порошка алюминия.
Ответ: 18,37% порошка алюминия и 81,63% аммиачной селитры.
10.Составить смесь с нулевым кислородным балансом из угля и аммиачной селитры.
Ответ: 6,98% угля и 93,02% аммиачной селитры.
11.Составить амматол с кислородным балансом, рав-
ным - 8%.
Ответ: 29,79% тротила и 70,21% аммиачной селитры.
12.Зафлегматизировать гексоген парафином [C71H148] так, чтобы кислородный баланс его был равен -25%. Вычислить со- держание парафина и гексогена.
Ответ: 99% гексогена и 1% парафина.
13.Сколько парафина нужно ввести в ТЭН, чтобы кисло- родный баланс смеси был равен -15%?
Ответ: 1,45% парафина.
14.Составить смесь из тетранитрометана и нитробензола, чтобы кислородный баланс ее был равен -16%.
Ответ: 69,3% тетранитрометана и 30,7% нитробензола.
15.Составить смесь из аммиачной селитры и гексогена, чтобы она имела положительный кислородный баланс, рав- ный 5%.
Ответ: 64% аммиачной селитры и 36% гексогена.
86
16. Составить смесь из гексогена, аммиачной селитры и порошка алюминия так, чтобы последний содержался в ней в количестве 10%, а кислородный баланс был равен 12%.
Ответ: 48,6% гексогена, 40,6% аммиачной селитры и 10,8% порошка алюминия.
12. Приготовление аммиачно-селитренных взрывчатых составов
Лабораторная работа 1
Приготовление аммонита № 6 ЖВ
Необходимые материалы, приспособления и приборы:
-гранулированная аммиачная селитра (АС) марки А или В;
-тротил чешуированный;
-агатовая ступка с пестиком;
-фарфоровая ступка;
-сито № 4, вибратор;
-деревянная лопаточка;
-весы с ценой деления до 0,01 г.
Технология лабораторного приготовления аммонита
№6 ЖВ состоит из следующих операций.
1.Подготовка компонентов. Гранулированную АС в за-
данном количестве измельчают в фарфоровой ступке до размера частиц менее 0,4 мм, а чешуированный тротил в заданном коли- честве - в агатовой ступке агатовым пестиком до размера частиц менее 0,4 мм.
2.Сушка АС. Измельченную АС просушивают в термо-
шкафу при температуре (65-70)°С в течение одного часа.
3.Просеивание поочередно просушенной АС и измельчен- ного тротила осуществляют через сито № 4 на вибраторе и от- бирают их требуемое количество.
4.Смешение компонентов. В агатовую (фарфоровую)
ступку загружают рассчитанное количество подготовленной АС
87
и тротила. Смешение осуществляют с помощью деревянной ло- паточки до равномерного распределения компонентов.
После этого (в зависимости от задания) определяют взрыв- чатые характеристики состава (чувствительность к механическим воздействиям, критический диаметр детонации, скорость детона- ции по методу Дотриша, бризантность по Гессу).
Лабораторная работа 2
Приготовление динамона АМ-10
Необходимые материалы, приспособления и приборы:
-гранулированная аммиачная селитра (АС) марки А или В;
-масло минеральное;
-алюминиевый порошок марки АП-4;
-фарфоровая ступка с пестиком;
-сито № 4, вибратор;
-весы с ценой деления до 0,01 г.
Технология лабораторного приготовления динамона АМ-
10состоит из следующих операций.
1.Измельчение АС. Гранулированную АС в заданном ко- личестве измельчают в фарфоровой ступке с помощью фарфо- рового пестика до размера частиц менее 0,4 мм.
2.Сушка АС. Измельченную АС просушивают в термо- шкафу при температуре 65-70°С в течение одного часа.
3.Просеивание просушенной АС осуществляют через сито № 4 на вибраторе и отбирают требуемое количество.
4.Смешение компонентов. В фарфоровую ступку загру- жают рассчитанное количество АС, минерального масла и алю- миниевого порошка марки АП-4. Смешение осуществляют с помощью деревянной лопаточки до равномерного смешения всех компонентов.
88
В зависимости от задания преподавателя определяют взрывчатые характеристики приготовленного состава.
Меры безопасности при выполнении работы
Все операции, связанные с подготовкой компонентов, и процесс проведения экспериментов являются пожаро- и взрыво- опасными. Перед началом работы студенты должны пройти ин- структаж по технике безопасности. В дальнейшем все операции проводятся в следующей последовательности:
-выдача задания преподавателем с записью в тетради сту-
дента;
-знакомство студента с методическим руководством по проведению работы;
-сдача коллоквиума.
При этом студент под руководством преподавателя изучает теоретические основы и методику проведения работы, правила техники безопасности при работе с ВМ, приборами и оборудо- ванием, устройство и принцип действия оборудования. После сдачи коллоквиума студент в рабочей тетради записывает, что «с техникой безопасности и методикой проведения работы озна- комлен и обязуюсь выполнять», ставит свою подпись и дату проведения работы.
После принятия коллоквиума по технике безопасности и методике проведения работы преподаватель в рабочей тетради студента оформляет допуск к работе. В разрешении указывает наименование компонентов, количество проб, величину наве- сок и т.д.
89
Заключение
Сегодня невозможно представить многие отрасли народно- го хозяйства без применения ВВ. Наиболее масштабной, по- требляющей до 80% от общего объема производимых промыш- ленных ВВ отраслью, является разработка месторождений и до- быча полезных ископаемых: каменного угля, руд, нерудных ма- териалов, нефти и газа.
В настоящем учебно-методическом пособии изложены доступные данные в области разработки рецептур ПВВ различ- ного назначения. Рассмотрены особенности детонации и прин- ципы создания ПВВ. Приведенные примеры по составлению взрывчатых смесей позволят разработчикам создавать новые ВВ с заданными свойствами и характеристиками.
Представленные лабораторные работы позволят студентам на практике ознакомиться с особенностями приготовления ам- миачно-селитренных ВВ.
Несмотря на то, что в учебном издании освящен большой круг вопросов в области ПВВ, изложенный материал не являет- ся исчерпывающим, особенно в области технологии получения таких соединений. Для полного понимания всех вопросов тео- рии и практики ПВВ необходимо ознакомиться с литературой, указанной в библиографическом списке.
Выпускаемые в настоящее время ПВВ не в полной мере удовлетворяют всем предъявляемым к ним требованиям, поэто- му изыскание новых и более эффективных ВВ является важной задачей специалистов, работающих в этой области. Остается ак- туальной проблема дальнейшего совершенствования технологии производства ВВ, используемых процессов и аппаратов. Не до конца еще решены некоторые вопросы безопасности производ- ства на всех его стадиях, повышения производительности и снижения себестоимости продукции.
90