Смесевые энергоемкие материалы. Учебно-методическое пособие

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

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:

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

81

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:

т.е. на 100 г смеси гексогена и аммиачной селитры необходимо 72,08 г гексогена, а на 804 г – Х.

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:

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

82

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

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

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-

83

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.

84

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.

85

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

86

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.

87

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.

88

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.

89

Библиографический список

1.Дубнов, Л. В. Промышленные взрывчатые вещества / Л. В. Дубнов, Н. С. Бахарович, А. И. Романов. – М.: Недра, 1973.

–320 с.

2.Кутузов, Б. Н. Взрывчатые работы / Б. Н. Кутузов. –

М.: Недра, 1974. – 368 с.

3.Поздняков, З. Г. Справочник по промышленным взрыв- чатым веществам и средствам взрывания / З. Г. Поздняков, Б. Д.

Росси. – М.: Недра, 1977. – 266 с.

4.Шарнин, Г. П. Введение в технологию энергонасыщен- ных материалов / Г. П. Шарнин, И. Ф. Фаляхов. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2005. – 395 с.

5.Генералов, М. Б. Основные процессы и аппараты техно- логии промышленных взрывчатых веществ / Б. М. Генералов. – М. : Академкнига, 2004. – 398 с.

90