Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Технология смесевых энергоемких материалов. Учебное пособие.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

ТЕХНОЛОГИЯ СМЕСЕВЫХ
ЭНЕРГОЕМКИХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2017
2
УДК 662.24 ББК 35.63 (119)
П48
Авторы: Н. А. Покалюхин, А. Л. Мусин, З. Г. Ахтямова,
ISBN 978-5-7882-2122-9
ISBN 978-5-7882-2122-9
©
Покалюхин Н. А., Мусин А. Л., Ахтямова З. Г., Никитин В. Г., 2017
©
Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2017
УДК 662.24 ББК 35.63 (119)
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
д-р техн. наук Н. С. Латфуллин
канд. хим. наук Р. Н. Зиятдинов
П48
В. Г. Никитин
Технология смесевых энергоемких материалов : учебное пособие / Н. А. Покалюхин [и др.]; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2017. – 112 с.
Составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего образования по специальности 18.05.01 и направлению подготовки 18.04.01, учебными и рабочими планами по дисциплинам «Технология смесевых энергоемких материалов», «Технологии производства смесевых энергонасыщенных материалов».
Изложены основные сведения о смесевых промышленных взрывчатых веществах, их компонентах, принципах создания, классификации и физико­химических свойствах. Приведены примеры составления взрывчатых смесей и лабораторные работы по приготовлению аммиачно-селитренных взрывчатых составов.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности
18.05.01 и магистров по направлению подготовки 18.04.01.
Подготовлено на кафедре «Химия и технология органических соединений азота».
3

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

АС – аммиачная селитра АСВВ – аммиачно-селитренные взрывчатые вещества БВВ – бризантные взрывчатые вещества ВВ – взрывчатые вещества ЕПБ – единые правила безопасности ПВВ – промышленные взрывчатые вещества СВВ – смесевые взрывчатые вещества ТЭН – тетранитратпентаэритрита ТНТ – тринитротолуол ЭВВ – эмульсионные взрывчатые вещества ДНН – динитронафталин ДТ – дизельное топливо КМЦ – карбоксиметилцеллюлоза
4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные взрывчатые материалы представляют собой весьма обширный и разнообразный по назначению класс химических соединений.
В данном учебном пособии систематизирована информация о взрывчатых веществах промышленного назначения (ПВВ), широко применяемых в народном хозяйстве при добыче различных руд и полезных ископаемых. До настоящего времени сведения о таких материалах были ограничены, разрознены и малодоступны. Авторы надеются, что представленный материал окажется полезным студентам старших курсов, магистрам при изучении теоретических основ дисциплины «Технология смесевых энергоемких материалов», при подготовке к семинарским и практическим занятиям, а также при выполнении лабораторных работ.
Авторы выражают благодарность рецензентам – главному научному сотруднику ФКП «ГосНИИХП», доктору технических наук Н. С. Латфуллину и кандидату химических наук, доценту кафедры химии Казанской государственной академии ветеринарной медицины Р. Н. Зиятдинову – за их большой труд по рецензированию учебного пособия.
5

ВВЕДЕНИЕ

Смесевые ВВ по составу можно разделить на три группы: ВВ+ВВ; ВВ+окислитель; горючее+окислитель.
В народном хозяйстве, где расход ВВ за последние годы стремится к 1 млн.т/год, весьма важными являются вопросы экономии, поэтому наибольшее распространение получили дешевые аммиачно-селитренные ВВ (АСВВ) или так называемые промышленные ВВ. В настоящее время основная масса ПВВ состоит из горючего и окислителя. Кроме этих компонентов в состав современных смесевых взрывчатых веществ входят многочисленные добавки, улучшающие их физико-механические и взрывчатые свойства, например предохранительные взрывчатые вещества содержат 5-8 компонентов.
Взрывчатые смеси могут содержать в своем составе взрывчатые компоненты. Однако значительно чаще взрывчатые смеси могут быть образованы за счет смешения компонентов, каждый из которых взрывчатыми свойствами не обладает. Знание условий, в которых могут возникать подобные смеси, имеет особое значение, так как оно необходимо не только инженеру химику-технологу, но и более широкому кругу специалистов, поскольку в целях обеспечения безопасности в любом производственном процессе возможность возникновения взрывоопасных смесей должна быть исключена или же процесс должен проводиться в безопасных условиях.
В настоящем пособии представлены сведения о смесевых ВВ на основе штатных БВВ, рассмотрены основные компоненты и принципы создания СВВ, их физико-химические характеристики, изложена теория предохранительных взрывчатых веществ. Рассмотрены классификация, состав, характеристики и области применения ПВВ, кислородный баланс и реакции превращения взрывчатых веществ. Приведены примеры составления взрывчатых смесей и задачи для самостоятельного решения, а также типовые схемы и технологические процессы производства промышленных взрывчатых веществ. Описаны лабораторные работы по приготовлению аммиачно-селитренных взрывчатых составов.
6
C
CHH
3
3
N
N
O
O
2
2
O
O
2
2
N
N
N
N
O
O
2
2
N
N
N
N
N
N
N
N
O
O
2
2
N
NOO
2
2
N
N
O
O
2
2
N
N
N
N
N
N
N
N
O
O
2
2
N
N
N
NOO
2
2
N
N
O
O
2
2
O
O
2
2
N
N
C
C
H
2
ONO
2
C
H
2
ONO
2
C
H
2
ONO
2
O
2
NOH
2
C
1. СМЕСЕВЫЕ ВВ НА ОСНОВЕ ШТАТНЫХ БВВ
В основе смесевых ВВ военного назначения лежат индивидуальные бризантные ВВ: тротил, гексоген, ТЭН, октоген.
Формулы этих соединении приведены ниже.
2,4,6-Тринитротолуол (тротил, ТНТ)
1,3,5-Тринитро-1,3,5-триазоциклогексан (гексоген)
1,3,5,7-Тетранитро-1,3,5,7-тетраазоциклооктан (октоген)
Тетранитрат пентаэритрита (ТЭН)
Взрывчатые характеристики штатных БВВ представлены в табл. 1.
7
Взрывчатые характеристики штатных БВВ
Тпл,
°С
Qв,
ккал/кг
Чку, % Р,
г/см3
Ф,
мл
15-16 гесс
4,2-4,4 каст
16-18 (25г)
5,6-5,5
ТЭН
141
1400
100
1,77
480
24 (25г)
Октоген
276
1440
84
1,90
470
23,8 (25г)
Таблица 1
ВВ
Тротил 82 1000 4-8 1,66 290
Гексоген 202 1420 80-88 1,82 490
Бриз., мм
1.1. Флегматизированные ВВ
Как правило у индивидуальных БВВ чем больше мощность, тем больше чувствительность ВВ к начальному импульсу –механическим воздействиям, детонационному импульсу и т.д. При этом показано, что для безопасного использования ВВ в артиллерийских снарядах необходимо, чтобы ВВ выдерживало определенное напряжение, возникающее при выстреле, а для этого ВВ должно обладать чувствительностью не выше определенного предела. В целом же для боеприпаса пригодно ВВ с чувствительностью к удару по стандартной пробе 32%. Для снижения чувствительности ВВ до безопасной величины и одновременно для улучшения прессуемости применяется метод флегматизации мощных БВВ. В качестве флегматизаторов используются воскообразные легкоплавкие вещества – парафин, воск, церезин, оксизин, головакс, сплавы стеарина с оксизином или парафином и др. Покрывая кристаллы ВВ мягкой эластичной пленкой, флегматизаторы снижают чувствительность ВВ и улучшают сцепление между частицами при прессовании. Вместе с тем введение флегматизаторов, являющихся инертными (невзрывчатыми) веществами, снижает энергетику ВВ, и тем сильнее, чем больше содержание их в смеси. Из флегматизиро-ванных ВВ наибольшее распространение имеют флегматизированные гексоген, октоген, ТЭН, а также некоторые более сложные системы, содержащие два ВВ, например тротил, гексоген и флегматизатор. В табл. 2 приведены составы и характеристики наиболее известных флегматизированных смесевых ВВ (СВВ).
8
Таблица 2
Компоненты смесей
теристики
Шифр смеси
А-IX-1
ТН
Смеси «В»
Состав,%
Тротил
- - 39,5
Гексоген
95 - 59,5
ТЭН
-
95
-
Флегматиз.
5 5 1
Чку, %
25-35
75 - Р, г/см3
1,60
1,63
-
Д, м/с
8000
7900
7650
Qв, ккал/кг
1250 1200
Ф, мл
440
500
400
Бриз ,мм
-
20,5
-
Свойства флегматизированных СВВ
и взрывчатые харак-
В зависимости от свойств флегматизированные СВВ применяются в различных областях народного хозяйства и военной промышленности.
Флегматизированный 5% парафином, ТЭН (шифр ТН) применяется для изготовления детонаторов, ДШ и в качестве вторичного заряда в КД. В этих же целях может применяться ТЭН, флегматизированный 10% парафином. Внедрение в военную технику октогена привело к разработке флегматизированных составов – окфолов. Окфолы содержат 2-5% флегматизатора (оксизина) и имеют более высокую энергетику по сравнению с флегматизированным гексогеном (А-IX-1). Окфолы имеют также повышенную термостой­кость. Флегматизация может осуществляться не только инертными, но и взрывчатыми веществами, имеющими меньшую чувствительность, чем основное ВВ, например гексоген тротилом (ТГ-5), динитро­бензолом и др.
1.2. Смеси и сплавы индивидуальных БВВ
Применение смесей и сплавов индивидуальных ВВ обусловлено тем, что некоторые ВВ при достаточно высоких взрывчато­энергетических характеристиках обладают неудовлетворительными технологическими качествами – плавятся с разложением. Например, гексоген и ТЭН плавятся с разложением и снарядить боеприпас из них
9
расплавлением с последующей заливкой, невозможно. Применяя
Qв,
ккал/кг
ТГ-20
-
48
8170
1230
460
22,7
ТГ-40
-
36
7800
1200
460
22,7
ТГ-50
1,70
24
7600
1140
430
22,7
ТГ-60
1,67
22
7500
1100
350
22,2
ТГ-70
-
8-12 - 1080
350
20,0
смесь (сплавов) гексогена или ТЭНа с другим легкоплавким и плавящимся без разложения ВВ (например, тротилом, динитро­бензолом или др. легкоплавкими ВВ), можно изготовить разрывные заряды методом заливки. Это особенно важно для боеприпасов, снаряжаемых преимущественно заливкой. В этом наиболее характерном для этой системы ВВ достигается удачное сочетание более чувствительного и более мощного ВВ (гексоген, ТЭН), являющегося энергетической основой смеси с плавящейся без разложения составляющей (тротил) – технологической основой. В некоторых случаях перед смесями ВВ+ВВ ставятся иные задачи, например получить разрывной снаряд с более высокой восприим­чивостью к детонации или, напротив, с меньшей чувствительностью к механическим воздействиям и т.п. Регулирование чувствительности производится добавлением к основному компоненту соответственно более или менее чувствительного ВВ. Естественно, что использование смесей позволяет регулировать также их энергетику (Q
, Vо, Д) путем
в
изменения природы и соотношения в смеси. Наибольшее применение для снаряжения боеприпасов приобрели порошкообразные смеси тротил-гексоген, получившие индекс ТГ и известные также под названием гексолиты.
Таблица 3
Свойства смеси и сплавов на основе гексогена
Смесь ρо, г/см3 Чку, % Д, м/с
Ф, мл Бр., мм
Одним из недостатков смесевых ТГ является их пониженная физическая стабильность, выражающаяся в постепенном нарушении равномерности распределения компонентов. Благодаря наличию ТНТ смеси имеют хорошую прессуемость и при большом содержании ТНТ, обладают литьевыми свойствами, что позволяет вести снаряжение заливкой. Как видно из табл. 3, по чувствительности смеси уступают гексогену, но сохраняют высокую восприимчивость к детонационному импульсу. Энергетика смесей находится между Г и
10
Т. Смеси ТГ начали применяться во Второй мировой войне для
Шифр
Компоненты,%
ρо,
г/см3
Чку, % Д, км/с
Qв,
ккал/кг
Ф, мл
Т
ТЭН
ДНН
ЭДНА
гексил
Пентолит
50
50 - - - 1,68
48
7,7
1200
400
ТД-50
50 - 50 - -
1,54
6
5,75
-
222
ТД-60
60 - 40 - -
1,50
-
5,93
-
244
Эднатол
51 - -
49 - - - 7,4
1050
350
Гектол
60 - - - 40
1,6
16
7,1
1100
330
снаряжения кумулятивных и фугасных боеприпасов, а также для изготовления детонаторов. Известны смеси ТГ, содержащие Т не выше 5%. В этих смесях тротил играет роль флегматизатора и технологи-ческой добавки, улучшающей прессуемость гексогена. Такие смеси, как, например, ТГ-5, применяются для снаряжения малокалиберных снарядов и изготовления детонаторов. Смеси ТГ находят применение в армиях США и стран НАТО. Освоение октогена привело к появлению его смесей с тротилом – октолов. При аналогичных составах и взрывчатых характеристиках октолы по сравнению со смесью ТГ имеют более высокую термическую стойкость и находят применение в соответствующих условиях. Известны, например, октол с 77% октогена и 23% тротила, который при ρ=1,80 г/см
3
имеет Д=8540 м/с. Кроме наиболее распространенных смесей и сплавов с гексогеном и октогеном, тротил применяется в смеси с другими БВВ, которые представлены в табл. 4.
Таблица 4
Смеси тротила с различными БВВ
Смесь Т с ТЭНом (пентолит-50) широко применяются в США для снаряжения кумулятивных снарядов. Смесь ТД (Т+ДНН) – это смеси военного времени, применяемые для снаряжения осколочных и осколочно-фугасных боеприпасов (чаще мин) с корпусом из сталистого чугуна. Кроме рассмотренных известно еще большое количество других смесевых ВВ из индивидуальных ВВ: тротила с ксилолом (95/5 – сплав «Л»), тротила с тринитроанизолом, динитро­бензола с гексогеном и др. Помимо двойных сплавов и смесей применялись и тройные смеси. Так, в авиационных снарядах применяется смесь ГТТ, состоящая из 75% гексогена, 12,5% тротила, 12,5% тетрила, а для снаряжения морских боеприпасов (бронебойных снарядов) применялся «бронесплав»: 84,5% тротила, 12,8% ДНТ, 2,8% ДНН.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]