Глава 3 Взрывчатые химические соединения
По составу ВВ подразделяются на взрывчатые химические соединения (однокомпонентные ВВ, индивидуальные ВВ) и взрывчатые механические смеси.
К первой группе относятся химические соединения, молекулы которых в определённых условиях способны к распаду с образованием новых, главным образом газообразных, соединений с выделением энергии, ко второй – взрывчатые механические смеси, представляющие собой систему, построенную из двух или более веществ (как взрывчатых, так и невзрывчатых), химически не связанных между собой. Все промышленные ВВ – это механические смеси. В горном деле взрывчатые химические соединения применяются только как компоненты взрывчатых механических смесей, а также для изготовления средств инициирования.
По химическому составу и области применения взрывчатые химические соединения делятся на четыре группы: инициирующие; нитросоединения; нитроэфиры (нитраты); соли азотной кислоты (селитры).
По роли в процессе инициирования (возбуждения детонации) промышленных ВВ однокомпонентные ВВ подразделяются на первичные и вторичные.
Первичными называют ВВ, способные взрываться в небольших навесках от луча огня или другого невзрывного начального импульса. Роль их играют инициирующие ВВ.
Вторичными называют ВВ, способные взрываться от воздействия первичного ВВ и формировать (в пределах участка небольшой длины) детонационную волну, способную возбудить устойчивую детонацию промышленного ВВ. Это наиболее мощные индивидуальные высокобризантные ВВ, например, гексоген (его бризантность более 60 мм – свинцовый столбик полностью разрушается).
Из всех однокомпонентных ВВ рассмотрим лишь те, которые наиболее широко применяются при производстве промышленных ВВ и средств инициирования.
3.1. Инициирующие взрывчатые вещества
Это высокобризантные ВВ, характеризующиеся повышенной чувствительностью к внешним воздействиям (удару, наколу, лучу огня, нагреванию) и очень коротким периодом нарастания скорости детонации (детонируют в небольших массах – долях граммов).
3.1.1. Гремучая ртуть. Hg(CNO2) (ртутная соль гремучей кислоты). Это мелкокристаллическое вещество белого или серого цвета; получается из металлической ртути путём обработки её этиловым спиртом в азотной кислоте. Плотность кристаллов равна 4,42 кг/дм3, гравиметрическая плотность – 1,6 кг/дм3. Сухая гремучая ртуть чувствительна к огню и к механическим воздействиям. Температура вспышки (при этом происходит детонация) 160…165ºС. Скорость детонации гремучей ртути при плотности 3,3 кг/дм3 равна 5,4 км/с, чувствительность к удару – 2 см, работоспособность – 110 см3. При царапании или переламывании кристаллика возникает взрыв.
Гигроскопичность гремучей ртути невелика, но при хранении под водой она впитывает до 30% влаги. Влажная она не опасна в обращении: при влажности 30% она не взрывается от огня и удара, но хорошо детонирует от взрыва заряда сухой гремучей ртути. В присутствии влаги гремучая ртуть способна взаимодействовать с некоторыми металлами, образуя весьма опасные взрывчатые соединения – фульминаты. Особенно легко она реагирует с алюминием (поэтому её не помещают в алюминиевые гильзы).
В гильзы детонаторов гремучую ртуть запрессовывают при давлении не свыше 25 МПа, плотность её при этом достигает 3,3 кг/дм3. В случае превышения указанной плотности гремучая ртуть перестаёт детонировать от луча огня и даёт отказы.
Ввиду токсичности паров применяется только в качестве первичного ВВ в капсюлях-детонаторах (КД). Этим обеспечивается их высокая безопасность в обращении: гремучая ртуть хорошо прессуется и потому не вынимается из открытой гильзы.
3.1.2. Азид свинца. PbN6 (свинцовая соль азотистоводородной кислоты). Это мелкокристаллический порошок белого цвета, соль азотистоводородной кислоты HN3. Плотность кристаллов 4,8 кг/дм3. Влаги не боится и при содержании её до 30% не теряет взрывчатых свойств. Азид свинца менее чувствителен к огню и механическим воздействиям, чем гремучая ртуть. Температура вспышки (при этом происходит детонация) равна 330ºС, чувствительность к удару 6 см, работоспособность 115 см3.
От огня азид свинца так же хорошо детонирует, как и от удара. В качестве инициирующего ВВ, он лучше гремучей ртути. В детонаторах он прессуется до плотности 4,6 кг/дм3. Скорость детонации 5,3 км/с.
В присутствии влаги и углекислоты азид свинца легко взаимодействует с медью, образует чувствительный азид оксидной меди; с железом взаимодействует плохо, а с алюминием не взаимодействует. В связи с этим детонаторы с азидом свинца изготовляют в алюминиевых, биметаллических или картонных гильзах, кроме медных.
Азид свинца – более мощное первичное инициирующее ВВ, чем гремучая ртуть, а газы взрыва менее ядовиты. Поэтому в промышленности переходят на применение этого первичного инициирующего ВВ и прежде всего в электродетонаторах (ЭД), т.е. в закрытых конструкциях.
Поскольку азид свинца менее чувствителен к огню, чем гремучая ртуть, для безотказности действия детонаторов его иногда применяют совместно с более чувствительным к тепловому импульсу тенересом. В чашечку ЭД поверх заряда азида свинца как промежуточный заряд помещают тенерес массой 0,1 г (температура вспышки 270ºС), который вызывает взрыв азида свинца, а последний взрывает заряд вторичного (бризантного) ВВ.
3.1.3. ТНРС (тенерес). C6H(NO2)3O2Pb·H2O (свинцовая соль стифниновой кислоты) - тринитрорезорцинат (стифнат) свинца. Это кристаллический порошок золотисто-жёлтого цвета. Плотность кристаллов 3,01 кг/дм3. Малорастворим в воде, малогигроскопичен. Физически и химически стоек. С металлами не взаимодействует. Температура вспышки 270°С, работоспособность 110 см3, чувствительность к удару 11см. Скорость детонации 5,2 км/с.