теория горения-3

шенной чувствительностью к механическим воздействиям, выделяет ядовитых газов меньше, чем другие аммониты.

Таблица 6.3

Характеристики некоторых промышленных ВВ

Прессованные патроны изготавливают с гнездом под детонатор диаметром 8 мм, глубиной 73 мм. На оболочке патрона имеется стрелка, указывающая на торец с гнездом.

Применяется при проходке стволов шахт, восстающих

игоризонтальных выработок в особо крепких породах.

Аммонал-200 водоустойчивый содержит 80% селитры,

15% тротила и 4,5% алюминиевой пудры. Представляет собой однородный мелкий порошок серо-стального цвета, малосыпуч, сохраняет свои свойства при длительном хра­ нении, не пригоден для механизированного заряжания. Выпускается в патронах диаметром 31—32 мм, применяется для взрывания крепких пород любой обводненности.

Аммонал скальный № 3 содержит 72% селитры, 6% тро­ тила, 15% гексогена и 8% алюминиевой пудры. Представ­ ляет собой однородный порошок серо-стального цвета. Является самым мощным из порошкообразных патронированных ВВ. Не слеживается, водоустойчив, надежно детони­ рует при диаметре 24—28 мм. Предназначен для взрывания крепких пород любой обводненности зарядами малого диа­ метра. Не пригоден для механизированного заряжания.

Детонит М представляет собой малопылящее порошко­ образное ВВ серо-стального цвета, состоящее из 78% сели­ тры, 10% труднозамерзающих нитроэфиров, 10% алюми­ ниевой пудры, 0,3% коллодионного хлопка, по 0,2% соды и машинного масла. Не слеживается, обладает хорошей водоустойчивостью, высокой детонационной способностью

взарядах малого диаметра 24—28 мм в сухом и увлажнен­ ном состояниях, сохраняет стабильными свойства при дли­ тельном хранении. Детонит М предназначен для взрывания

вподземных условиях крепких пород любой обводненно­ сти. Вследствие токсичности нитроэфиров нельзя допу­ скать контакта незащищенных частей тела человека с ВВ, так как при этом возникают сильные головные боли. Работы должны вестись в кожаных перчатках.

Динафталит-200 представляет собой наполовину зерненый, малопылящий, не слеживающийся состав желто­ песочного цвета. Содержит 88% селитры (35% — марки

ЖВ и 53% — кристаллической), 11% динитронафталина и 0,4% парафина. Применяется в патронах диаметром 32 мм для взрывания в подземных условиях пород средней крепости. Пыль динитронафталина менее токсична, чем тротиловая. Имеет ограниченное применение, считается неперспективным ВВ.

6.4. Инициирование взрыва промышленных взрывчатых веществ

Инициирование взрыва происходит при подводе к ВВ импульса достаточной мощности для возбуждения дето­ нации. Взрывчатые вещества разного химического состава имеют различную чувствительность к механическим

итепловым воздействиям (табл. 6.4). Те вещества, которые являются очень чувствительными к внешним воздействиям

испособны взрываться в малых количествах (с низким критическим диаметром) и горение которых мгновенно переходит в детонацию, используют в качестве первичных инициирующих ВВ. К ним относится гремучая ртуть, тринитрорезорцинат свинца, азид свинца.

Первичные инициирующие ВВ инициируют более мощ­ ные вторичные инициирующие ВВ (тетрил, гексоген, ТЭН), которые и вызывают взрыв заряда промышленного ВВ

246 Глава 6. Промышленные взрывчатые вещества

Таблица 6.4

Характеристики некоторых инициирующих ВВ

или шашки промежуточных детонаторов, от которых про­ исходит взрыв заряда промышленного ВВ. Промежуточные детонаторы изготавливаются в виде патронов с начинкой из тротила или смеси из тротила и гексогена массой 200— 800 г с отверстиями в центре для детонирующего шнура (для КД и ЭД). В некоторых случаях промежуточный детонатор делается путем обвязки детонирующим шнуром нескольких патронов ВВ.

Первичные инициаторы. Гремучая ртуть Hg(CNO)2 — кристаллический ядовитый порошок белого или серого цвета с температурой воспламенения 160°С. Наиболее чувствительное из всех применяемых инициирующих ВВ, взрывается при самых слабых механических воздействиях.

При содержании 10% влаги гремучая ртуть только горит, не детонируя, при содержании 30% влаги она даже не заго­ рается, поэтому гремучая ртуть хранится в банках с водой. Прессованная гремучая ртуть приобретает большое ини­ циирующее воздействие и становится менее чувствитель­ ной к внешним воздействиям, поэтому для детонаторов

первичные заряды гремучей ртути используются в прессо­ ванном виде. При наличии влаги гремучая ртуть вступает в реакцию с медью, образуя весьма чувствительные фуль­ минаты меди. В связи с этим медные детонаторы, начинен­ ные гремучей ртутью, необходимо предохранять от влаги. С алюминием гремучая ртуть вступает в реакцию, образуя невзрывчатые соединения, поэтому для детонаторов нельзя использовать алюминиевые гильзы, начиненные гремучей ртутью.

При взрыве гремучей ртути выделяются экологически весьма вредные соединения, из-за чего использовать ее для этих целей не рекомендуется.

Азид свинца Pb(N3)2 — белый мелкокристаллический порошок, негигроскопичный, не растворяется в воде

ине теряет детонационной способности при увлажнении. Под воздействием углекислого газа в присутствии влаги вещество переходит в углекислые соли, в связи с чем его чувствительность снижается. С медью азид свинца обра­ зуют весьма чувствительные и опасные соединения, именно поэтому его запрессовывают в алюминиевые гильзы. Явля­ ется более мощным, чем гремучая ртуть, первичным ини­ циирующим ВВ. Газы, образующиеся при взрыве, менее ядовиты, чем у гремучей ртути. Поэтому в качестве пер­ вичного инициирующего ВВ вместо гремучей ртути в про­ мышленности применяют азид свинца. Степень уплотнения

итемпература азида свинца не оказывают влияния на его

чувствительность. Вещество недостаточно чувствительно

ктепловому импульсу, поэтому его применяют совместно

сболее чувствительным к тепловому импульсу тринитро-

резорцинатом свинца (ТНРС).

ТНРС С6Н (К 0 2)з0 2РЬ — золотисто-желтый кристал­ лический порошок, не взаимодействующий с металлами. По чувствительности занимает промежуточное положение между азидом свинца и гремучей ртутью и обладает более слабой инициирующей способностью. Поэтому ТНРС при­ меняют только как промежуточный заряд (массой 0,1 г), инициирующий азид свинца, который взрывает заряд вто­ ричного инициирующего ВВ.

Вторичные инициаторы. В то р и ч н ы е и н и ц и и р у ю щ и е

ю щ его ВВ, и дето н и р о ван и я зар яд а пром ы ш лен ного ВВ. Вторичны е инициирую щ ие ВВ менее чувствительны к внеш ­

ним воздействиям, но имеют большую скорость детонации, теплоту взрыва и более высокую инициирующую способ­ ность по сравнению с первичными инициирующими ВВ.

Тетрил (тринитрофенилметилнитрамин) CeH2(N 0 2)4 NCH3 — кристаллический порошок бледно-желтого цвета, не взаимодействующий с металлами. При воспламенении быстро горит, горение может перейти во взрыв. Обладает хорошими взрывчатыми характеристиками. В качестве вто­ ричного инициирующего ВВ применяется почти во всех выпускаемых детонаторах.

ТЭН (пентаэритриттетранитрат) C5H8( 0 N 0 2)4 — кристаллический порошок белого цвета, негигроскопичен и нерастворим в воде. Воспламеняется с трудом, в неболь­ ших количествах горит спокойно. Относится к наиболее мощным и чувствительным вторичным инициирующим ВВ. Применяется в основном при изготовлении детони­ рующих шнуров и в качестве вторичного инициирующего

ВВв некоторых детонаторах. За рубежом ТЭН применяют

вкачестве одного из компонентов при изготовлении мощ­ ных промышленных ВВ, а также для изготовления специ­ альных шашек (в сплаве с тротилом) при инициировании зарядов низкочувствительных промышленных ВВ.

Конструкции инициаторов. Для инициирования взрыва используется капсюль-детонатор, представляющий собой металлическую гильзу (медную, алюминиевую, биметал­ лическую) диаметром 6—7 мм, длиной 47—51 мм, начинен­ ную зарядами первичного (гремучая ртуть, ТНРС-2, азид

свинца) и вторичного (тетрил) инициирующего ВВ.

Заряд первичного инициирующего ВВ вызывает взрыв более мощного вторичного ВВ, а он в свою очередь иници­ ирует основное промышленное ВВ. Для усиления иниции­ рующего действия в донышке капсюля-детонатора делается кумулятивное углубление.

Промышленностью выпускаются капсюли-детонаторы, с гремучертутно-тетриловым и азидо-тетриловым зарядом ВВ.

Гремучертутно-тетриловые капсюли-детонаторы

представляют собой медные КД-86 или биметаллические КДг8С (сталь с медным покрытием) гильзы, содержащие 0,5 г гремучей ртути и 1 г тетрила.

Азидо-тетриловые капсюли-детонаторы — алюмини­ евые гильзы, содержащие 0,1 г ТНРС, 0,2 г азида свинца и 1 г тетрила или гексогена.

Капсюли-детонаторы обладают высокой чувствительно­ стью к трению, удару, сжатию и огню, поэтому при обраще­ нии с ними необходимо соблюдать максимальную осторож­ ность.

Огнепроводный шнур предназначен для возбуждения взрыва горящей пороховой сердцевиной капсюля-детона- тора. Представляет собой слабо спрессованный из дымного пороха с пластифицирующими добавками стержень с про­ ходящей внутри направляющей нитью, завернутый в нитя­ ные оплетки с гидроизоляционной прослойкой.

Наружный диаметр огнепроводного шнура составляет 5,5 мм. По правилам безопасности отрезок огнепроводного шнура (ОШ ) длиной 0,6 м должен сгорать за 60—68 с.

Средства зажигания огнепроводного шнура. При огневом инициировании нескольких зарядов поджигать концы шну­ ров, идущих к зарядам, по Единым правилам безопасности при взрывных работах разрешается тлеющим фитилем, отрезком огнепроводного шнура с надрезами или специаль­ ными патрончиками. Спичкой зажигать шнур разрешается только при взрывании одиночного заряда.

Огневое инициирование запрещается в тех случаях, когда своевременный отход взрывников в укрытие затруд­ нен из-за необходимости пользоваться лестницами, верев­ ками, полками или существуют другие препятствия.

В таких условиях применяют электроогневое иниции­ рование, при котором воспламенение отрезков ОШ произ­ водится взрывниками из безопасного места за счет подачи тока в электрозажигатель, укрепленный на конце ОШ.

Электрозажигателъный патрон ЭЗ-ОШ-Б представляет собой бумажную гильзу с зажигательной начинкой и элек­ тровоспламенителем. Предназначен для электрического зажигания пучка отрезков ОШ.

Электрическое инициирование осуществляется с помо­ щью электродетонатора, который представляет собой кап- сюль-детонатор с закрепленным в нем электровоспламе­ нителем. Электровоспламенитель может непосредственно инициировать взрыв первичного вещества без применения огневого шнура.

Различают электродетонаторы по виду находящегося в них заряда инициирующего ВВ (гремучертутно-тетрило- вые, азидо-тетриловые); по времени срабатывания (мгно­ венное, короткозамедленное и замедленное); по конструк­ тивному оформлению и назначению (общего назначения,

для сейсморазведки, обработки металлов, торпедирования нефтяных скважин и др.); по условиям применения (непре­ дохранительные и предохранительные — для шахт и в условиях, грозящих взрывом газа или пыли); по чувстви­ тельности к блуждающим токам (нормальной, пониженной и весьма низкой, грозоупорные).

Для взрывных работ применяются электровоспламе­ нители с металлическими мостиками с сопротивлением 0,5—5 Ом, изготавливаемые из нихромовой (сплав — 80% никеля и 20% хрома) проволочки диаметром 24—54 мкм, длиной до 5 мм. На мостик накаливания нанесена одноили двухслойная воспламенительная головка. Состав при­ легающей к мостику накаливания головки легко воспламе­ няется при пропускании электрического тока через мостик и создает достаточно мощный луч огня инициирования заряда первичного инициирующего ВВ. Для предохране­ ния от отсыревания воспламенительные головки покры­ вают водонепроницаемым лаком.

Контрольные вопросы и задания

1.Какие взрывчатые промышленные вещества вы знаете?

2.Опишите физико-химические характеристики взрывчатых веществ: кислородный баланс, теплота взрыва, реакция взрывча­ того вещества.

3.Перечислите составные элементы основных компонентов взрывчатых веществ.

4.Охарактеризуйте инициирующие взрывчатые вещества.

Глава 7 ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРИИ ГОРЕНИЯ

И ВЗРЫВА

После изучения данной главы студент должен:

знать

•основные методики количественной оценки объема и состава про­ дуктов горения;

•способы определения концентрационных и температурных пределов

воспламенения;

•методы расчета теплоты и температуры горения;

•способы оценки избыточного давления при взрыве газопаровоздуш­ ных, пылевоздушных и конденсированных взрывчатых веществ;

уметь

•выполнить индивидуальное задание по расчету объема и состава продуктов горения, концентрационных и температурных пределов вос­ пламенения, теплоты и температуры горения;

•выполнить индивидуальное задание по расчету избыточного давле­ ния при взрыве газопаровоздушных, пылевоздушных и конденсированных

взрывчатых веществ;

владеть

• понятийным аппаратом по влиянию внешних условий на параметры горения и взрыва.

7.1. Расчет количества воздуха, необходимого для горения веществ и материалов

7.1.1. Индивидуальное химическое соединение

Пример 1. Определить объем воздуха необходимого для пол­ ного сгорания бензола и его паров при Т = 300 К, Р = 90 ООО Па в следующих физических величинах: кмоль/кмоль, м3/м 3, м3/кг.

Решение

1. В формулы (2.5)—(2.8) входит величина р, для определения которой необходимо знать стехиометрические коэффициенты а и Ь:

С6Н 6 + 7,502 + 7,5 3,76 N2 = 6 С 0 2 + ЗН20 +7,5 3,76N2 + Q,

7.1.3. Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Определить объем воздуха, необходимого для пол­ ного сгорания вещества при заданной температуре Т и давлении Р в следующих физических величинах: кмоль/кмоль, м3/м 3, м3/кг.

Задача 2. В помещении объемом V в результате сгорания орга­ ники, состоящей из С, Н, О, N, S, W (влага), А (зола), концентра­ ция кислорода снизилась над;%. Определить количество сгоревшей органики при заданной температуре Т и давлении Р.