Пористые заряды на основе эвтектической смеси аммиачной селитры и карбамида

12. Belov, G.B. Thermodynamic analysis of combustion products at high temperature and pressure. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 1998, Vol. 23.- P. 86-89.

13. ДеЛука, Л.Т. Горение смесевых твердых топлив с наноразмерным алюминием/ Де-Лука Л.Т., Галфетти Л., Северини Ф. и др.//ФГВ, 2005, т.41(6).- С. 80-94.

14. Кондрашков, Ю.А. Зависимость скорости горения смесевых систам от дисперсности компонентов при различном соотношении между горючим и окислителем/ Ю.А.Кондрашков, Н.Н.Бахман, А.Ф. Беляев// ФГВ, 1967, т.3, No 3, с. 339-343.

УДК 612.215.2

О.Б. Литовка, М.М. Зайцев, Г.Д. Козак

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия.

ПОРИСТЫЕ ЗАРЯДЫ НА ОСНОВЕ ЭВТЕКТИЧЕСКОЙ СМЕСИ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И КАРБАМИДА

The main goal of this work is elaboration of technology of manufacture and investigation of explosive properties of charges on a base of eutectic ammonium nitrate-urea mixtures that have melting point Tm<1000C. The physic-chemical properties of these mixtures were investigated by means of DSC method. Detonability of charges was investigated experimentally.

В работе исследовались взрывчатые свойства смесей на основе эвтектики аммиачной селитры и карбамида с температурой плавления ниже 1000С. В работе были исследованы физико-химические свойства этих смесей с помощью метода DSC. Также было проведено экспериментальное исследование взрывчатых характеристик пористых зарядов на основе эвтектических смесей аммиачной селитры и карбамида.

Изменение плотности заряда является одним из основных средств регулирования таких важных эксплуатационных свойств взрывчатых изделий, как скорость и давление детонации. Во взрывотехнике основное внимание уделяется взрывчатым веществам с высокой плотностью, а, следовательно, и с высокой скоростью детонации и давлением. Однако имеется большое число задач взрывной техники, когда необходимо получить заряды с не высокими скоростью и давлением детонации путем понижения плотности смеси. К их числу относятся задачи, как военного, так и мирного характера: мягкое метание, мягкое дробление ценных горных пород, обработка металлов взрывом и др. Наиболее простой способ - получение зарядов насыпной плотности, не всегда удобен, т.к. в процессе хранения и транспортировки плотность их может изменять свое значение. В особенности это касается зарядов на основе аммиачной селитры (АС).

Из литературы [1] известно, что нитрат аммония способен образовывать эвтектические смеси с такими веществами, как, карбамид (КА), нитраты некоторых аминов и некоторыми другими. В настоящей работе этот факт был использован для понижения точки плавления аммиачной селитры и получения на основе эвтектической смеси литых пористых зарядов с пониженной плотностью.

Это дает возможность, с одной стороны, получать смеси, которыми можно снаряжать скважины заливкой, а с другой применять специфические способы получения зарядов.

Исследование физико-химических свойств смесей аммиачной селитры с карбамидом проводили, применяя метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) [2].

На рис.1 показана диаграмма плавкости для смеси АС/карбамид. Как видно из диаграммы, смеси АС/карбамид с содержание аммиачной селитры от 50 до 70 % имеют самую низкую температура плавления. Далее была проведена расчетная оценка пара-

метров детонации смесей на основе эвтектик и алюминия. Расчет проводился с применением программы ББ [3]. Зависимость скорости детонации от плотности для смесей АС/КА 60/40 и 75/25 с 10 и 15 % алюминиевой пудры приведена на рис.4. Алюминиевую пудру вводили в состав смесей для понижения плотности. Теплота взрыва составов с 10-15 % алюминия меняется в диапазоне 4.5-5.3 МДж/кг, скорость детонации при одинаковой плотности слабо зависит от соотношения аммиачной селитры и карбамида. Наблюдается сильная зависимость скорости детонации от плотности: при изменении

плотности от 0.5 до 1 г/см скорость детонации меняется от 3.2 до 5.2 км/с.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Рис 1. Диаграмма плавкости системы Аммиачная селитра/Карбамид

Для получения льющихся составов к смеси АС, мочевины и алюминия добавлялось небольшое количество полиакриламида (0,05 - 0,1 %) для улучшения смачиваемости алюминия.

Наиболее удобной в применении и обладающей оптимальными детонационными характеристиками, является смесь составом АС/карбамид/алюминий 67,5/22,5/10 (смесь 1 в таблице 1). Изготовление зарядов осуществляли путем вакуумного формования [4].

На графике 2 представлены экспериментальные результаты и расчетные значения скорости детонации этого состава при различной плотности. Экспериментальные исследования проводили с помощью фоторегистрации детонации смесей в стальных трубах с радиальными отверстиями [5].

Ст. %

АL

Рис. 2. Теплота взрыва смесей АС/КА (75/25) с содержанием алюминия 10% (квадраты) и 15% (круги).

0

5

20

Как видно из графика расчетная скорость значительно выше экспериментальных данных.

Состав АС/карбамид/А1 67,5/22,5/10 (смесь 1) представляет собой эвтектическую смесь АС/карбамид с включениями свободной аммиачной селитры. Об этом свидетельствуют данные ДСК анализа (рис. 4), показавшие присутствие в смеси 1 модификаци-онных переходов, характерных для свободной аммиачной селитры. А алюминий смешивается с кристаллической АС гораздо хуже, чем с жидкой эвтектикой.

Рис 3. Зависимости скорости детонации от плотности для смеси 1: 1 - расчетная зависимость для смеси 1; 2 - расчетная зависимость для смеси 3; 3 -расчетная зависимость для смеси 2; точки - экспериментальные данные.

Рис. 4. Зависимость теплового потока от температуры для смеси АС/КА 60/40 (а) и АС/КА 80/20 (б).

Табл. 1. Составы изученных смесей.

Обозначение смеси Содержание, %

аммиачной селитры карбамида алюминия хлорида натрия

Смесь 1 67,5 22,5 10 -

Смесь 2 43,68 22,5 10 23,82

Смесь 3 33,75 22,5 10 33,75

Было сделано предположение, что часть этой кристаллической АС (~ 34%) не реагирует в детонационной волне. Для проверки этого предположения, были проведены расчеты для смесей, в которых примерное «избыточное» содержание аммиачной селит-

ры было заменено инертным компонентом - хлоридом натрия (линия 3 на рис. 3). Но как видно, расчетные значения лежат ниже экспериментальных точек. А, следовательно, некоторая часть кристаллической АС реагирует с алюминием (линия 2 на рис.3). По-видимому, это оказывает замедляющее влияние на процесс детонации.

Список литературы

1. Kondrikov, B.N. Critical conditions of low and high velocity regimes in liquid nitrocompounds/ Kondrikov B.N., Kozak G.D., Starshinov A.V.//Paper summaries - The 11-th Int. Detonation Symposium, USA, Snowmass, Colorado, 1998.- Р. 231-234.

2. Arinina, S.V. Heat of melting of nitrocompounds measuring by means of the differential scanning calorimeter method/ Arinina S.V., Kozak G.D.//Trans. of the 9th seminar "New trends in research of energetic materials", Univ. Pardubice, Czech. Republic, April, 2006.- Р.473-479.

3. Sumin, A.I. Shock and detonation general kinetics and thermodynamics in reactive systems computer package/ A.I. Sumin, B.N. Kondrikov, V.N. Gamezo, V.M. Raiko-va//Proceeding 11th Int. Detonation Symposium, USA. Bookcoomp, Ampersand. 2000.-P.30-35.

4. Kozak, G.D. Dependence of detonation velocity on charge density for foamed alumotole (Al/TNT) and TNT mixtures/ Kozak G.D., Kondrikov B.N., Sumin A.I.//Combustion, Explosion and Shock waves. 1998, Vol.34, No.4.- Р 448-452.

5. Козак, Г.Д. Критические условия распространения и фоторегистрации детонационных процессов/ Г.Д.Козак, В.М.Райкова, Е.И.Алешкина.- М., 2005.- С..24-34.

УДК 614.841

Н.О. Мельников, Н.И. Акинин, С.А. Максименко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия. ОАО «Сенежская НПЛ защиты древесины», Солнечногорск, Россия.

КОМПЛЕКСНАЯ ОГНЕБИОЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

The problem of complex protection of wood and materials on its basis is considered. Results of test of modern protective preparations with a view of definition of their properties are presented. Tests spent by means of methods in accordance with GOST 30028.3-93. аМ GOST 30028.4-93. The comparative estimation of efficiency of preparations is given, their merits and demerits are specified.

Рассмотрена проблема комплексной огнебиозащиты древесины и материалов на её основе. Представлены результаты испытания современных огнебиозащитных препаратов в целях определения их свойств. Испытания проводили с помощью методов по ГОСТ 30028.3-93. и ГОСТ 30028.4-93. Дана сравнительная оценка эффективности препаратов, указаны их достоинства и недостатки.

В настоящее время мировая оценка древесины как строительного материала остается высокой: он делит первые места с бетоном и металлом. Её конкурентно способность с ними определяется не только способностью к воспроизводству, доступностью и относительно невысокой ценой, но и замечательными строительными и поделочными свойствами. Она является легким и прочным, хорошо обрабатываемым материалом, обладающим достаточными тепловыми свойствами и быстро поддающимся декоративной обработке.