О полноте химических реакций и свойствах конденсированных продуктов взрыва алюминизированных промышленных взрывчатых веществ

П.Г. Тамбиев

канд. техн. наук, старший научный сотрудник ТОО НПП «ИНТЕРРИН»

Е.А. Петров

д-р техн. наук, проф., начальник отдела ОАО «ФНПЦ «Алтай»

В.П. Удовиченко

ведущий инженер-руководитель группы ОАО «ФНПЦ «Алтай»

УДК 622.235.213.6 + 662.2 - 397.11

О ПОЛНОТЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И СВОЙСТВАХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА АЛЮМИНИЗИРОВАННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Исследовались конденсированные продукты детонации алюминизированных взрывчатых веществ (ВВ) в зависимости от состава ВВ и условий во взрывной камере. Оценивались средний размер частиц и наличие непрореагировавшего алюминия в детонационной волне.

Ключевые слова: ДЕТОНАЦИЯ, АЛЮМИНИЗИРОВАННЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, РЕЦЕПТУРЫ, ВЗРЫВНАЯ КАМЕРА, РЕЗУЛЬТАТЫ, ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ

От полноты детонации металлизированных взрывчатых веществ (ВВ), применяемых для разрушения крепких горных пород, зависит эффективность и безопасность их использования. Общепринято считать, что в

бризантных ВВ алюминий не полностью участвует в зоне химических реакций детонационной волны, в смесевых гетерогенных ВВ полнота сгорания алюминия повышается.

В статье приводятся результаты экспериментального определе-

ния полноты реакции окисления алюминия в детонационной волне в зависимости от состава ВВ. Электроннооптическими исследованиями оценивались форма и размер частиц конденсированных продуктов детонации. Эксперименты

Таблица 1 - Рецептуры алюминизированных взрывчатых веществ

Показатель, % Алюмотол Детонит М Детонит ФСА Аммонал ФСА

Нитроэфиры - 10 10 -

Тротил 85 - - -

Аммиачная селитра - 78,0 78,0 88

Алюминий 15 10,7 - -

ФСА - - 10,7 8

Технологические добавки - 1,5 1,5 4

Примечание - Состав ФСА, %: АІ - 28,0; БІ - 48,0; Ре - 24,0

проводились во взрывной камере с внутренним объемом 0,175 м3 (рисунок 1).

Камера снабжена воздушным клапаном для создания вакуума или заданной газовой среды.

Схема проведения опытов заключалась в следующем: в центре взрывной камеры подвешивался исследуемый заряд массой 150 г. Инициирование осуществлялось от гексогеновой шашки массой 10 г и ЭД-8. Камера герметизировалась и вакуумировалась. Испытания проводились в вакууме и в среде азота при давлении от 1 до 9,5 кгс/см2. После подрыва конденсированные продукты детонации выдержива-

лись в камере в течение 24 ч, затем после сброса остаточного давления собирались со стенок камеры.

В зависимости от среды и давления в камере меняются условия охлаждения продуктов детонации, остаточная температура Т на момент

1 •' ' ост

их расширения до объема камеры и возможность протекания вторичных химических реакций в продуктах детонации при их разлете в камере. При повышении давления в камере и снижении массы заряда остаточные температуры продуктов детонации падают, а вторичные реакции замедляются [1].

В качестве ВВ исследовались составы, приведенные в таблице 1.

В экспериментах использовались алюминий марки ПП-2Л и сплав ферросиликоалюминия (ФСА) производства завода ферросплавов г. Экибастуза (Республика Казахстан) [2] с удельной площадью поверхности 8уд = 3000 см2/г

Исследования во взрывной камере (таблица 2) показали, что непрореагировавший алюминий в конденсированных продуктах детонации обнаружен в алюмотоле и детоните ФСА в условиях эксперимента, когда исключено протекание вторичных химических реакций. Об отсутствии химических реакций свидетельствует также то, что в конденсированных продуктах дето-

Таблица 2 - Результаты исследований ВВ во взрывной камере

Наименование ВВ Условия в камере Характеристики КПД

Р, кгс/см2 Т °К" 1 ост > |Х Среда Выход А1 актив і ^ 8уд, см2/г Средний размер частиц, мкм

Детонит М 0,07 3055 Вакуум 0 100 225

То же 1,0 2297 Азот 0 1500 15

5,0 - То же 0 4930 3,6

9,5 562 0 6200 4,6

Детонит ФСА 9,5 667 6,1 4000 5,6

Аммонал ФСА 9,5 600 0 2000 11

Алюмотол 9,5 637 14,6 14600 2,1

нации алюмотола присутствовало большое количество углеродной сажи, а 8уд и средний размер частиц оксида алюминия достигают меньших величин, чем в условиях при менее интенсивном охлаждении (рисунки 2, 3, 4).

Таким образом, состав и кинетические аспекты детонационного разложения ВВ влияют на полноту реакции алюминия в детонационной волне.

При увеличении ширины зоны химических реакций в детонационной волне полнота окисления алюминия повышается. Сравнительные эксперименты детонитов М и ФСА показали, что в продуктах взрыва последнего присутствует активный алюминий, то есть активность в детонационной волне алюминия, находящегося в сплаве ФСА, ниже, чем в свободном состоянии. В алюмотоле эта разница была бы заметнее, и наоборот, в аммонале

алюминий в составе сплава успел прореагировать полностью.

Электроннооптические и рентгенофазовые измерения (рисунки 2-4) показали, что в продуктах взрыва образуются частицы корунда (а-А1203) с формой, близкой к сферической. В зависимости от условий в камере размер частиц меняется. При высоких Т в камере на-

ост

блюдаются процессы коагуляции и спекания частиц в более крупные

Рисунок 4 - Фотография КПД детонита ФСА при подрыве в среде азота при давлении 9,5 кгс/см2

агломераты. При этом составом, лять. Эти результаты могут быть зом сверхтвердых и жаростойких

морфологией поверхности и разме- полезны для специалистов, зани- материалов.

ром частиц оксидов можно управ- мающихся детонационным синте-

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Петров, Е.А. Условия сохранения алмазов в процессе детонационного получения / Е.А. Петров, Г.В. Сакович, П.М. Брыляков // Доклады Академии наук СССР - 1990. - Т. 313. - С. 862-864.

2 Исследование свойств ферросиликоалюминия и перспектив его применения в промышленных взрывчатых веществах / Е.А. Петров, С.В. Петерс, Н.В. Бычин, А.А. Аверин, Д.В. Тихонов, В.Е. Рябиков // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2009. - №1. - С. 44-48.

ON CHEMICAL REACTIONS COMPLETENESS AND PROPERTIES OF Тамбиев

CONDENSED EXPLOSION PRODUCTS OF ALUMINIZED INDUSTRIAL Петр Геннадьевич

EXPLOSIVES. е-mail: interrin@yandex.ru

P.G. Tambiev, Ye.A. Petrov, V.P. Udovichenko

We studied the condensed products of detonation of aluminized explosives, Петров

depending on explosive composition and the conditions in the blast Евгений Анатольевич

chamber. Average particle size and the presence of unreacted aluminum е-mail: post@frpc.secna.ru

in the detonation wave were estimated.

Key words: DETONATION, ALUMINIZED EXPLOSIVES, COMPOSITION, Удовиченко

BLAST CHAMBER, RESULTS, CHEMICAL REACTION Виктор Петрович

е-mail: post@frpc.secna.ru