CC BY
266
УДК 622.235
Е.В.КОЛГАНОВ, В.А.СОСНИН
ГосНИИ «Кристалл», Дзержинск, Россия
БЕЗОПАСНОСТЬ ЭМУЛЬСИОННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Дан анализ безопасности эмульсионных взрывчатых веществ, рассмотрены их свойства и методы определения. Установлено, что производство, транспортирование и применение матричной эмульсии взрывобезопасно при регламентированных режимах изготовления и использования.
In work the analysis of safety emulsione explosives is given, their properties and methods of definition are considered. It is established, that manufacture, transportation and application matrix emulsione is explosion-proof at regulated modes of manufacturing and use.
Создание нового класса промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) на основе эмульсии «вода в масле» явилось неизбежной необходимостью развития прогрессивной технологии ведения взрывных работ на карьерах и единственно верным решением получения экологически чистых и безопасных составов. Эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) быстро завоевали рынки сбыта и получили преимущественное развитие за счет неоспоримых преимуществ по стоимости, экологии и безопасности. Анализ научно-технической отечественной и зарубежной литературы показал, что эмульсионные взрывчатые вещества обладают чрезвычайно низкой чувствительностью к тепловым и механическим воздействиям. В то же время как любая система, обладающая определенной потенциальной энергией и имеющая в составе углеводородное горючее и окислитель, эмульсия может быть доведена до возникновения в ней горения и взры-воподобного процесса. Знание условий и причин неконтролируемого термического или химического распада позволит определить граничные условия изготовления, транспортирования и применения составов и предотвратить возникновение аварийный ситуаций. Наиболее реальным путем возникновения аварийных ситуаций в производстве низкочувствительных взрывчатых веществ является термическое воздействие, которое основывается на теории термиче-
ского воспламенения. Вследствие этого были проведены экспериментальные исследования различных видов термического воздействия на отечественное эмульсионное вещество типа порэмита как наиболее потенциально опасного явления в возникновении пожара или взрыва.
Производство ЭВВ осуществляется в две стадии. На первой готовят эмульсионную матрицу, которая впоследствии за счет сенсибилизации на второй стадии переводится во взрывчатое вещество. Матричная эмульсия не считается взрывчатым веществом и классифицируется в США, Канаде, Швеции, Австралии и других странах как окислитель, ее относят к подклассу 5.1. По существующим методикам безопасности и взрывчатости, чувствительность эмульсий, особенно матричных с высокой плотностью, настолько низка, что их классифицируют как невзрывчатые. Например, фирма «Atlas» матричную эмульсию «APEX 1000» относит при перевозке к окислителям. Широкие исследования детонационной способности матричных эмульсий в США и Японии показали, что при плотности более 1,353 г/см3 эмульсии имеют критический диаметр более 378 мм. С.К.Чен при различных испытаниях с целью изучения опасности ЭВВ определил, что наиболее вероятной причиной аварии является саморазогрев эмульсии при критической температуре более 250 °С, и подтвердил это полупромышленными испы-
Пожароопасные характеристики горючей фазы и эмульсии порэмита
Образцы Температура, °С Время задержки самовоспламенения, с
вспышки воспламенения самовоспламенения
Мазут:
Образцы 1; 4; 1556; 1557 188-224 236-278 410-430 5-14
Образец 3 (сера 3,5 %) 192 253 410 8
Индустриальное масло, образец 5 234 265 370 20
Дизельное топливо:
марки Л 96 112 315 2
марки З 59 75 280 18
Эмульгаторы:
РЭМ 263 335 430 55
ПГТ 215 266 430 60
Горючая среда:
Образец 4 + 30 % эмульсии ПТ 205 236 410 13
Образец 5 + 30 % эмульсии ПТ 233 266 400 12
Образец 4 + 10 % ДТ марки Л 116 170 400 4
Образец 4 + 10 % ДТ марки З 97 131 410 2
Образец 4 + 20 % ДТ марки З 60 75 300 5
Эмульсия порэмита:
Масло индустриальное Отсутствует Отсутствует 380 24
Мазут Отсутствует Отсутствует 350 35
Мазут + 5 % ДТ марки З Отсутствует Отсутствует 390 7
Мазут + 10 % ДТ марки З Отсутствует Отсутствует 345 42
Образец 3 Отсутствует Отсутствует 310 36
Примечание. ПТ - стандартная эмульсия, ДТ - дизельное топливо
таниями. При испытании опасности ЭВВ он показал, что даже при самой высокой энергии удара (высота падения груза 2 м) с навеской 20-30 мг «Powermax» не дает положительной реакции в незамкнутом пространстве при действии груза массой 5 кг. Аналогичные результаты при ударе были получены в замкнутом пространстве на приборе Американского общества по испытанию материалов. Испытания на трение как наиболее потенциально опасное явление в процессе производства ЭВВ за счет эффективности превращения механической энергии в тепловую проводились на фрикционном диске фирмы «Hercules» с гидравлической нагрузкой при толщине слоя 0,1 мм и скорости скольжения 4,4 м/с и также не дали положительного результата.
Исследование процессов горения при тепловых воздействиях. Под пожароопас-ностью веществ подразумевают совокупность свойств, характеризующих их способ-
ность к возникновению и распространению горения. Для оценки пожарной опасности веществ определяли следующие характеристики: температура вспышки, температура воспламенения и самовоспламенения, - по методикам ГОСТ 12.1.044-89. Пожароопасные характеристики исследовались по стандартным методикам. Результаты исследований приведены в табл.1.
Полученные результаты показывают, что для эмульсии порэмита введение низколетучих примесей в виде дизельного топлива в составе мазута до 20 % незначительно влияет на температуру вспышки. Представленные результаты по исследованию пожа-роопасности порэмита и его горючей основы показывают, что у эмульсий на масле и мазуте отсутствуют вспышка и воспламенение до 205-210 °С. Выше данного значения начинается разложение исследуемых образцов с последующим их самовоспламенением. Учитывая отсутствие температуры вспышки
и воспламенения в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89, эмульсию на мазуте и масле относят к классу трудногорючих веществ. Образцы мазута и масла имеют пожароопасные характеристики на одном уровне, а содержание серы до 3,5 % не оказывает на них заметного влияния. Температура самовоспламенения эмульсии порэмита 310-370 °С, в этом диапазоне наблюдается небольшая зависимость от типа горючего и содержания воды. Визуальное наблюдение процесса нагрева эмульсии показывает, что ее разложение начинается при 210 °С, при дальнейшем повышении температуры до 230 °С наблюдается бурное разложение с увеличением объема, а при подъеме температуры до 235 °С происходит самопроизвольное воспламенение. Таким образом, в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 эмульсия порэмита относится к трудногорючим веществам.
За рубежом фирма «CIL», Канада провела исследования по возможности воспламенения образцов эмульсии путем их нагрева реостатной проволокой постоянного тока. Опыты показали, что эмульсия в сосуде высокого давления не имеет четко выраженной точки воспламенения и при испытаниях наблюдается широкая область постоянной температуры проволоки. Следовательно в эмульсиях в значительной степени идут эндотермические реакции вплоть до воспламенения.
Исследование термической стойкости. В нагреваемых образцах на малых навесках (1-2 г) при температуре 105-110 °С наблюдается расслоение эмульсий, дальнейшая темперация при 160-170 °С вызывает кипение образца с выделением белых паров и пузырьков. При 210 °С возникает процесс разложения образца с увеличением объема, а повышение температуры до 230 °С приводит к бурному разложению. Воспламенение образцов без внешнего источника пламени происходит при 233-235 °С. Более детальное исследование процесса темперации порэмита массой более 1 кг проводили при непрерывном контроле качества по показателю емкости. При этом было определено, что при нагревании образцов до 100 °С эмульсия сохраняет свое качество в преде-
лах 150-220 пФ в течение длительного времени (более 48 ч). При повышении температуры образца до 110 °С наблюдается снижение качества эмульсии по емкости со 180 до 380 пФ, а при температуре 120 °С качество снижается до 560 пФ с выделением капелек окислителя (роса). Темперация эмульсии при 160 °С приводит к ее разрушению, и она расслаивается на два слоя через 1,5 ч темперирования.
Далее образцы эмульсии порэмита исследовали на термическую стойкость в зависимости от компонентного состава. Были использованы следующие методы: газоманометрический метод изучения стойкости на измерительно-вычислительном комплексе (ИВК) «Вулкан»; совмещенный термический анализ - дифференциально-термический анализ (ДТА) и термогазоанализ (ТГА) - на термоанализаторе «Дериватограф-^».
Термостойкость на ИВК «Вулкан» оценивалась по повышению давления газов в процессе термостатирования образцов эмульсии в специальных сборках. Термоста-тирование проводилось при нескольких значениях температуры (140; 150; 160; 170 °С) и выдержке при каждом значении температуры около 3 ч, а при 170 °С - 7 ч. Давление газообразных продуктов устанавливалось после прогрева сборки в течение 30-35 мин и затем практически оставалось на постоянном уровне. В табл.2 представлены усредненные значения давлений (из двух опытов), которые создаются, вероятно, за счет упругости паров, поскольку при охлаждении сборки с образцом до комнатной температуры давление снижалось до начальных значений. Как видно из приведенных данных, изучаемые образцы по газовыделению, происходящему в процессе термостатирования, практически не различаются.
Таблица 2
Давление газообразных продуктов эмульсии, мм рт.ст.
Номер образца Температура, °С
140 150 160 170
1 (масло) 700 870 1080 1350
2 (мазут) 655 840 1060 1310
3 («Нитро Нобель») 750 900 1170 1410
Результаты исследований по совмещенному термическому анализу на термоанализаторе «Дериватограф-0> приведены в табл.3.
Таблица 3
Характеристические значения температуры термоанализа порэмита, °С
Номер образца По кривым ДТА По кривым ТГА
Начало экзоэф-фекта Интенсивное разложение Диапазон температур Убыль массы, %
1 (масло) 203-206 260-265 25-161 7,8
155-265 16,3
2 (мазут) 205-208 261-266 25-157 7,9
160-265 21,1
3 («Нитро Нобель») 204-207 260-265 25-160 8,2
160-265 23,6
Проведенный на дериватографе термический анализ в динамическом режиме нагрева (2,5 °С/мин) на образцах массой 0,05 г показал отсутствие практических различий по термостойкости между образцами 1-3. На кривых дифференциально-термического анализа в интервале температур от 30 до 190 °С фиксируются эндотермические эффекты, которые имеют сложный вид из-за многокомпонентности эмульсии. Кривая термогазоанализа показывает, что эндотермические эффекты сопровождаются потерей массы образца, в основном за счет испарения воды. До 190 °С общие потери по массе составляют 14-15 %. При достижении 198 °С отмечается начало экзотермических процессов, которые завершаются при 270-280 °С. Экзотермические процессы термического разложения также имеют сложный характер и многостадийный вид. Остаток образца в виде твердого осадка при дальнейшем повышении температуры не претерпевает каких-либо термических превращений.
Полученные различными методами результаты исследования термической стойкости образцов эмульсии порэмита, приготовленных на разном техническом сырье и при различном компонентном соотношении, позволяют сделать заключение, что термостойкость этих образцов находится на одном уровне. Замена масла на мазут также не приводит к снижению уровня термостойко-
сти эмульсии порэмита. Все образцы до 170 °С в течение 6-7 ч непрерывного нагревания термостойки. Тепловыделение фиксируется при линейном нагреве выше 200 °С, а тепловое самовоспламенение в условиях отсутствия газоотвода при 225-235 °С возможно через 3 -4 ч.
Полученные при нескольких постоянных значениях температуры дифференциальные кривые «разогрев - время» (пики) затем обрабатывались с помощью специальной расчетной программы «KENT» на персональном компьютере IBM РС/АТ. В результате определялись кинетические константы уравнения скорости термического разложения исследуемых образцов. Кинетические константы совместно с теплофизиче-скими характеристиками материала являлись исходными параметрами для расчетной оценки безопасных и критических условий использования этого материала в различных температурно-временных режимах с учетом реального размера исследуемой системы (программа «TEPLO»). Тепловыделение при терморазложении образцов эмульсии по методике ОСТ В 84-2048-82 было зафиксировано при температуре выше 210 °С, поэтому изучение кинетики тепловыделения проводилось при 210-250 °С. Подробно (при нескольких значениях температуры) были изучены образцы 1; 2 и 6. Полученные кинетические кривые тепловыделения обработаны с помощью расчетной программы «KENT».
Температурная зависимость скорости терморазложения изученных образцов эмульсии вполне удовлетворительно описывается уравнением автокатализа 2-го порядка следующего вида:
L = K0iexp(-Ei/RT)(1 - n) +
+ K02exp(-E2/RT)(1 - n)n2,
где L - скорость разложения (тепловыделения), с-1; Еь Е2 - кинетические константы уравнения; K01, K02 - предэкспонента, с-1; R - газовая постоянная; Т - температура, К; n - глубина разложения.
Полученные кинетические константы K01, Е1, K02 и Е2 имеют соответственно следующие значения: 2,53-1016; 51300; 4,15106 и 24400.
cfci ой] сВ
Рис. 1. Приборы для проведения испытаний на чувствительность к удару
По найденным уравнениям скорости тепловыделения проведены расчеты критических условий возможного самовоспламенения эмульсии порэмита в накопителе установки приготовления эмульсии. Расчеты на граничные условия 1-го рода осуществлены для системы «эмульсия в стальном цилиндре» диаметром 2,8 м при теплоемкости эмульсии 0,55 кал/°С и теплопроводности 0,01 кал/(м-с-°С). Прогнозирование теплового состояния системы при 80-100 °С подтвердило отсутствие (с точностью до 0,01 °С) саморазогрева эмульсии порэмита. Тепловое самовоспламенение в накопителе эмульсии возможно, например, при температуре 170 °С и выше через 8-10 суток, хотя ее разогрев на 5-7 °С происходит через 5-6 суток. При 90 °С разогрев массы в течение 7 суток не превышает 0,1 °С при глубине разложения 0,0001.
Достоверность полученной модели прогнозирования термической безопасности подтверждается достаточно точным совпадением расчетных результатов с экспериментальными, полученными при испытаниях образцов в герметичных ампулах (диаметр 20 мм) в диапазоне 210-250 °С.
Расчет критических параметров теплового самовоспламенения эмульсии на мазуте позволил установить, что при 90-110 °С тепловыделения в течение нескольких суток не происходит и разложение эмульсии начинается лишь при 205-210 °С, а интенсивно происходит только при 240-250 °С. Температура самовоспламенения эмульсии составляет 310-370 °С. В этом диапазоне наблюдается небольшая зависимость от типа горючего и содержания воды. Влияния изученных материалов, обращаемых в технологическом процессе, на термическую стойкость эмульсии порэмита не отмечено, за исключением сухого нитрита натрия. Характер тепловыделения показывает, что
процесс разложения эмульсии практически идентичен разложению водного раствора чистого окислителя при тех же значениях температуры.
Исследование чувствительности эмульсии. Работа проводилась с использованием эмульсии порэмита, приготовленной в условиях опытного цеха и на промышленной установке. В качестве исследуемых добавок к эмульсии применялись дюралюминий (фракция 200-350 мкм), нитрит натрия, формалин, песок (фракция 200-270 мкм). Количество добавки составляло 0,5-1 %. Добавки нитрита натрия и формалина вводились на стадии приготовления эмульсии. Песок и дюралюминий добавлялись перед проведением испытаний.
Исследования чувствительности к удару проводились по ГОСТ 4545-88 на малых и больших навесках (копер К-44-П и большой копер БК) в трех роликовых приборах (рис.1) при температуре 20-80 °С, последняя из которых является температурой получения эмульсии (табл.4 и 5).
Из табл.4 и 5 следует, что при испытаниях на чувствительность к удару по ГОСТ 4545-88 не удается вызвать инициирования эмульсии порэмита. Аналогичный результат получен для эмульсии на компонентах «Dino Nobel».
Введение в эмульсию порэмита песка приводит к незначительному повышению чувствительности к удару (до уровня тротила). Добавка песка или дюралюминия в количестве 1 % к эмульсии порэмита с нитритом натрия (образец 2) не приводят к повышению чувствительности к удару.
При введении 1 % песка к эмульсии по-рэмита с формалином (образец 1) чувствительность в приборе 1 (температура 20 °С) повышается до уровня тротила. Чувствительность сухой и обычной эмульсии порэ-
Исследование чувствительности к удару эмульсии порэмита
Образец На малых навесках На больших навесках, груз 24 кг, высота 2000 мм, %
Частость взрывов, % Нижний предел, мм
Прибор 1 Прибор 2 Прибор 3 Прибор 2 Прибор 3
Порэмит 0 12 8-20 500 200 0
Порэмит с 8 % алюминия 0 4 8-20 500 150-200 0
Тротил 0 0-20 84 500 70 0
Таблица 5
Исследование чувствительности к удару эмульсии порэмита с добавками (груз 20 кг, высота 250 мм)
Нижний предел Частость взрывов, %
Образец в приборе 2, мм Прибор 1 Прибор 3
20 °С 80 °С 20 °С 80 °С 20 °С
Эмульсия порэмита (р = 1,394 г/см3) > 500 > 500 0 0 0
Эмульсия порэмита с дюралюминием 500 500 0 0 0
Эмульсия порэмита с нитритом натрия (р = 1,394 г/см3) - образец 2 > 500 500 0 0 0
Эмульсия порэмита с нитритом натрия и 1 % песка 500 500 0 0 -
Эмульсия порэмита с нитритом натрия и 1 % дюралюминия: р = 1,394 г/см3 500 500 0 0 -
р = 1,37 г/см3 > 500 500 0 8 0
Эмульсия порэмита с формалином и 1 % песка 500 500 12 0 -
Эмульсия порэмита с формалином и 1 % дюралюминия 500 500 0 0 -
Эмульсия порэмита с песком 500 500 4 0 20
Эмульсия порэмита на компонентах «Dino Nobel» > 500 - 0 - 0
Эмульсия порэмита (сухая) 500 > 500 0 8 -
Эмульсия порэмита (сухая) с дюралюминием 400 > 500 0 0 -
Эмульсия порэмита (сухая) с песком 70 70 20 20 -
мита (р = 1,394 г/см3) практически равноценна. Добавка 1 % песка к сухой эмульсии порэмита резко увеличивает вероятность возникновения локальных очагов инициирования, при этом основная масса вещества остается непрореагировавшей.
С целью проверки вероятности распространения взрывчатого разложения на окружающую массу были проведены испытания по методике ГосНИИ «Кристалл» № 180-698-84 и методике ООН.
Условия испытаний по методике ГосНИИ «Кристалл»: груз 40 кг, высота сбрасывания 2 м, боек диаметром 40 мм, толщина слоя окружающей массы 4-5 мм, навеска 2-3 г, температура 20 °С.
Условия испытаний по методике ООН: груз 30 кг, высота сбрасывания 4 м, боек
диаметром 40 мм, толщина слоя окружающей массы 4-5 мм, навеска 2-3 г, температура 20 °С. Схема испытаний представлена на рис.2. Факт распространения процесса устанавливался по наличию или отсутствию ок-
1
2
d
Рис.2. Сборка для проведения испытаний на чувствительность к удару
1 - боек; 2 - обойма; 3 - испытываемый материал; 4 - наковальня
Исследование чувствительности к трению
Образец Нижний предел в приборе 2, мм
20 ОС 80 ОС
Эмульсия порэмита с нитритом натрия (р = 1,16 г/см3) - образец 2 12000 -
Эмульсия порэмита с нитритом натрия и 1 % дюралюминия 12000 -
Эмульсия порэмита с формалином (р = 1,394 г/см3) - образец 1 12000 12000
Эмульсия порэмита с формалином (образец 1) и 1 % песка 7000 12000
Эмульсия порэмита с формалином и 1 % дюралюминия 10000 12000
Эмульсия порэмита с песком 5000 11000
Эмульсия порэмита на компонентах «Dino Nobel» 12000 -
Эмульсия порэмита (сухая) 8000 8000
Эмульсия порэмита (сухая) с дюралюминием 8000 7000
Эмульсия порэмита (сухая) с песком 3000 3000
ружающего боек материала, по характеру деформации бойка, наковальни, ограничительной оболочки.
В опытах с эмульсией порэмита (р = 1,394 г/см3) на подложке из шлифовальной шкурки зернистостью 200-700 мкм очагов инициирования не наблюдалось. Поэтому в дальнейших испытаниях в эмульсию вводили 1 % песка, но и в этом случае локальных очагов инициирования не наблюдалось. В опытах на сухой эмульсии по-рэмита с добавкой 1 % песка появились локальные очаги, но распространения процесса на окружающую массу не произошло. В опытах по методике ООН также нет инициирования и распространения взрыва.
Чувствительность к трению определялась по ОСТ В 84-895-83 на приборе К-44-Ш (табл.6).
Из опытов следует, что по чувствительности к трению образцы эмульсии порэмита плотностью 1,394 г/см3 на отечественных компонентах и эмульсии плотностью 1,393 г/см3 на компонентах «Dino Nobel» практически равноценны.
На основе опытов установлено, что только сухая эмульсия порэмита является более чувствительной, но уровень чувствительности к трению остается очень низким (приближается к тротилу). Уровень чувствительности повышается при добавке песка к сухой эмульсии порэмита, и нижний предел снижается до 300 МПа, что характерно для основных ВВ. При этом количество
очагов инициирования возрастает, но часть испытуемой массы остается непрореагиро-вавшей.
Введение добавок нитрита натрия, формалина, песка, дюралюминия не привело к увеличению чувствительности к трению исходной эмульсии порэмита. Сухая эмульсия порэмита является более чувствительной к трению, чем влажная (чувствительность на уровне тротила).
Таким образом, стандартные испытания на чувствительность к удару и трению показали нечувствительность эмульсии порэмита к этим видам воздействия.
Чувствительность к длительному трению определяет вероятность загорания или взрыва эмульсии порэмита в шестеренном насосе или другом оборудовании. Для имитации трения эмульсии между шестернями и корпусом использовали специальную установку.
Таким образом, при давлении прижатия 0,25 МПа, окружной скорости 1,04 м/с и времени 1 ч (табл.7) трение эмульсии порэмита в замкнутом объеме между хромони-келем и алюминиевым сплавом не приводит к загоранию или взрыву.
Истирание сухой эмульсии порэмита с 4 % нитрита натрия в тех же условиях приводит к разогреву эмульсии, газовыделению и выбросу расплава из зоны трения через уплотнение без загорания и взрыва.
Испытания на чувствительность к воздействию удара быстролетящего элемента
Условия и результаты испытаний
Образец, материал пуансона Нормальное давление прижатия, МПа Время трения, мин Максимальная температура разогрева, °С Результат испытаний
Эмульсия порэмита 0,07 20 97 Истирание резинового уплотнения, чашки из алюми-
влажная, 12Х18Н10Т ниевого сплава. Взрывов, загораний нет
0,165 50 106 Истирание резинового уплотнения, чашки из алюми-
ниевого сплава. Плавление порэмита до жидкой фазы.
Взрывов, загораний нет
0,246 60 204 Истирание резинового уплотнения, чашки из алюми-
ниевого сплава. Плавление порэмита до жидкой фазы
и газовыделение. Взрывов, загораний нет
Эмульсия порэмита 0,246 26 149 Истирание резинового уплотнения, чашки из алюми-
высушенная, 12Х18Н10Т ниевого сплава. Плавление порэмита до жидкой фазы
и газовыделение. Взрывов, загораний нет
Эмульсия порэмита 0,246 60 95 То же
влажная с 4 % нитрита
натрия. Сталь 45
То же 20 236 Истирание резинового уплотнения, чашки из алюми-
ниевого сплава и пуансона. Плавление порэмита до
жидкой фазы с газовыделением. Выброс расплава
порэмита через резиновое уплотнение через 20 мин.
Взрывов, загораний нет
Тип 1
500
90°
Рис.3. Сборка для метания пластины 1 - капсюль; 2 - генератор; 3 - обойма; 4 - шашка; 5 - пластина
2
1
2
3
4
5
1
проводили по методике К-30, представленной на рис.3.
Метаемый элемент представлял собой стальную пластину диаметром 30 мм и толщиной 4 мм и находился на расстоянии 500 мм от испытуемого материала, зажатого между двумя стальными пластинами толщиной 3,5 мм или в открытом заряде 70 мм. Метание осуществлялось при срабатывании генератора плоской ударной волны, которая инициирует метательный заряд из двух тро-тиловых шашек по 30 г, находящийся в толстой стальной оболочке длиной 50 мм и толщиной стенки 10 мм. По каждому образцу эмульсионного ПВВ порэмита проводили три параллельных отстрела. О результатах
испытаний судили по наличию или отсутствию продуктов и по следам детонации на пластине. Результаты испытаний показали, что обычная и металлизированная эмульсия нечувствительна к действию быстролетяще-го элемента со скоростью подлета 1400 м/с.
Испытания на чувствительность к прострелу пулей калибра 7,62 мм проводились при стрельбе с расстояния 50 м, начальная скорость пули 820 м/с. Испытываемый образец эмульсии массой 1 кг помещался между металлическими пластинами с толщиной слоя эмульсии 70 мм. Температура эмульсии при испытании поддерживалась в пределах 70-80 °С. Схема монтажа образца представлена на рис.4.
Алюминий, Сталь,
5 = 1,5 мм 5 = 1,5 мм
Рис.4. Схема испытаний на прострел пулей
На основании полученных результатов установлено, что эмульсия порэмита в условиях испытаний нечувствительна к прострелу пулей.
Оценка чувствительности эмульсии порэмита к распространению детонации проводилась по методикам ООН серии 1а О), 1в (И) и серии 2 пункт 10.1 согласно «Рекомендациям по перевозке опасных грузов: Руководство по испытаниям и критериям. Изд.4 / ООН. Нью-Йорк - Женева, 2003 ^Т^/АС.10/1Ше^4)».
Ионизационные датчики, установленные в трубе, зарегистрировали следующие скорости процесса v (средние значения по двум параллельным испытаниям) на расстоянии I от начала трубы:
/, мм 160 245 330 415
у, м/с 2800 2250 1750 -
Исследуемая эмульсия для испытания по серии 1а (^ помещалась в металлические трубы. При инициировании от дополнительного детонатора массой 60 г, состоящего из двух шашек флегматизированного гек-согена размером 30 х 30 мм, произошел частичный разрыв трубы с сохранением донной части оснастки. Расчетное значение скорости звука в эмульсии составляет 2000 м/с. На основании пункта 3.4 подпункт «С» исследуемая эмульсия классифицируется как неспособная к распространению детонации.
При испытании по методике 1в (и) исследуемая эмульсия помещалась в трубу. В центральную часть трубы располагалась навеска черного пороха 50 г. В результате испытания одной из крышек была выбита донная часть, эмульсия порэмита выброшена из трубы без воспламенений. Сама труба деформаций и повреждений не имела. На основании пункта 2.1 «Рекомендаций ...» по
результатам испытаний серии 1а (^ и 1в (и) исследуемая смесь не может быть отнесена к классу взрывчатых веществ.
При испытаниях по серии 2 пункт 10.1 исследуемая смесь загружалась в трубу. Инициирование проводилось от электродетонатора ЭД-8. В результате подрыва верхняя часть трубы разрушена. В неразрушенной донной части трубы длиной 200 мм остался непрореагировавший продукт. Результаты испытаний на восприимчивость считаются отрицательными.
На основании изложенного можно сделать вывод, что производство, транспортирование и применение эмульсии порэмита взрывобезопасно при регламентированных режимах изготовления и использования. При этом имеющиеся отечественные и зарубежные материалы по свойствам эмульсий показывают, что инициирование взрывных процессов в эмульсионных ВВ трудно вызвать за счет механических воздействий, реально возможным путем являются тепловые процессы. Этот вывод подтверждается разбором ряда аварийных случаев в производстве ЭВВ фирмой «Safex», где потенциальной причиной возникновения взрыва почти во всех случаях являлось тепло.
ГосНИИ «Кристалл» провел целевую проверку производства эмульсии порэмита 1А в ОАО «Ураласбест». Было установлено, что существующая технология обеспечивает изготовление эмульсии порэмита 1А, соответствующей нормируемым показателям. При этом плотность эмульсии не выходила за регламентируемые значения. Была определена относительная плотность или возможность газонасыщения эмульсии, которая определялась как отношение реальной плотности на выходе из аппарата эмульгирования к максимально возможной при заданных условиях. Ее значение не ниже 0,98 по предложению АО «Нитро Сибирь» было рекомендовано Ростехнадзором для включения в ТУ как обязательный показатель. На ОАО «Ураласбест» относительная плотность составила 0,991, что значительно выше регламентного значения, вследствие этого газанасыщение эмульсии в процессе получения отсутствует.
Также на полигоне были проведены испытания полноты детонации зарядов эмульсии порэмита 1А диаметрами 120 и 160 мм. После испытания плита не была деформирована и видны остатки эмульсии. Таким образом, наблюдался затухающий процесс детонации в заряде 160 мм.
Выводы
1. В соответствии с результатами испытаний, проведенными по «Рекомендациям ...», раздел 11, испытания серии 1 типа а и серии 2 типа а горячая эмульсия порэми-
та 1 по транспортной опасности не относится к классу 1 и не является взрывчатым веществом.
2. Результаты испытаний, проведенных для горячей эмульсии порэмита 1 по «Рекомендациям ...», раздел 18, испытания серии 8 типа Ь, позволяют отнести эмульсию порэмита 1 и 1А к классу 5.1.
3. Проверка технологии изготовления эмульсии порэмита 1А на ОАО «Уралас-бест» определила отсутствие ее газонасыщения (относительная плотность 0,991), а полигонные испытания эмульсии порэмита 1А выявили затухающий взрывной процесс в зарядах до 160 мм.
