Научная статья на тему 'ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ'

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
460
48
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОСТЕЙШИЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА / ПОРИСТАЯ АММИАЧНАЯ СЕЛИТРА / ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ / АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОРОШКИ / ПНЕВМОЗАРЯЖАНИЕ / СКОРОСТЬ ДЕТОНАЦИИ / РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЗАРЯДОВ / ГАЗОВАЯ ВРЕДНОСТЬ / EXPLOSIVE MIXTURES / POROUS AMMONIUM NITRATE / ENERGY ADDITIVES / ALUMINUM POWDERS / PNEUMATIC LOADING / DETONATION VELOCITY / RELATIVE EFFICIENCY OF EXPLOSIVE / GAS HAZARD

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Козырев С. А., Власова Е. А., Соколов А. В., Усачев Е. А.

На основе экспериментальных исследований в полигонных и натурных условиях выявлены особенности детонации зарядов смесевых взрывчатых веществ (ВВ) на различных типах селитр с энергетическими добавками при пневмозаряжании. Установлено, что при использовании пористых сортов аммиачной селитры введение алюминиевых порошков различной дисперсности приводит к снижению параметров детонации за счет особенностей окисления алюминия на фронте детонационной волны и не позволяет обеспечить теоретически ожидаемого повышения энергии взрыва. Использование в смесях типа «АС-ДТ» высококачественной мелкогранулированной пористой селитры позволяет обеспечить более высокие взрывчатые характеристики смесей не только по отношению к другим видам селитр, но и по отношению к составам с энергетическими добавками.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Козырев С. А., Власова Е. А., Соколов А. В., Усачев Е. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ASSESSMENT OF THE EFFICIENCY OF THE EXPLOSION OF THE SIMPLE EXPLOSIVE MIXTURES WITH ENERGY ADDITIVES

On the basis of experimental studies in the field and on polygon, the features of the detonation of mixed explosive charges on various types of ammonium nitrate with energy additives during pneumatic loading are revealed. It has been established that when using porous grades of nitrate, the addition of aluminum powders differently dispersed leads to a decrease in detonation parameters due to the peculiarities of aluminum oxidation at the front of the detonation wave and does not provide the theoretically expected increase in the energy of the explosion. The use of high-quality fine-grained porous nitrate in the ANFO mixtures allows obtaining the higher explosive characteristics of the mixtures. The supplement of energy additives in the form of aluminum powders does not increase the explosive characteristics of the mixture.

Текст научной работы на тему «ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ»

DOI:10.37614/2307-5228.2020.12.4.005 УДК 622.235

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ

С. А. Козырев, Е. А. Власова, А. В. Соколов, Е. А. Усачев

Горный институт ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты

Аннотация

На основе экспериментальных исследований в полигонных и натурных условиях выявлены особенности детонации зарядов смесевых взрывчатых веществ (ВВ) на различных типах селитр с энергетическими добавками при пневмозаряжании. Установлено, что при использовании пористых сортов аммиачной селитры введение алюминиевых порошков различной дисперсности приводит к снижению параметров детонации за счет особенностей окисления алюминия на фронте детонационной волны и не позволяет обеспечить теоретически ожидаемого повышения энергии взрыва. Использование в смесях типа «АС-ДТ» высококачественной мелкогранулированной пористой селитры позволяет обеспечить более высокие взрывчатые характеристики смесей не только по отношению к другим видам селитр, но и по отношению к составам с энергетическими добавками. Ключевые слова:

простейшие взрывчатые вещества, пористая аммиачная селитра, энергетические добавки, алюминиевые порошки, пневмозаряжание, скорость детонации, работоспособность зарядов, газовая вредность.

ASSESSMENT OF THE EFFICIENCY OF THE EXPLOSION OF THE SIMPLE EXPLOSIVE MIXTURES WITH ENERGY ADDITIVES

S. A. Kozyrev, E. A. Vlasova, A. V. Sokolov, E. A. Usachev

Mining Institute of FRC KSC RAS, Apatity

Abstract

On the basis of experimental studies in the field and on polygon, the features of the detonation of mixed explosive charges on various types of ammonium nitrate with energy additives during pneumatic loading are revealed. It has been established that when using porous grades of nitrate, the addition of aluminum powders differently dispersed leads to a decrease in detonation parameters due to the peculiarities of aluminum oxidation at the front of the detonation wave and does not provide the theoretically expected increase in the energy of the explosion. The use of high-quality fine-grained porous nitrate in the ANFO mixtures allows obtaining the higher explosive characteristics of the mixtures. The supplement of energy additives in the form of aluminum powders does not increase the explosive characteristics of the mixture.

Keywords:

explosive mixtures, porous ammonium nitrate, energy additives, aluminum powders, pneumatic loading, detonation velocity, relative efficiency of explosive, gas hazard.

Введение

Выпускаемый в России ассортимент промышленных ВВ достаточно широк и разнообразен, но для механизированного заряжания на подземных горных работах допущено всего около двух десятков гранулированных взрывчатых составов.

Первая группа — это граммониты и граммотолы, содержащие гранулированный тротил. Они изготавливаются как на основе

гранулированной аммиачной селитры (АС) по ГОСТ 2-2013, так и на основе пористых сортов. Это граммониты М (5, 10, 15, 21), ТМ и ТММ; граммотолы 10, 15, 20 и Т-18. Для стехиометричности составов в них добавляют соответствующее количество жидкого нефтепродукта.

Вторая группа — это смесевые составы на основе гранулированной селитры по ГОСТ 22013 или пористых АС, или их смесей,

содержащие энергетическую добавку алюминия, как в виде тонкодисперсного порошка (гранулиты АС8, АС4, заводского изготовления), так и грубодисперсного (гранулиты А6, А3, МП и ПМ, изготавливаемые на местах применения) в различных пропорциях, с добавлением до нулевого кислородного баланса соответствующего количества нефтепродукта.

Третья группа — простейшие смеси аммиачной селитры с дизельным топливом (игданит (АС-ДТ), игданит П, гранулиты РП и ПС), изготавливаемые на местах применения.

Из всех допущенных взрывчатых составов для отбойки крепких горных пород наибольшее распространение в настоящее время получили граммонит М21, граммотол Т-18, гранулит АС-8, гранулит А-6 и их разновидности местного изготовления. При широком применении этих составов, пришедших взамен ранее применявшегося граммонита 79/21, на ряде предприятий несколько ухудшились показатели взрывной отбойки. Следует отметить, что в настоящее время Ростехнадзором введен запрет на

Изучению взрывчатых характеристик алюмосодержащих ВВ посвящены

многочисленные исследования, однако единое мнение о полноте превращения алюминия за фронтом детонации до высшего окисла АЬОз отсутствует. Большинство исследователей придерживаются мнения, что энергетические добавки не дают прироста дополнительной энергии и повышения параметров детонационной волны.

Большой вклад в изучение детонационных характеристик алюмосодержащих ВВ внес К. К.

применение в подземных условиях граммонита 79/21, содержащего

чешуированный тротил [Приказ Ростехнадзора от 15 сентября 2011].

Объемы потребления промышленных ВВ в России ежегодно увеличиваются. Вблизи мест применения изготавливается более 80 % потребляемых ВВ. Несмотря на то, что в этих объемах процент изготовления простейших взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры не так высок, тем не менее их используют, и зачастую альтернативы им нет. Для эффективного и безопасного ведения взрывных работ необходимо оптимально использовать имеющиеся составы.

Результаты и их обсуждение

Гранулиты АС-8 и АС-6 по теплоте взрыва и работоспособности значительно превышают все остальные (табл. 1), но опыт их применения в различных горно-геологических условиях показал, что по эффективности действия они уступают граммониту 79/21, а фактическая теплота взрыва и их работоспособность не соответствуют расчетным значениям.

Шведов [1981]. Он отмечает, что многочисленные попытки получить повышение параметров фронта детонационный волны за счет введения алюминия в относительно мощные ВВ не увенчались успехом. По его мнению, это указывает на то, что положительного вклада в тепловыделение за характерные для детонации времена реакции 0,1-1,0 мкс при обычно используемой дисперсности компонентов алюминий не вносит.

В механических смесях «ВВ — алюминий», в зоне реакции алюминий не успевает

Таблица 1

Основные характеристики гранулированных ВВ, используемые при проектировании параметров буровзрывных работ

Характеристики ВВ Граммонит 79/21 Гранулит АС-8 Гранулит А-6 АС-ДТ

Теплота взрыва, ккал/кг 1030 1242 1080 910

Кислородный баланс, % 0,2 0,34 0-1,2 0,12

Насыпная плотность, г/см3 0,8-0,9 0,85-0,9 0,9-0,95 0,8-0,9

Объем газообразных продуктов взрыва, л/кг 895 847 870 980

Работоспособность, см3 360-370 410-430 400-410 320-330

Скорость детонации, км/с 3,2-4,0 3,0-3,6 2,8-3,5 2,2-2,8

полностью окислиться и выделить

дополнительную энергию, и параметры фронта смеси не увеличиваются. По этой причине введение алюминиевых порошков, угля и других горючих энергетических добавок для повышения «мощности»

современных промышленных ВВ

(гранулированных, эмульсионных) не приводит к увеличению их параметров детонации.

В лаборатории динамики гетерогенных систем Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН установлено, что реакция металлической добавки на фронте детонации в микросекундном диапазоне времен протекает только на поверхности частиц в тонком поверхностном слое. При этом внутренняя часть частицы не взаимодействует с продуктами детонации. Поэтому большая часть частицы в реакции не участвует и служит инертным балластом.

С. Д. Викторов [1996] объясняет снижение тем, что в продуктах взрыва алюминизированных ВВ присутствуют твердые частицы оксида алюминия (AL2Oз), нагретые до нескольких тысяч градусов, которые не участвуют в работе расширения продуктов взрыва, поэтому энергия, затраченная на их нагревание, должна быть вычтена из общей потенциальной энергии ВВ. Характерное время теплообмена твердых частиц с идеальным газом зависит от поверхности твердых частиц, то есть чем меньше поверхность, а, следовательно, и диаметр частиц, тем меньше характерное время теплообмена. Характерное время расширения идеального газа зависит от диаметра скважины: чем больше диаметр скважины, тем больше характерное время расширения продуктов детонации. Отсюда следует, что термодинамические потери будут уменьшаться при возрастании диаметра заряда и уменьшении диаметра частиц.

Б. Я. Светлов [1966] также отмечает, что наряду с термодинамическими особенностями реакций алюминия при детонации ВВ имеет значение и скорость сгорания частиц алюминия, зависящая от его дисперсности. Особенно сильно это проявляется в зарядах малого диаметра. Известно, что количество образующихся ядовитых газов характеризует

полноту взрывчатого превращения ВВ. Б. Я. Светлов считает, что источником газов, наряду с бумажной оболочкой патронов, являлось само ВВ, так как в результате медленного сгорания крупных частиц алюминия кислородный баланс газообразных продуктов взрыва становился положительным, что приводило к увеличению в них окиси азота.

В работе Ю. В. Фролова с соавт. [1972] было установлено, что температура воспламенения и время горения частиц алюминия в продуктах конденсированных систем прямо

пропорциональна их диаметру. Кроме того, в процессе разогрева аморфной окисной пленки, покрывающей частицы алюминия, происходит ее кристаллизация. На поверхности, занятой кристаллами, ввиду большого диффузионного сопротивления последней реакция не идет. Частицы небольшого размера, обладающие

незначительной тепловой инерцией, во фронте детонационной волны успевают прогреться до температуры плавления АШ3 прежде, чем окисная пленка успеет

кристаллизоваться. Крупные частицы ^ > 1520 мкм), тепловая инерционность которых значительно выше, не успевают прогреться до температуры плавления, так как окисная пленка кристаллизуется раньше, чем произойдет ее плавление.

Но по поводу влияния крупности алюминия есть и другие мнения. В. Ю. Давыдов и А. С. Губин [2011] указали, что чем больше доля алюминия сгорает в зоне химической реакции, тем большего снижения параметров детонации следует ожидать. То есть более мелкие частицы алюминия снижают параметры детонации в большей мере. Кроме того, М. В. Гогуля с соавт. [2004] отмечал, что, как правило, с уменьшением размеров частиц и увеличением содержания алюминия скорость детонации, давление и массовая скорость снижаются, а теплота взрыва и фугасное действие увеличиваются.

Из представленного анализа можно сделать следующие выводы. Скорость сгорания частиц алюминия зависит от его дисперсности. При нагревании алюминий окисляется вначале лишь с поверхности, то есть кислород не поступает к другим слоям алюминия. При

длительном хранении алюминия на его поверхности образуется оксидная пленка, имеющая высокую температуру плавления (около 2000 оС), которая препятствует контакту других слоев алюминия с кислородом, в результате чего реакция затухает. Учитывая, что температура взрыва гранулированных ВВ составляет примерно 3000 оС, то можно видеть, какое количество тепла уходит на разогрев оксидной пленки.

Снижение параметров детонации смесевых ВВ при использовании мелких фракций порошкообразного алюминия можно объяснить тем, что при их применении увеличивается удельная поверхность, а значит, необходимо и большее количество тепла для окисления алюминия.

Следует отметить, что представленные в технической литературе экспериментальные данные по взрывчатым и детонационным характеристикам алюминизированных ВВ были получены при насыпной плотности ВВ. На практике же формирование зарядов в скважинах осуществляется при помощи пневмозаряжания. Поэтому в данной работе представлены результаты исследований по изучению указанных характеристик после пневмозаряжания.

На первом этапе были проведены испытания различных партий гранулита АС-8 заводского изготовления (образцы № 1-4). Взрывание производилось в стальных трубах с внутренним диаметром 50 мм и длиной 500 мм. Результаты испытаний представлены на рис. 1.

Рис. 1. Скорость детонации и работоспособность зарядов гранулита АС-8 различных поставляемых партий и их сравнение с зарядом аммонита 6ЖВ

Для сравнения приведены результаты эксперимента для аммонита 6ЖВ (образец № 5) и контрольное кольцо для оценки работоспособности. Формирование зарядов испытуемых смесей осуществлялось

пневмозарядчиком РПЗ-0.6 через специальное устройство. В качестве эталона был принят заряд аммонита 6ЖВ насыпной плотности. Как следует из представленных данных, средняя скорость детонации зарядов гранулита АС-8 при примерно одинаковой плотности заряжания составляет около 3 км/с. При этом четко просматривается взаимосвязь скорости детонации с работоспособностью: чем выше скорость детонации, тем больше работоспособность. Работоспособность зарядов гранулита АС-8 составляет примерно половину

работоспособности схожего по параметрам заряда аммонита 6ЖВ. Оценка

работоспособности производилась по степени расширения измерительных стальных колец [Козырев и др., 2007].

Возможно, что такая низкая

работоспособность гранулита АС-8 связана с процессами, происходящими при

пневмозаряжании скважин. В гранулите АС-8 используется алюминиевая пудра,

представляющая собой плоские частицы размером 5-10 мкм с высокой удельной поверхностью (до 5000 см2/г). Суммарная поверхность частиц пудры превышает общую поверхность частиц селитры, в результате гранулы селитры покрыты несколькими слоями пудры. При пневмозаряжании пудра легко срывается с поверхности селитры: часть концентрируется в межгранульном пространстве; часть выносится через устье скважин. Из 8 % алюминия, содержащегося в гранулите до заряжания, в заряде остается около 4-6 %. Вынос алюминия из заряда приводит к повышенному содержанию его в воздухе рабочей зоны. На окисление конгломератов пудры в межгранульном пространстве и оставшихся на гранулах слоев пудры с высокой удельной поверхностью требуется и большее количество тепла для окисления алюминия, чем и объясняется пониженная работоспособность гранулита АС-8 по сравнению с аммонитом № 6ЖВ, несмотря на то, что теплота взрыва гранулита АС-8 значительно выше, чем у

аммонита 6ЖВ (1240 и 1030 ккал/кг соответственно). Работоспособность гранулита АС-8 также ниже работоспособности граммонита 79/21, что хорошо подтверждается экспериментами по разрушению стальных хрупких колец (рис. 2).

Рис. 2. Результаты разрушения стальных колец при взрыве зарядов граммонит 79/21 и гранулит АС-8 в стальных трубах с внутренним диаметром 50 мм

На втором этапе экспериментально оценивались взрывчатые характеристики гранулитов местного изготовления. При этом рассматривались следующие составы.

А. Смесевые ВВ на гранулированной селитре по ГОСТ 2-2013 с использованием порошка алюминия ПА-4 с размером частиц 80-120 мкм и добавлением дизельного топлива в количестве, обеспечивающим нулевой кислородный баланс. Содержание алюминиевого порошка изменялось от 0 до 8 %. Взрывание производилось в стальных трубах внутренним диаметром 100 мм и длиной 1000 мм. Заряжание производилось пневмозарядчиком РПЗ-0.6 через специальные насадки. Заряды инициировались патроном аммонита 6ЖВ массой 200 г. Результаты испытаний представлены на рис. 3.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для смесей с использованием порошка ПА-4, более крупнодисперсного относительно алюминиевой пудры, имеет место незначительное повышение скорости детонации, даже в сравнении с составом без добавки алюминиевого порошка (АС-ДТ). Повышение скорости детонации для смесей на гранулированной селитре, по всей видимости, связано с механизмом реакции взрывчатого превращения. Ю. Б. Харитон отмечал, что для гранулированных ВВ характерен смесевой механизм взрывчатого превращения, то есть реакция протекает не во всем объеме вещества одновременно, а начинается с поверхности каждой гранулы селитры внутрь ее. В связи с большой крупностью гранул селитры (средний размер гранул 1,9-2,2 мм) имеет место увеличенная зона химической реакции, в результате чего происходит более полное сгорание частиц алюминия на фронте детонационной волны, за счет чего достигается увеличение потенциальной энергии ВВ и скорости детонации.

Б. Взрывчатые смеси мелкогранулированной пористой селитры марки МП, порошка силикоалюминия (Д1Б1 с размером частиц 150300 мкм) и дизельного топлива в количестве, обеспечивающим нулевой кислородный баланс смесей (рис. 4). Содержание порошка силикоалюминия изменялось от 0 до 6 %. Условия проведения экспериментов те же, что и в п. А.

Рис. 3. Изменение скорости детонации зарядов гранулитов на гранулированной аммиачной селитре в зависимости от содержания порошка алюминия ПА-4

Рис. 4. Изменение скорости детонации зарядов гранулитов на мелкогранулированной пористой аммиачной селитре в зависимости от содержания порошка силикоалюминия

Введение энергетической добавки — порошка силикоалюминия в состав гранулита на мелкогранулированной пористой селитре марки МП снижает скорость детонации зарядов. Следует отметить, что скорость детонации зарядов, изготовленных с использованием пористой аммиачной селитры, значительно выше, чем составов с гранулированной селитрой.

В. Составы (табл. 2) на основе различных селитр и их смесей, порошка силикоалюминия (А!Б| с размером частиц 150-300 мкм) и

дизельного топлива в количестве, обеспечивающим нулевой кислородный баланс смесей. Использовали следующие типы аммиачной селитры: пористую аммиачную селитру шведского производителя Yara (YaraAC); мелкогранулированную селитру марки МП и гранулированную аммиачную селитру (Гр). Содержание порошка силикоалюминия изменялось от 0 до 8 %.

Таблица 2

Состав аммиачных селитр в экспериментальных образцах гранулитов и содержание в них порошка силикоалюминия

Номер образца 1 2 3 4 5 6 7

Пористая селитра Yara, % 100 - - 50 - 100 Аммонит 6ЖВ

Мелкогранулированная пористая селитра марки МП, % — 40 40 - 100 -

Гранулированная селитра, % - 60 60 50 - -

AlSi, % - 6 8 6 6 6

Условия проведения экспериментов те же, что и в п. А, для зарядов в стальных трубах с внутренним диаметром 50 мм и длиной 500 мм. Как следует из представленных данных (рис. 5), при одинаковом содержании порошка силикоалюминия наибольшей работоспособностью (рис. 6) и скоростью детонации обладают составы, приготовленные на однотипной селитре, причем с небольшим преимуществом лидирует состав, приготовленный на пористой селитре шведского производства Yara.

Рис. 5. Изменение скорости детонации и относительная работоспособность зарядов смесей с использованием различных типов селитр и порошка силикоалюминия (табл. 2)

На втором месте по эффективности действия взрыва стоит состав, приготовленный на мелко-гранулированной пористой селитре марки МП. Введение в составы гранулированной селитры снижает показатели взрывной эффективности. Это вызвано тем, что при пневмозаряжании гра-

нулы пористой селитры разбиваются на более мелкие фракции, а гранулированная селитра остается почти неизменной. Поэтому более активные компоненты (мелкие фракции) могут превращаться в газообразные продукты быстрее других, и взаимодействия продуктов их превращения могут сместиться по времени и обусловить этим рост химических потерь и снижение параметров детонационной волны. В данном случае необходимо стремиться использовать в смесях однородный состав селитры. Но наибольшей работоспособностью и скоростью детонации обладает стехиометрический состав, приготовленный на мелко гранулированной пористой селитре шведского производителя Yara только с дизельным топливом, без энергетической добавки. Таким образом, и на различных типах селитры наблюдается снижение взрывчатых характеристик по сравнению с составом АС-ДТ, приготовленным на качественной мелкопористой селитре Yara.

Г. В данной серии экспериментов рассматривались смеси АС-ДТ, приготовленные на различных типах селитр. Взрывание производилось в стальных трубах внутренним диаметром 100 мм и длиной 1000 мм. Заряжание труб производилось пневмозарядчиком РПЗ-0.6 через специальные насадки. Заряды инициировались патроном аммонита 6ЖВ массой 200 г. Кроме оценки скорости детонации в специально оборудованной горной выработке производились замеры коли-

1 2 3 4 5 6 7

Номер ооразиа Simple nuntber

■ Скорость л стонаине. кэь'с: Detonarion velocity. km * ■Плотность заряда. r'CM3;Chixge den sil v. g.cm3 Работоспособность, отн.ел.; Effideney, reí

чества токсичных газов при взрыве заряда ВВ. Результаты измерений скорости детонации зарядов АС-ДТ и газовой вредности представлены на рис. 6. Газовая вредность — количество условной окиси углерода рассчитывалась суммированием объемов окиси углерода и оксидов азота (с коэффициентом 6,5), выделяющихся при взрыве 1 кг смеси.

14 j

, я" "ЙЬ

É g-ti

120

> SO

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

40

II ■ ■ —1

(1

12 3 4

Номер образца Sample number

■ Плотность заряда, г/смЗ,Charge density, g/cm3 • Скорость детонации, км/с; Detonation velocity, km/s А Газовая вредность, л/кг Gas hazard, Lkg

соотношение окислителя и горючего в каждой отдельной грануле и в заряде в целом. Мелкогранулированные пористые сорта селитры (Yara и МП) характеризуются большей удельной поверхностью и общей пористостью. Следствием этого является высокая скорость детонации заряда, пониженная газовая вредность и хорошая работоспособность. Полученные результаты подтверждаются опубликованными данными [Березина и др., 2016; Державец и др., 2018].

Рис. 6. Скорость детонации и газовая вредность зарядов АС-ДТ: 1 — пористая аммиачная селитра Yara; 2 — мелкогранулированная пористая аммиачная селитра марки МП; 3 — пористая аммиачная селитра (ПАС); 4 — гранулированная аммиачная селитра(Гр)

Составы АС-ДТ изготовленные на гранулированной аммиачной селитре значительно хуже, чем составы на сортах пористой аммиачной селитры. Скорость детонации смесей на пористых сортах аммиачной селитры выше. Эти же смеси характеризуются меньшим количеством токсичных газов, выделяющихся при взрыве. Использование высококачественных

мелкогранулированных сортов пористой АС вдвое снижает количество токсичных газов в продуктах взрыва. Работоспособность зарядов смесей на мелкогранулированных сортах селитры так же заметно выше (рис. 7) и приближается к работоспособности заводского аммонита 6ЖВ.

Полученные результаты можно объяснить физико-химическими особенностями пористых сортов селитр. Гранулы нитрата аммония с многочисленными микроскопическими

порами обеспечивают высокую степень поглощения дизельного топлива и высокую удерживающую способность. Так как поры открыты, то за счет капиллярных сил происходит равномерное «омасливание» гранул и тем самым оптимальное

Рис. 7. Сравнительная работоспособность по методу стального кольца зарядов АС-ДТ, содержащих разные типы аммиачной селитры: 1 — пористая селитра Yara; 2

— мелкогранулированная пористая селитра марки МП; 3

— пористая селитра (ПАС); 4 — гранулированная аммиачная селитра (Гр). Для сравнения приведено контрольное кольцо и кольцо после взрыва заряда аммонита 6ЖВ

Выводы

Анализ ранее проведенных работ по изучению особенностей детонации смесевых алюмосодержащих ВВ показал, что скорость сгорания алюминия в детонационной волне зависит от его дисперсности. Чем она больше, а значит, больше и удельная поверхность оксидной пленки, покрывающей частицы порошков, тем большее количество тепла уходит на разогрев оксидной пленки. Снижение параметров детонации смесевых ВВ при использовании мелких фракций порошкообразного алюминия можно объяснить тем, что при их применении увеличивается удельная поверхность, а значит, необходимо и большее количество тепла для окисления алюминия.

Экспериментальные исследования

особенностей детонации зарядов смесевых ВВ на различных типах селитр при

пневмозаряжании в полигонных и натурных условиях показали, что при использовании пористых сортов селитры введение алюминиевых порошков различной дисперсности приводит к снижению параметров детонации за счет особенностей окисления алюминия на фронте детонационной волны и не позволяет обеспечить теоретически ожидаемого

повышения энергии взрыва за счет введения энергетических добавок. Использование в смесях АС-ДТ высококачественной

мелкогранулированной пористой селитры позволяет обеспечить более высокие взрывчатые характеристики данных смесей не только по отношению к другим видам селитр, но и по отношению к составам с энергетическими добавками.

Литература

Березина К. В., Межерицкий С. Э., Соснин В. А. и др. Сравнительные лабораторные испытания пористой аммиачной селитры // Вестник технологич. ун-та. 2016. Т. 19, №19 (43) С. 43-47.

Гогуля М. В., Махов В. Н., Долгобородов А. Ю. и др. Механическая чувствительность и параметры детонации алюминизированных взрывчатых веществ // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40, № 4. С. 80-83.

Давыдов В. Ю., Губин А. С. О метательной способности взрывчатых веществ и их смесей с горючими добавками. 2. Активированные и ультрадисперсные порошки алюминия // Химическая физика. 2011. Т. 30, № 7. С. 62-67.

Державец А. С., Галушко Ф. И. Аммиачная селитра для взрывчатых материалов // Горная промышленность. 2018. №6 (142). С. 48-49.

Козырев С. А., Соколов А. В., Власова Е. А. Определение относительного взрывного эффекта промышленных ВВ по расширению стального кольца // Взрывное дело. 2007. № 97/54. С. 140-147.

Приказ Ростехнадзора от 15 сент. 2011 г. № 537 «Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_238636/ (дата обращения: 03.11.2020).

Разработка и применение простейших взрывчатых веществ / С. Д. Викторов. М.: ИПКОН РАН, 1996. 156 с.

Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ / Б. Я. Светлов, Н. Е. Яременко. М.: Недра,1966. 232 с.

Фролов Ю. В., Похил П. Ф., Логачев В. С. Воспламенение и горение порошкообразного алюминия в высокотемпературных газовых средах и составе гетерогенных конденсированных систем // Физика горения и взрыва. 1972. Т. 8, №2. С. 213-235.

Шведов К. К. Некоторые вопросы детонации смесевых ВВ // Сб. Детонация. Материалы II Всесоюзного совещания по детонации. Вып. II. Черноголовка, 1981. С. 28-35.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.