Файл: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие.pdf

сой 200 г. Однако и эти ВВ не могут обеспечить безопасность взрыв­ ных работ в тех условиях, когда имеется большая вероятность обна­ жения шпурового заряда (например, по пластам угля с машинным врубом). В этих случаях следует применять для взрывания высокопредохранительные ВВ.

Класс VI. Высокопрсдохрапнтельные ВВ. Высокопредохраиительиые ВВ предназначены для ведения взрывных работ шпуровым спо­ собом в особо опасных забоях. Кроме того, ВВ этого класса приме­ няют для ряда специальных работ: перебивания деревянных стоек при взрывной посадке кровли, дробления негабаритных кусков по­ роды и угля, ликвидации пробок в углеспусках. ВВ класса VI обладают нанвысшей степенью предохраннтельиости: они не воспла­ меняют метано-воздушную смесь открытыми зарядами массой более 1 кг. Работоспособность ВВ этого класса невысока.

§ 49. Основные компоненты промышленных ВВ

Все компоненты промышленных ВВ можно условно разбить на четыре группы:

окислители; горючие добавки;

сенсибилизаторы (вещества, повышающие детонационную способ­ ность составов);

инертные и прочие добавки, улучшающие физико-химические, детонационные и предохранительные свойства составов.

В качестве окислителей в составах промышленных ВВ пополь­ зуют следующие вещества: нптраты п перхлораты аммония, натрия п калпя, ж и д к и й кислород п др. В настоящее время наиболее рас­ пространенным окислителем в составах ВВ является нитрат аммония (аммиачная селитра). ВВ на ее основе называются аммпачпо-селит- реннымп.

Аммиачная селитра. Аммиачную селитру получают при взаимо­ действии аммиака и азотной кислоты по уравнению

N H 3 + H N 0 3 = N H 4 N O 3

Аммиачная селитра — белый кристаллический порошок с темпе­ ратурой плавления 169,1° С. Для аммиачной селитры известны не­ сколько кристаллических модификаций, каждая из которых устой­ чива в определенном интервале температур. При повышении и л и понижении температуры аммиачная селитра переходит из одной кристаллической модификации в другую; переход сопровождается выделением пли поглощением тепла, а также изменением плотности кристаллов селитры. Плотность кристаллов аммиачной селитры раз­ личных модификаций колеблется от 1,56 до 1,74 г/см3.

170

Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде, причем этот процесс сопровождается значительным поглощением тепла.

Концентрация насыщенного раствора при различной температуре

(плавление)

Аммиачная селитра весьма гигроскопична, что, наряду с высокой растворимостью, способствует слеживаемости селитры при храпении, а при высокой влажности и длительном храпении приводит к утечке. Слежнваемость селитры создает трудности при обработке ее в про­ цессе производства ВВ. Поэтому с целью уменьшения слеживаемости в аммиачную селитру часто вводят различные добавки — поверх­ ностно-активные вещества (ПАВ), красители (фуксин) и др. Для изго­ товления водоустойчивых аммиачно-селитреиных ВВ выпускают специальный сорт водоустойчивой аммиачной селитры марки ЖВ, который получают добавлением в плав селитры небольшого коли­ чества водного раствора сернокислого железа с последующей обработ­ кой кристаллов пли гранул железненной селитры смесью жирных кислот и парафина.

Аммиачная селитра является довольно стойким веществом и при комнатной температуре может храниться годами без заметных хими­ ческих изменений.

При нагревании до 180° С аммиачная селитра начинает разла­ гаться на аммиак п азотную кислоту:

NH4N03 >‘ NH3+ HNO3- 4 I ккал/моль.

Эта реакция идет с поглощением тепла и ускоряется с повышением температуры. При температуре около 200—250° С аммиачная селитра разлагается по другой схеме:

NH4NOg — >- N0, + 2НоО -г 10 ккал/моль.

Скорость этой реакции также возрастает с повышением темпера­ туры, причем эта реакция сопровождается выделением тепла.

При температуре 260—290° С реакция разложения селитры проте­ кает очень быстро и в продуктах разложения обнаруживается значи­ тельное количество окиси азота. При интенсивном нагревании выше 300° С пли под действием взрывного импульса аммиачная селитра разлагается, выделяя азот, кислород и пары воды:

2NH4N03 — >- 2N, -f 4Н20 + 0 2+ 28 ккал/моль.

171

Однако практически обнаружить кислород в продуктах взрыва не удается, например при взрыве смеси аммиачной селитры с нитро­ глицерином образуются главным образом окислы азота. Поэтому, возможно, более правильным будет другое уравнение взрывчатого превращения селитры:

4NH4N03 — >■2N02-f 8Н20 -f 3Na-(-27 ккал/моль.

Согласно этой реакции, которая протекает с выделением тепла и образованием газов, аммиачную селитру следует рассматривать как ВВ. Однако вследствие низкой чувствительности к начальному импульсу п малой детонационной способности аммиачную селитру долгое время считали невзрывчатой и слежавшуюся селитру разрых­ ляли даже взрывным способом. Но катастрофа, происшедшая 21 сен­ тября 1921 г. в г. Оппау в Германии, когда при таком способе рыхле­ ния произошел взрыв нескольких тысяч тонн аммиачной селитры, в результате которого погибло свыше 500 человек и около 2000 было ранено, заставила более осторожно обращаться в этим продуктом.

Обладая малой чувствительностью к механическим воздействиям, аммиачная селитра не требует такой осторожности в обращении, как другие ВВ. Поэтому для ее измельчения с успехом используют обычное дробильное оборудование.

Чистая аммиачная селитра обладает очень низкой воспламеня­ емостью п малой склонностью к горению; она не воспламеняется н не горпт при давлениях ниже 100 кгс/см2. Но способность к горе­ нию резко возрастает, еслп селптра содержит добавки горючих ве­ ществ (мазута, керосина, бумаги п т. п.), в результате чего нередко возникали пожары п даже взрывы аммиачной селитры при перевозке ее в трюмах пароходов н при неправильном хранении на складах.

Азотнокислые натрий, калий н другие окислители. Азотнокис­ лый натрий, плп натровая селптра, представляет собой белое кри­ сталлическое вещество с температурой плавления 306,8° С. При на­ гревании выше 400° С азотнокислый натрий разлагается с поглоще­ нием тепла:

2NaN03 — >- Na20 + N, + 2,502.

Азотнокислый натрий хуже растворяется в воде, чем аммиачная селитра, и менее склонен к слеживанию. В отличие от аммиачной селитры в продуктах разложения азотнокислого натрия не содер­ жится окислов азота и поэтому ВВ, в состав которых входит натровая селптра, образуют прп взрыве мало ядовитых газов.

В качестве окислителя в составах предохранительных веществ иногда используют азотнокислый калпй, который по сравне­ нию с натровой селитрой обладает еще меньшей гигроскопичностью и склонностью к слеживанию. Кроме того, образующийся в резуль­ тате взрывчатого превращения хлористый калий обладает лучшими ингибирующими (пламягасящими) свойствами, чем хлористый нат­ рий, что очень важно при изготовлении предохранительных ВВ.

172

В некоторых зарубежных составах в качестве окислителя исполь­ зуют иногда перхлораты натрия (NaC104) или калия (КС104).

До середины 50-х годов у нас в стране и за рубежом применялись оксиликвиты — ВВ на основе жидкого кислорода. Однако вслед­ ствие высокой чувствительности к внешним воздействиям, горю­ чести и опасности в обращении эти ВВ были запрещены.

Горючие добавки. В качестве горючих добавок в составах ВВ широко используют сажу, твердые и жидкие углеводороды, древес­ ную муку, алюминиевую пудру и другие вещества. В состав высокопредохранительных ВВ в качестве горючих добавок входят оксалат аммония (NH4)2C20 4 и хлористый аммоний NH4C1. Последний широко используют в так называемой смеси солей с обменной парой ионов (ионообменные соли), которая представляет собой эквимолекуляр­ ную смесь нитрата натрия (или калия) с хлористым аммонием. Счи­ тается, что при взрыве ионообменные соли реагируют по следующей схеме:

NaN03+ NH4C1 — >- NaCl + N2+ 2H20 = 0,5O2.

Сенсибилизаторы. Для повышения детонационной способности в состав ВВ часто вводят сенсибилизаторы — мощные высокочув­ ствительные к начальному импульсу взрывчатые соединения. В каче­ стве сенсибилизаторов в составах промышленных ВВ широко исполь­ зуют: тротил, нитроглицерин, гексоген и другие ВВ.

Инертные и прочие добавки. В составы предохранительных ВВ для уменьшения теплоты взрыва вводят инертные добавки — пламегасители (ингибиторы), снижающие температуру и теплоту взрыва. В качестве таких добавок наиболее широко используют хлористый натрий и хлористый калий.

В рецептуру многих промышленных ВВ также входят различные добавки, улучшающие отдельные свойства составов (уменьшающие слеживаемость, повышающие водоустойчивость, снижающие кон­ центрацию ядовитых газов в продуктах взрыва и т. п.).

§50. Классификация ВВ по химическому составу

икраткие сведения по технологии изготовления промышленных ВВ

ВВможно классифицировать по различным признакам: по при­ надлежности к определенному классу химических соединений (нитро­ эфиры, нитросоединения, нитроамины, перхлоратные ВВ и т. п.), по устойчивости горения, по условиям применения и т. д. Так, по скорости протекания реакции ВВ могут быть разделены на иницииру­ ющие (пли первичные), бризантные (или вторичные), метательные

(пороха) и пиротехнические составы.

Особенностью инициирующих ВВ является их высокая чувстви­ тельность к внешним воздействиям. Поэтому инициирующие ВВ широко используют в различных средствах взрывания. Небольшое количество инициирующего ВВ поджигают при помощи огнепровод­ ного шнура (в капсюлях-детонаторах) или электровоспламенителя

173

(в электродетоиаторах), горение его быстро переходит в детонацию, которая возбуждает взрыв вторичного ВВ.

Горение вторичных ВВ обычно устойчиво и переход в детонацию возможен лишь при некоторых условиях, поэтому детонацию вторич­ ных ВВ вызывают не поджиганием, а используют для этого средства взрывания (электродетонаторы, детонирующий шнур и т. п.).

Горение метательных ВВ и пиротехнических составов весьма устойчиво п не переходит в детонацию даже в условиях, при которых этот переход имеет место для вторичных ВВ.

По составу ВВ обычно подразделяют на индивидуальные химиче­ ские соединения и смесевые ВВ, представляющие механические смеси нескольких компонентов.

Киндивидуальным взрывчатым химическим соединениям отно­ сятся такие ВВ, как тротил, тетрил, гексоген, нитроглицерин, азид свинца, тэн II др.

Ксмесевым принадлежит большинство промышленных ВВ: аммониты, динамиты, граиулпты, водонаполнеиные ВВ и др.

Рассмотрим основные группы индивидуальных и смесевых ВВ, имеющих применение в настоящее время в горнодобывающей промыш­ ленности нашей страны.

Ннтросоединения. Большое количество взрывчатых химических соединений относится к группе пнтросоединенпй, представляющих органические вещества, в молекуле которых имеется нитрогруппа N 0 2, связанная непосредственно с углеродом. К пптросоединениям относятся такие ВВ, как тротил, тетрил, дпиптропафталпи, пикри­ новая кислота и др. Различают ннтросоединения бензольного (арома­ тического) н парафинового рядов.

Ннтросоеднненпя ароматического ряда отличаются высокой хими­ ческой стойкостью, они неспособны к самопроизвольному разложе­ нию п самовозгоранию и почти не меняют своих химических и физи­ ческих свойств при длительном хранении.

Число нитрогрупп, имеющихся в молекуле, их положенно могут быть различными; в соответствии с этим изменяются химические, физические н взрывчатые свойства интросоедипепнп.

При увеличении числа ннтрогрупп в молекулах пнтросоединенпй повышается их температура плавления п увеличивается скорость детонации и работоспособность. Наибольшее распространение во взрывном деле находят тринптросоединенпя ароматического ряда, т. е. такие, у которых бензольное кольцо связано с тремя нитрогруп­ пами. Характерным представителем таких веществ является три­ нитротолуол (тол) или тротил.

Тротил C6H 2(N 02)3CH3 представляет собой твердое белое (быстро желтеющее на свету) вещество, имеющее температуру плавления 80,2°. Плотность тротила 1,663 г/см3. Тротил практически нера­

174