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

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

П.Г. Тамбиев

Е.А. Петров

В.П. Удовиченко

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 определения полноты реакции окисления алюминия в детонационной волне в зависимости от состава ВВ. Электронно-оптическими исследованиями оценивались форма и размер частиц конденсированных продуктов детонации. Эксперименты проводились во взрывной камере с внутренним объемом 0,175 м³ (рисунок 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

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 выдерживались 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_ост на момент 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 S_уд = 3000 см²/г.

Таблица 1. Рецептуры алюминизированных взрывчатых веществ

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 детонации алюмотола присутствовало большое количество углеродной сажи, а S_уд и средний размер частиц оксида алюминия достигают меньших величин, чем в условиях при менее интенсивном охлаждении (рисунок 2).

Таблица 2. Результаты исследований ВВ во взрывной камере

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Фотография КПД детонита М при подрыве в вакууме

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.

Электронно-оптические и рентгенофазовые измерения (рисунок 2) показали, что в продуктах взрыва образуются частицы корунда (б-Al₂O₃) с формой, близкой к сферической. В зависимости от условий в камере размер частиц меняется. При высоких Т_ост в камере наблюдаются процессы коагуляции и спекания частиц в более крупные агломераты. При этом составом, морфологией поверхности и размером частиц оксидов можно управлять. Эти результаты могут быть полезны для специалистов, занимающихся детонационным синтезом сверхтвердых и жаростойких материалов.

Библиографический список

детонация алюминизированный взрывчатый вещество

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.

Размещено на Allbest.ru