ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Главная страница | Ссылки | Библиотека | Отчет о поиске | Индивидуальное задание

В связи с целью данной работы, которая заключается в определении влияния физико-химических свойств компонентов водногелевого ПВВ на полноту детонации взрывчатого вещества, для определения мощности детонации испытания проводились в двух типах труб: D=45, L=225 и D=50, L=500. Объектом исследования выбрано водногелевое промышленное  взрывчатое вещество марки Гелекс  Р-100. 

Поэтому сначала приведем рецептурный состав Гелекса марки Р-100. Основным компонентом смеси является гуаргам, который выполняет роль загустителя. Используется для придания растворам окислителей водостойкости, вследствии этого смеси быстро загущаются. Процесс начинается с образования суспензии загустителя, которая постепенно набухает, молекулы воды проникают в полимер. Они расширяют промежутки между цепями макромолекул, что приводит к набуханию загстительной смеси. Для получения крепких структур вводят сшивающие агенты, которые образуют поперечные связи.

Аммиачная и натриевая селитры выступают в роли окислителей ( эвтектических смесей ), которые увеличивают текучесть ВВ.
Тиомочевина - катализатор ВВ, необходима для ускорения реакции окисления.
Тротил - сенсибилизатор, служит для увеличения чувствительности ВВ к первичному инициирующему импульсу.
Адипиновая, стеариновая кислоты - технологические добавки.
Алюминиевый порошок выступает в роли сенсибилизатора, обладает высокой теплотворной способностью.
Нитрит натрия – газообразователь; вода - инертная оболочка.[3]
Для  приготовления  маточного раствора  используются: вода, уротропин, 60 % - ая азотная кислота.

Во-вторых: определимся с компонентным составом Гелекса марки Р–100, который приведен в табл.1. В растворах изменяется количество маточного раствора (16,0% у марок Р–100 М.р./1 , Р–100 М.р./3, а также 16,9% у марок Р–100 М.р./4 и Р–100 М.р./6), содержание соотношения селитр: аммиачной, кальциевой и натриевой, а также гуаргама и алюминиевого порошка (5,0% у марок Р–100   М.р./1 , Р–100 М.р./3, 5,7% у марок Р–100 М.р./4, Р–100 М.р./5 и 4% у марки Р–100 М.р./6). Результаты лабораторных исследований приведены в табл.2

Из результатов проведенных лабораторных исследований (табл.1) по  определению pH растворов и плотности таких компонентов Гелекса, как аммиачная селитра, адипиновая кислота, вода, нитрит натрия и маточный раствор, а также проведенные испытания на полноту детонации ВГВВ, образцы которых запатронировали  в  металлическую  трубу  диаметрами  45 мм и 50 мм и длинной 225 мм и 500 мм составлена табл.2.

Из анализа опытных данных (табл. 2)  видно, что наибольшее влияние на взрывчатые показатели имеет маточный раствор. Так как pH раствора колеблется в диапазоне от 3,48 до 5,70, с увеличением pH маточного раствора относительно увеличивается pH смеси. Влияние рН показателей селитр на детонацию практически не заметное, потому что общее их количество практически постоянное. Влияние алюминиевого порошка также не существенное, потому что в марках Р–100 М.р./4 и  Р-100 М.р./5  его содержание составляет 5,7%, а у марки Р-100 М.р./6 всего 4,0%, хотя детонация в большом заряде прошла полностью.

Были  испробованы  образцы,  которые  запатронировали  в  трубы  D=45 мм  и  L=225  мм,  D=50 мм и L=500 мм. Отсюда, можно сделать вывод о том, что во время взрыва ВГВВ с наименьшим pH смеси в трубах с  D=45 мм и L=225 мм происходит  полная детонация патронированного ВВ, а во время увеличения размеров трубы до D=50 мм и L=500 мм детонация отсутствует, что говорит о недостаточной стабильности детонационной волны заряда.

Во время увеличения pH смеси до 5.0 происходит полная детонация патронированного ВВ как при D=45 мм и L=225 мм,  так  и  при  больших размерах трубы D=50 мм и L=500 мм. Поэтому, для того, чтобы произошла полная детонация   патронированного  ВГВВ,  необходимо увеличить pH маточного раствора, что соответственно увеличит pH смеси, и  приведет ко взрыву патронов с выше приведенными размерами.

Также на полноту детонации влияет плотность растворов. Так у марок Р-100 М.р./1 и Р-100 М.р./2 плотность меньше 1,21 г/см³, поэтому полной детонации нет, потому что при отсутствии однообразной и высокой плотности детонационная волна не будет стабильной. Поэтому возникает необходимость определения видов селитр, которые нужно использовать в маточном растворе, и нахождения  максимальной растворимости смесей селитр.

В ходе проведенной работы получены данные по растворимости селитр: кальциевой  селитры ( Ca(NO₃)₂ ), аммиачной селитры ( NH₄NO₃ ) и натриевой селитры ( NaNO₃ ), как химически чистых, так и технических селитр.

Для исследования взаимной растворимости  были поставлены опыты по определению растворимости  одного компонента в насыщенном растворе другого. Для этого 100 мл воды насыщались одним из компонентов. В полученный раствор небольшими дозами вводилось вещество, растворимость которого определялась методом титрования ( табл.3 )[4]

По результатам экспериментов построены графики растворимости от температуры (рис.1,2,3). Для сравнения на этих же графиках приводятся растворимости соответствующих веществ в 100 мл воды.

Из рис.1 видно, что растворимость кальциевой селитры резко возрастает в присутствии аммиачной селитры. Аналогичная картина наблюдается и при растворении аммиачной селитры в растворе кальциевой (рис.2). Таким образом, следует ожидать, что при совместном введении в состав ВВ этих компонентов консистенция заметно изменится в сторону "разжижения"  состава.

Заметное влияние на растворимость кальциевой селитры оказывает азотнокислый натрий (рис.1). Хотя при средних температурах (20-30°С) выбранного интервала растворимость кальциевой селитры в присутствии азотнокислого натрия уменьшается незначительно, для более низких температур (10-17°С) разница становится значительной. Вполне вероятно, что в условиях пониженных температур действие азотнокислого натрия может выразиться вследствие выкристаллизации кальциевой селитры.

Рис.1-Растворимость Ca(NO3)2 1-хим.ч. 2-техн. 3- в н. р. NH4NO3 4-в н. р. NaCl 5-в 25% р.CO(NH2)2 6-в н. р. NaNO3

Риc.2-Растворимость NH4NO3 1-хим.ч. 2-техн.. 3-в 25% р. CO(NH2)2 4-в н. р. Ca(NO3)2•4H2O

Рис.3-Растворимость NaNO3 1-хим.ч. 2-техн. 3-в н. р. Ca(NO3)2•4H2O 4-в н. р. NaCl

Менее резко выражено влияние добавки мочевины. Она несколько повышает растворимость технической кальциевой селитры и не оказывает заметного действия на растворимость чистого азотнокислого кальция (рис.1). Однако растворимость аммиачной селитры в присутствии мочевины существенно возрастает.

Растворимость азотнокислого и хлористого натрия в присутствии кальциевой селитры (рис.3) вначале резко падает (10-20°С), а с ростом температуры так же резко возрастает. Взаимное растворение азотнокислого и хлористого натрия практически равно нулю.

Таким образом, проведенные исследования позволили выяснить некоторые моменты взаимного влияния компонентов, совместимость их во взрывчатых водонаполненных композициях и более обоснованно подойти к составлению рецептур.

Рис.4 (Анимация 3 кадра, 1 кадр в секунду, 10 повторов)
1) Гелекс Р-80 (d=350 мм);
Гелекс Р-100 (d=150-240 мм).
2) Гелекс 230 (d=32-70 мм);
Гелекс 420 (d=70-180 мм).
3) Гелекс 650 (d=32-90 мм).

1. ДОСЛІДЖЕННЯ РОЗЧИННОСТІ КОМПОНЕНТІВ МАТКОВОГО РОЗЧИНУ ВОДОНАПОВНЕНИХ ВИБУХОВИХ РЕЧОВИН
   Автори: Біда   Н.  Ю.,  Галіакберова  Ф.  Н. Матеріал розміщено у збірнику докладів: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/Збірка доповідей  VI Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т.2 - Донецьк: Дон НТУ, 2007. - 252с. (с.150-151)
   
   
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ВОДНОГЕЛЕВЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
   Авторы: Бида Н.Ю., Галиакберова Ф.Н., Манжос Ю.В.
   Источник: Наукові праці ДонНТУ. Серія: "Хімія і хімічна технологія", випуск 119(9), 2007-195с. (с.177-181)
   .

1. Возникла необходимость в создании водногелевого взрывчатого вещества IV класса  предохранительности для подрывания в шахтах опасных по газу и пыли.
2. Требуется проведение дополнительных исследований взаимного растворения аммиачной и кальциевой селитры с целью нахождения максимального значения их растворимости.
3. Не решена проблема подбора сенсибилизатора ВГВВ для увеличения чувствительности к первичному инициирующему импульсу.