Смесевые промышленные взрывчатые вещества

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский 

технологический университет»

(ФГБОУ ВПО КНИТУ)

Инженерный химико-технологический  институт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

 

По предмету: Теории быстропротекающих процессов

На тему: Смесевые промышленные взрывчатые вещества

 

 

 

Выполнил:

студент 4 курса Шакирова Р.Ф.

По специальности:

охрана окружающей среды и рациональное использование

природных ресурсов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань – 2014 г.

Содержание

  стр.

Введение………………………………………………………………………. ..3

1. Понятие о типах промышленных

взрывчатых веществ  ………………………………………………………

2. Основные типы промышленных

взрывчатых веществ………………………………………………………..

3. Промышленные взрывчатые вещества,

область применения…………………………………………………………

4. Принципы получения смесевых

взрывчатых веществ…………………………………………………………

Заключение …………………………………………………………………….22

Список использованной литературы ...…………………………………….23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В современной жизни  любого государства большое значение имеют энергонасыщенные материалы, или энергетические конденсированные системы.

Энергетические конденсированные системы (ЭКС) – это ракетные, артиллерийские, плазменные, лазерные и винтовочные пороха, смесевые ракетные твердые топлива, все виды взрывчатых веществ, пиротехнические средства и гидрореагирующие твердотопливные ком-позиции. ЭКС являются основой обороноспособности государства и оказывают влияние на экономику, на развитие науки и техники. Без ЭКС нет артиллерии, нет стрелкового оружия, нет основных видов боевых ракет, в том числе межконтинентальных, а без современного и перспективного оружия нет армии.

Энергетические конденсированные системы – это эффективный  источник энергии для техники и новых технологий. Специальные виды ЭКС позволили создать уникальные и весьма актуальные технологии. Так, на базе плазменных твердых ракетных топлив впервые в мире  
разработаны пороховые магнитные гидродинамические генераторы (МГД-генераторы) электрической энергии, которые позволяют вести поиск полезных ископаемых на больших глубинах, осуществлять долгосрочный прогноз землетрясений, исследовать строение земной коры на глубинах до 70 и более километров. Специальные градобойные ракеты и артиллерийские системы используются для борьбы с лесными пожарами и градом, стимулируют искусственное выпадение осадков.  
С помощью ЭКС проводится сварка не свариваемых классическими методами материалов, штамповка и резка металлов, танков и судов, упрочнение стальных конструкций, синтез алмазов, ультрадисперсных алмазов из углерода и многое другое. ЭКС являются опасными в производстве и эксплуатации.

По служебному использованию  и опасности ЭКС делятся на четыре группы: инициирующие взрывчатые вещества (ИВВ), бризантные (вторичные) ВВ (БВВ), метательные (пороха и смесевые ракетные твердые топлива) (МВВ) и пиротехнические составы (ПТС) [2]. Основными свойствами ЭКС, определяющими отнесение их к той или иной группе, являются чувствительность к внешним воздействиям (удару, трению, нагреву), к ударно-волновому импульсу, детонационная способность и склонность к переходу горения во взрыв и детонацию (ПГВ и ПГД).

Наиболее опасными являются ИВВ, так как они имеют наибольшую чувствительность к удару и трению, склонны к ПГВ на открытом воздухе даже в малых (менее 1 г) количествах.

Многие пиротехнические  составы приближаются по степени  опас-ности к ИВВ (особенно опасны мелкие изделия цветопламенных и  форсовых составов).

Бризантные ВВ способны взрываться, если они сосредоточены  в значительных количествах. Из них наиболее опасны гексоген, октоген, ТЭН, тетрил, менее опасны аммониты и водосодержащие ВВ, гелеобразные и эмульсионные ВВ.

Пороха и твердые  ракетные топлива считаются менее  опасными, многие из них устойчиво  горят при давлениях в десятки и сотни мегапаскалей, но вместе с тем обладают высокой воспламеняемостью, а ружейные, минометные и некоторые другие пороха способны к переходу горения во взрыв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Понятие о типах промышленных взрывчатых веществ

Взрывчатые вещества представляют собой индивидуальные со-единения или смеси, способные  к быстрому, самораспространяющемуся  химическому превращению (взрыву) с  образованием большого количества газов  и тепла. ВВ могут быть твердыми, жидкими и газо-образными.

Для взрыва характерны:

- большая скорость химического превращения (до 8–9 км/с);

- экзотермичность реакции (порядка 4180–7520 кДж/кг);

- образование большого количества газообразных продуктов (300-1000 л/кг);

- самораспространение реакции.

Невыполнение хотя бы одного из указанных условий исключает протекание взрыва.

Быстрое образование  больших объемов газов и нагрев последних за счет теплоты реакций  до высоких температур обусловливает внезапное развитие в месте взрыва больших давлений. Энергия сжатых газообразных продуктов взрыва является источником механической работы при различных видах применения взрывчатых веществ. В отличие от сгорания обычных топлив реакция взрыва ВВ протекает без участия кислорода воздуха и вследствие больших скоростей процесса позволяет получить в небольшом объеме огромные мощности.

Так, сгорание 1 кг угля требует  около 11 м3 воздуха, при этом выделяется приблизительно 33440 кДж. Сгорание (взрыв) 1 кг гексогена, занимающего объем 0,65 л, происходит за 0,00001 с и сопровождается выделением 5680 кДж, что соответствует мощности 500 млн кВт.

Такое химическое превращение  называют взрывчатым превращением (взрывом). В нем всегда наблюдается две стадии:

- первая – превращение скрытой химической энергии в энергию сжатого газа;

- вторая – расширение образовавшихся газообразных продуктов, которые и совершают работу.

По механизму распространения  и по скорости протекания химической реакции различают два вида взрывчатого  превращения: горение и взрыв (детонация).

Горение – относительно медленный процесс. Передача тепла идет от более прогретого слоя в глубину к менее прогретому слою путем теплопроводности. Скорость горения зависит от условий, при которых протекает химическая реакция. Например, при повышении давления скорость горения увеличивается. В некоторых случаях горение может перейти во взрыв.

Взрыв – скоротечный  процесс, протекающий со скоростью  до

9 км/с. Энергия при  взрыве передается образующейся  ударной волной – областью  сильно сжатого вещества (волной  сжатия).

Механизм взрыва можно  представить следующим образом. Взрывчатое превращение, возбужденное в первом слое ВВ посторон-ним возбудителем, резко сжимает второй (последующий) слой, то есть образует в нем ударную волну. Последняя вызывает взрывчатое пре-вращение в этом слое. Затем ударная волна достигает третьего слоя и также возбуждает в нем взрывчатые превращения, затем – четвертого и т.д. В процессе распространения энергия ударной волны уменьшается, это выражается в уменьшении силы сжатия от слоя к слою. Когда сжатие будет недостаточным, взрыв перейдет в горение. Однако возможен и другой случай. Энергия, выделяющаяся в результате взрывчатого превращения в очередном слое, достаточна для компенсации потери энергии в ударной волне при прохождении этого слоя. В таком случае взрыв переходит в детонацию.

Детонация – частный  случай взрыва, протекающего с постоянной скоростью (скоростью распространения  ударной волны) для данного вещества. Детонация не зависит от внешних  условий, и ее скорость распространения  является важным параметром взрывчатого вещества. Вид взрывчатого превращения заданного ВВ зависит от свойства вещества и от внешних условий. Например, взрывчатое вещество тротил в обычных условиях горит, если же он находится в закрытом объеме, то горение может перейти во взрыв и детонацию. Порох на открытом воздухе горит, но если зажечь пороховую пыль, то она может сдетонировать. Поэтому, независимо от назначения взрывчатых веществ и их чувствительности к различным импульсам, с ними следует обращаться осторожно, с обязательным выполнением требований техники безопасности.

 

 

6. Основные типы промышленных взрывчатых веществ

Все взрывчатые вещества по виду взрывчатого превращения, способности  к нему и применению делятся на следующие группы:

- инициирующие;

- бризантные;

- метательные;

- пиротехнические составы.

Инициирующие взрывчатые вещества

Для данной группы ВВ характерен вид взрывчатого превращения  – детонация. Они обладают высокой  чувствительностью к простым  начальным импульсам (удару, наколу, лучу огня, трению, электрическому разряду  и др.), которые вызывают детонацию. Инициирующие ВВ обычно используются для детонации других, менее чувствительных ВВ, поэтому они также называются первичными.

Инициирующие ВВ применяются  в капсюлях-воспламенителях и  капсюлях-детонаторах.

К указанной группе ВВ относятся:

- гремучая ртуть (ртутная соль гремучей кислоты) Hg(ONC)2;

- азид свинца (свинцовая соль азотистоводородной кислоты) Pb(N3)2;

- тринитрорезорцинат свинца C6H(NO2)3O2Pb•H2O и другие.

Бризантные взрывчатые вещества

Вид взрывчатого превращения  – детонация. Для данной группы веществ характерна малая чувствительность к простым начальным импульсам (удару, наколу, лучу огня и др.). Детонацию бризантных ВВ можно вызвать детонацией инициирующих ВВ. Поэтому бризантные ВВ также называются вторичными взрывчатыми веществами.

Бризантные ВВ применяются  для наполнения корпусов артиллерийских снарядов, мин, авиабомб, боевых частей реактивных снарядов и ракет.

К указанной группе ВВ относятся: нитроглицерин, октоген, гексоген, тротил, нитроцеллюлоза и многие другие.

Метательные взрывчатые вещества

Для данной группы ВВ характерен иной вид взрывчатого пре-вращения – горение. Горение возбуждается простым начальным импульсом  – лучом огня.

К метательным ВВ относятся  нитроцеллюлозные пороха (кордитные, сферические, баллиститные, пироксилиновые), дымный порох, твердые ракетные топлива.

Применяются метательные  ВВ в качестве зарядов в артиллерии, в стрелковом оружии и в ракетных двигателях.

Пиротехнические составы

Вид взрывчатого превращения  – горение. Горение пиротехнических  составов вызывается простым начальным импульсом – лучом огня.

Пиротехнические составы  применяются для получения необходимого пиротехнического эффекта: звука, цветного пламени или дыма и т.д. Используются пиротехнические составы для  снаряжения зажигательных и дымовых снарядов и мин, трассеров, сигнальных патронов, для демонстрации фейерверков. В соответствии с назначением пиротехнические составы могут быть осветительные, зажигательные, сигнальные, трассирующие и др.

 

 

7. Промышленные взрывчатые вещества, область применения

Взрывчатые вещества применяются в различных отраслях народного хозяйства [18, 19]. Их широко используют в горнорудной промышленности при вскрытии угольных пластов, месторождений полезных ископаемых, в строительстве при сооружении плотин и насыпей, прокладке авто- и железнодорожных магистралей, водных каналов, спрямлении русел рек, прокладке нефте- и газопроводов, в машиностроении и металлургии – штамповке и сварке и резании металлов, при тушении пожаров и других нужд. Рассмотрим некоторые области применения ВВ.

Добыча полезных ископаемых. Горнодобывающая промышленность длительный период была практически единственным объектом мирного использования ВВ. На добычу полезных ископаемых расходуется до 80–90 % ВВ. В настоящее время горные разработки без применения ВВ практически невозможны. Ежегодно взрывным способом отделяется от массива и дробится около 2 млрд кубометров горных пород.

Техника взрывных работ  заключается в следующем. В руде или угле пробуривают шпуры, которые  представляют собой горизонтальные, вертикальные, наклонные скважины длиной до 5 метров. Шпуры заряжают ВВ, закладывая или заливая его внутрь шпура, заряд забивают глиняными пробками, вставляют детонирующие устройства и производят взрыв.

Поскольку условия взрыва могут быть разнообразны (например, прочность залежей сильно колеблется, некоторые пласты насыщены водой, шахты опасны по пыли или газу и т.д.), используют несколько типов ПВВ. В последнее время наравне со штатными ПВВ используют пороховые заряды.

Применение взрывчатых веществ в сейсмической разведке. Сейсмическая разведка также является крупным потребителем ВВ.

С помощью сейсморазведки ведутся работы по поиску нефти, газа, угля, различных металлических руд, ведется поиск благоприятных точек для бурения, составляется прогноз землетрясений и т.д.

Сейсморазведка основана на различии в упругих свойствах  многочисленных горных пород, которое  приводит к тому, что скорость распространения  сейсмических волн различна. Чем выше упругость, тем выше скорость распространения  сейсмических волн, например, в граните она составляет около 6 км/с, а в песке 1,5 км/с. Эти скорости фиксируются сейсмографами, дающими информацию, позволяющую получить четкую картину расположения пластов, их мощности и со-става, глубины залегания.

Техника сейсмической разведки заключается в следующем.

В скважину небольшой  глубины опускают заряд ВВ и взрывают. Для заряжания обычно используют водоустойчивые ВВ. После того, как  приборы зарегистрируют упругие  волны, распространяющиеся в горных породах, операцию повторяют на расстоянии нескольких километров или сот метров от места первого взрыва.