Помимо пробы Гесса на практике используют методы испытаний бризантности ВВ с использованием баллистического маятника (экспериментальное значение импульса рассчитывается по измеренному отклонению маятника).
Бризантность промышленных ВВ исследуют путем дробления кубиков горной породы (после взрыва разрушенная горная порода подвергается ситовому анализу – определяют выход зерен размером 5– 7 мм).
Рис.16. Схема к определению бризантности по пробе Гесса (а):
1 – огнепроводный шнур; 2 – капсюль детонатор; 3 – заряд испытуемого ВВ (50 г); 4 – бумажная оболочка; 5 – стальная пластина; 6 – свинцовый столбик; 7 – металлическая плита; (б) – свинцовый столбик после обжатия.
3. Общая классификация промышленных
взрывчатых веществ и их характеристика
3.1 Классификация промышленных взрывчатых веществ
Начиная с XIX-XX веков (появление первых бризантных взрывчатых веществ (далее ВВ)) в химической промышленности началась разработка и производство широкого сортамента различных взрывчатых веществ. Далеко не все из них получили промышленное применение, некоторые рассматриваются только с теоретических позиций, а некоторые из-за высокой токсичности и других недостатков выведены в настоящее время из эксплуатации. Существует целый ряд ВВ, которые применяются только в военном деле. Многие ВВ широко используются в горном деле, в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Наибольшее количество промышленных ВВ (около 90%) используется в горном деле при добыче полезных ископаемых. Поэтому, не смотря на то, что взрыв освоил десятки профессий, в первую очередь, он является неотъемлемым атрибутом профессии горного профиля.
Все промышленные ВВ можно разделить на два основных класса:
а) взрывчатые химические соединения;
б) взрывчатые смеси.
Взрывчатые химические соединения - это относительно неустойчивые химические системы, способные под влиянием внешних воздействий к быстрым экзотермическим превращениям (реакции с выделением тепла), в результате которых происходит разрыв химических связей как между молекулами, так и между атомами в молекулах и последующая рекомбинация свободных атомов или ионов в термодинамически устойчивые новые соединения (молекулы газа, твердые ультрадисперсные углеродсодержащие частицы - алмаз, графит и др.). В этой группе большинство ВВ представляют собой кислородсодержащие органические соединения, способные к частичному или полному внутримолекулярному горению. Неустойчивость взрывчатых химических соединений, согласно Вант-Гоффу, обуславливается присутствием в их молекулах метастабильных атомных комплексов, например, групп С≡С в производных ацетилена, N=N в азидах, N=C в солях гремучей кислоты, N=О в нитросоединениях, С–О в перекисях и озонидах, О–Cl в хлоратах и перхлоратах и др.
Указанные группы придают соответствующим ВВ и соединениям
взрывчатые свойства за счёт того, что некоторые из них (N=О, С–О и О–Cl) содержат несвязанный с горючим свободный кислород, который вступает в химическую реакцию с горючими компонентами со значительным выделением теплоты. Другие группы с неустойчивыми химическими связями (С≡С, N=N, N=C) дастаточно легко распадаются. Взрывчатые вещества этой группы называют еще индивидуальными. К ним относятся: азид серебра, азид свинца, гексоген, гремучая ртуть, дина, нитроглицерин, нитроксилин, нирогликоль, октоген, тротил, тенерес, тетрил, тэн и др.
Взрывчатые смеси - это такие системы, которые состоят, минимум, из двух компонентов, не связанных химически между собой. Один из компонентов, как правило, является веществом, богатым кислородом, а второй - состоит преимущественно из горючих элементов, при этом не содержит кислород, либо содержит, но в количестве недостаточном для полного внутримолекулярного окисления. Такие смеси представляют собой газообразные, жидкие, твердые или гетерогенные системы. Примеры: газообразные системы - смесь метана с воздухом (рудничный газ); жидкие - смесь горючих компонентов (бензол, толуол) с окислителями (азотная кислота, тетранитрометан); твёрдые - смесь основного компонента (например, аммиачной селитры) с горючими (тротил, динитробензол и др.) - к таким системам относятся пороха; гетерогенные системы (2-х и более фазные) - смесь аммиачной селитры с нефтяным маслом, дизельным топливом, аэрозоли, пылегазовая смесь и т.п.
К современным промышленным ВВ предъявляется ряд требований, среди которых главными являются:
достаточная мощность, которая обеспечивает необходимую механическую работу;
простота и безопасность при изготовлении;
удобство и безопасность в обращении;
постоянство свойств при длительном хранении и применении;
безотказность действия при достаточном инициирующем импульсе;
технически и экономически доступные в изготовлении.
Для применения в условиях подземной добычи полезных ископаемых к отдельным группам ВВ предъявляются следующие дополнительные требования:
образование минимального количества ядовитых газов;
безопасность применения в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли.
По способу возбуждения взрывчатого превращения взрывчатые вещества и взрывчатые системы условно разделяют на:
- первичные инициирующие;
- вторичные инициирующие.
В соответствии с областями применения ВВ делят на:
- инициирующие (ИВВ);
- бризантные или дробящие (БВВ);
- метательные (пороха и ракетные топлива);
- пиротехнические составы.
3.2 Характеристика промышленных взрывчатых веществ
3.2.1 Инициирующие взрывчатые вещества
Инициирующие ВВ применяются в качестве возбуждения детонации в зарядах БВВ. Отличительные свойства ИВВ от других бризантных ВВ состоят в их способности детонировать под влиянием незначительных тепловых (луч огня) или механических (удар, трение, накол) внешних воздействий, т.е. обладают чрезвычайно высокой чувствительностью к механическим воздействиям. Вещества этой группы характеризуются весьма малым временем роста скорости взрывчатого превращения от начала возбуждения до стационарной детонации. У азида свинца, например, период ускорения процесса практически отсутствует, т.е. процесс независимо от размеров заряда сразу же протекает в форме детонации.
Инициирующие взрывчатые вещества (далее ИВВ) преимущественно используют в средствах инициирования – капсюлях-детонаторах (КД), электродетонаторах (ЭД). К этой группе относят:
1. Cоли тяжелых металлов гремучей кислоты (фульминаты): гремучая ртуть – Hg(ONC)2, гремучее серебро – AgONC.
2. Cоли азотистоводородной кислоты (азиды): азид свинца – Pb(N3)2, азид серебра – AgN3.
Некоторые органические азиды: циануртриазид – C3N3(N3)3.
3. Соли тяжелых металлов стифниновой кислоты: тринитрорезорцинат свинца (ТНРС).
4. Карбиды тяжелых металлов (ацетилениды): ацетиленид серебра.
5. Галоидные соединения азота.
6. Некоторые нитроароматические диазосоединения.
Эти вещества называют первичными инициирующими или первичными ВВ.
В последнее время разработаны и получены инициирующие ВВ нового класса, основным свойством которых является очень высокая чувствительность к химическому превращению в детонационной форме при воздействии лазерного излучения определенной длины волны. По сравнению с азидом свинца чувствительность некоторых новых ИВВ выше почти в 100 раз. Однако чувствительность к тепловым и механическим воздействиям практически соответствует аналогичным характеристикам тэна. Некоторые из них взрываются только при действии лазерного луча. Такие взрывчатые вещества могут быть использованы как первичные в оптических детонаторах (ОД), либо как обычные бризантные ВВ при проведении специальных взрывных работ; в табл.2 представлены некоторые ВВ этого класса.
