Лекции №16,17: Основы химии промышленных взрывчатых веществ

Взрывчатыми веществами (ВВ) называют химические соединения или их смеси, которые способны к быстрой химической реакции, сопровождающейся выделением большого количества тепла и образованием газов. Реакция распространяется по заряду за счет передачи энергии от слоя к слою с помощью процессов тепломассообмена (горение) либо ударной волны (детонация). Скорость горения различных ВВ изменяется в пределах 10^-4-10² м/с, скорость детонации – 10³-10⁴ м/с.

В взрывном деле и военной технике широко используют твердые и жидкие (конденсированные), а также водонаполненные ВВ, преимущество которых состоит в существенной концентрации энергии в единице объёма. При взрыве помимо высоких скоростей процесса достигается огромная мощность (например, 1кг гексогена, занимающий объём 0,6 л, выделяет при взрыве 5,4 МДж за 10^-5 с или 500 ГВт – т.е. в десятки раз больше, нежели мощность крупнейшей электростанции). Газы при взрыве не успевают выйти за пределы объёма, занимаемого ВВ, их температура достигает нескольких тысяч градусов, а давление 10 ГПа. Резко расширяясь, сжатый газ наносит взрывной удар по окружающей среде.

Все ВВ классифицируют: а) по области применения (рис.2); б) по химической природе (составу) (рис.3); в) по степени безопасности и санитарии (рис.1), а также по другим характеристикам.

Рис.1 Классификация ВВ по степени безопасности и санитарии.

Рис.2 Классификация ВВ по области применения.

Рис.3 Классификация ВВ по химическому составу (природе).

Инициирующие ВВ легко взрываются от простых видов внешнего воздействия (пламени, трения, искры) и способны приводить к детонации бризантных ВВ. К важнейшим инициирующим ВВ относят гремучую ртуть Hg(CNO)₂, азид свинца Pb(N₃)₂, тринитрорезорцинат свинца С₆НPbO₂(NO₂)₃·Н₂О, тетразен C₂Н₈ОN₁₀.

Бризантные ВВ являются вторичными ВВ, т.к. для их детонации необходим взрыв какого-либо инициирующего (первичного) ВВ. Без взрывателя не детонируют, а после воспламенения сгорают даже без доступа воздуха. Примеры: нитроглицерин C₃H₅(ONO₂)₃, нитродигликоль C₄H₈О(ONO₂)₂, ксилил C₈H₇(NО₂)₃, пикриновая кислота C₆H₂(NО₂)₃OH.

Фугасные или метательные ВВ (пороха) применяются для дробления пород на крупные куски и блоки, перемещения больших объёмов без дробления, сообщения пуле или снаряду движения в канале ствола оружия, а также в качестве топлива реактивных твердотопливных снарядов и ракет и для передачи огневого импульса в огнепроводных (бикфордовых шнурах). Примеры: механические смеси – дымный или чёрный порох (состав: 70-80% KNO₃, 10-15% С и 10-15% S); коллоидные пороха – пироксилин C₂₄H₂₉N₁₁O₄₂.

Пиротехнические смеси – применяют для изготовления осветительных, трассирующих, сигнальных, дымовых, зажигательных и воспламенительных составов. Это механические смеси из окислителей и горючих веществ с добавками, сообщающими составам специальные свойства: окрашивание пламени, образование цветного дыма, воспламенение горючих объектов, уменьшение чувствительности смесей (флегматизаторы), скрепление частиц при прессовании (цементаторы) и т.д.

Индивидуальные ВВ подразделяют на следующие классы:

Рис.4 Основные классы индивидуальных ВВ.