Развитие аммиачно-селитренных ВВ С.К.Кунедил, Г.М.Духовная КазНТУ им.К.И.Сатпаева, г.Алматы, Казахстан

Развитие аммиачно-селитренных ВВ
С.К.Кунедил, Г.М.Духовная
КазНТУ им.К.И.Сатпаева, г.Алматы, Казахстан
Взрывчатые вещества (ВВ)- химические соединения или смеси таких соединений,
которые под воздействием определенных внешних воздействий способны к быстрому,
саморазвивающемуся химическому превращению в большое количество газов.
Взрыв сродни горению обычных горючих веществ (уголь, дрова), но отличается от
простого горения тем, что этот процесс происходит очень быстро, в тысячные и
десятитысячные доли секунды. Для ВВ характерны два режима химического превращения
-детонация и горение.
При взрывчатом превращении типа горения, передача энергии от одного слоя
вещества к другому происходит путем теплопроводности. Взрыв типа горения характерен
для пороха. Процесс образования газов происходит достаточно медленно. Благодаря
этому, при взрыве пороха в замкнутом пространстве происходит отбойка блочного камня
Детонация-это слово (оно происходит от латинского detonare – прогреметь) означает
химическое превращение взрывчатого вещества, которое сопровождается выделением
энергии и распространением волны по веществу со сверхзвуковой скоростью(6-7 тыс. м. в
секунду).. Химическая реакция возбуждается интенсивной ударной волной, образующей
передний фронт детонационной волны. В этом случае газы образуются очень быстро,
давление возрастает мгновенно до очень больших величин. Давление во фронте ударной
волны составляет десятки тысяч мегапаскалей (сотни тысяч атмосфер), чем и объясняется
огромное разрушающее действие подобных процессов. Энергия, выделяемая в зоне
химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне.
Cкорость детонации — одна из важнейших характеристик взрывчатого вещества. Для
твердых взрывчаток она колеблется от 1,2 км/с до 9 км/с. Чем выше скорость детонации,
тем выше давление в зоне уплотнения и эффективность действия взрыва.
Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры были запатентованы в 1867
году, но по причине высокой гигроскопичности долго не применялись. Дело сдвинулось
с мертвой точки лишь после развития производства минеральных удобрений, когда
были найдены эффективные способы предотвращения слеживаемости селитры.
Большое количество открытых в XIX веке взрывчатых веществ, содержащих азот
(мелинит, тротил, нитроманнит, пентрит, гексоген), требовало большого количества
азотной кислоты. Это подвигло немецких химиков на разработку технологии связывания
атмосферного азота, что, в свою очередь, дало возможность получать взрывчатку без
участия минеральных и ископаемых видов сырья
Аммиачная селитра, служащая основой взрывчатых композитов, в буквальном
смысле вырабатывается из воздуха и воды по методу Габера (того самого Фрица Габера,
который известен как создатель химического оружия). Взрывчатые вещества на основе
аммиачной селитры (аммониты и аммоналы) произвели переворот в промышленном
взрывном деле. Они оказались не только очень мощными, но и исключительно
дешевыми.
Таким образом, горнодобывающая и строительная промышленность получила
дешевую взрывчатку
В середине XX века в США распространились композиты из аммиачной селитры и
дизельного топлива, а затем были получены водонаполненные смеси, хорошо
подходящие для взрывов в глубоких вертикальных скважинах. В настоящее время
список применяемых в мире индивидуальных и композитных взрывчатых веществ
насчитывает сотни наименований.
К аммиачно-селитренным взрывчатым веществам относится большая группа
взрывчатых веществ, создаваемых на основе аммиачной селитры. Все они относятся к
бризантным взрывчатым веществам пониженной мощности. Т.е., если сравнивать с
тротилом, то считается. что все они процентов на 25 слабее тротила. Однако это не вполне
так. По бризантности аммиачноселитренные ВВ как правило мало в чем уступают
тротилу, а по фугасности превышают тротил, причем некоторые из них весьма
значительно.
Широко распространенными ВВ являются соединения на основе аммиачной селитры
и горючего, в которых селитра является окислителем. Горючее может быть как
взрывчатое, так и не взрывчатое. Классифицируются ВВ следующим образом:
- аммониты, содержащие в качестве горючего взрывчатые соединения (тротил);
- динамоны – вещества содержащие АС и невзрывчатые горючие добавки (древесную
муку и др.);
- аммоналы – аммиачно-селитренные ВВ, водержащие алюминий.
В настоящее время наиболее широкое применение получили смесевые
аммиачно-селитренные ВВ (СВВ), аммоналы и акватолы.
Еще в 1993 и 1998 годах постановлением коллегии Госгортехнадзора Республики
Казахстан простейшие ВВ – гранулиты Э и ЭТ были допущены к постоянному
применению на дневной поверхности и в подземных рудниках, неопасных по взрыву газа
и пыли. Гранулиты на основе обратных водомасляных эмульсий (ВМЭ) впервые
разработаны в КазНТУ. Гранулиты Э и ЭТ предстваляют собой смесь гранулированной
аммиачной селитры с ВМЭ, обладают стабильностью состава и высокой безопасностью
производства и применения. ВМЭ не является взрывчатым веществом, ее можно получать,
используя обычные (серийно-выпускаемые) смесители.
Безопасные санитарно-гигиенические условия в подземных условиях, эффективность
взрывных работ, а также количество, образующихся при взрыве ядовитых газов находятся
в прямой зависимости от стабильности состава применяемых ВВ. Миграция жидкого
топлива, вынос частиц твердого горючего при пневмозаряжании приводят к нарушению
соотношения компонентов, обеспечивающих нелевой кислородный баланс и
максимальную энергию взрываю Отклонение от нулевого кислородного баланса в составе
ВВ способствует образованию большого количества ядовитых газов, ухудшает
экологическую обстановку в местах разработки и снижает эффективность взрывных
работ.
Эта неоднородность приводит к нарушению стабильности состава ВВ во время
хранения, транспортирования, заряжания и нахождения в шпуре (скважине).
В связи с вышеизложенным, нами был проведен обзор литературных данных по
возможным способам повышения стабильности простейших аммиачно-селитренных
составов. В результате анализа нами разработана схема, представленная на рисунке, и
отражающая основные способы повышения стабильности простейших
аммиачно-селитренных ВВ.
Как видно из данных рисунка, все способы классифицированы на 4 группы, каждая из
которых включает в себя определенные технологические операции- введение
специальных добавок или другие приемы, повышающие стабильность
многокомпанентных смесевых ВВ. Представленная работа актуальна, так как согласно
межгосударственной комплексной программе обеспечения взрывчатыми материалами
горнодобывающей промышленности Республики Казахстан определено широкое
внедрение простейших аммиачно-селитренных ВВ, изготавливаемых на стационарных
пунктах непосредственно на горных предприятиях.
Литература
1.
2.
3.
4.
http://mines.h1.ru/bach.html
http://bse.chemport.ru/vzryvchatye_veschestva.shtml
http://www.lki.ru/text.php?id=6332
Б.Н.Кутузов. Разрушение горных пород взрывомю М.:Недра. 1994.
5. Б.Н.Кутузов. Г.А.Нишпач. Технология и безопасность изготовления и
применения взрывчатых веществ на горных предприятиях. М.:МГГУ,
2001.
6. Горный журнал. М.:Изд.дом Руда и металлы. 2010, № 3-12.
7. Горный журнал Казахстана. Алматы, 2009. № 1-10.