Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)

Кафедра общей и физической химии

Реферат Химия промышленных взрывчатых веществ

Выполнил: Рахимгулов А.Р.

Проверил: доцент А.Б. Липин

Санкт-Петербург 2003

Содержание

1. Взрывчатые вещества (ВВ)

2. Требования к ВВ

3. По скорости взрывного превращения ВВ

4. По практическому применению

5. Инициирующие ВВ

6. Смесевые ВВ

7. Метательные ВВ

8. Процентный состав взрывчатого вещества

9. Определение объема, температуры и давления газов при взрыве заряда ВВ

1. Взрывчатые вещества (ВВ)

Взрывчатые вещества (ВВ) - индивидуальные химические соединения или механические смеси разных по своей природе веществ, способные под влиянием внешнего воздействия к самораспространяющемуся химическому превращению с образованием газообразных продуктов и выделением большого количества тепла, нагревающего их до высокой температуры.

Существует три вида взрывных превращений - это горение, взрыв, детонация. Горение - это процесс с передачей тепловой энергии от слоя к слою с выделением продуктов газообразования и скоростью протекания равной 10-20 металлов в секунду.

Взрыв характеризуется большей резко возрастающей скоростью взрывного превращения (100-10000м/с). Причиной взрыва могут быть удар, надкол, воспламенение.

2. Требования к ВВ

1.) Определенные пределы чувствительности к внешним воздействиям, обеспечение безопасности в обращении.

2.) Наибольшая возможность использования мощности взрыва для производства разрушительных действий.

3.) Достаточная стойкость - сохранение всех параметров при длительном хранении.

4.) Возможность механизации, и безопасность технологии снаряжения, и обеспечение контроля качества снаряжения.

5.) Обеспечение безопасности производства и дешевизна.

По составу ВВ: подразделяются на однокомпонентные (индивидуальные) химические соединения и механические смеси компонентов, вступающих между собой в реакцию при взрыве (смесевые ВВ).

В первую группу входят: тротил, тетрил, гексоген, октоген, гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца, нитрогликоль, динитрогликоль, нитроглицерин.

К смесевым принадлежат все наиболее типичные промышленные ВВ: аммоинты, детониты, диаммониты и водонаполненные ВВ.

3. По скорости взрывного превращения ВВ

1.) С быстрым горением;

2.) Взрыв;

3.) Детонация.

Для взрывчатых веществ характерны два режима химического превращения - детонация и горение.

При детонации реакция распространяется очень быстро в результате передачи энергии посредством ударной волны.

При горении распространение реакции обеспечивается передачей энергии к не прореагировавшему веществу в результате теплопроводимости. Скорость горения в значительно большей степени зависит от природы взрывчатого вещества, чем скорость детонации.

Горение при определенных условиях может переходить в детонацию. По условиям этих переходов взрывчатые вещества делятся на инициирующие взрывчатые вещества (первичные взрывчатые вещества), бризантные взрывчатые вещества (вторичные взрывчатые вещества) и пороха (метательные взрывчатые вещества).

Важнейшие представители индивидуальных взрывчатых веществ: из ароматических нитросоединений - тринитротолуол (тротил, тол), тринитрофенол и другие. Из нитроаминов - гексоген, актоген, тетрил; из нитроэфиров - нитроглицерин, целлюлозы нитраты; из солей неорганические кислоты - аммония нитрат, аммония перхлорат, свинца азид. Большинство применяемых взрывчатых веществ, представляют собой смеси (смесевые взрывчатые вещества), в качестве компонентов которых используют как взрывчатые, так невзрывчатые соединения. В последнем случае смеси содержат вещества, способные окисляться или горючее и окислитель. Примеры бризантных смесевых взрывчатых веществ: октоген или гексоген и тротил; динамиты - нитроглицерин, нитрогликоль и древесная мука; аммониты NH4NO3 и нитросоединения.

4. По практическому применению

1.) Инициирующие;

2.) Бризантные;

3.) Метательные (пороха);

4.) Пиротехнические составы.

5. Инициирующие ВВ

Инициирующие ВВ бывают двух типов: первичные и вторичные.

Первичные (гремучая ртуть) детонируют в небольших массах (доли грамма) от поджигания, удара.

Вторичные инициирующие (тетрил, гексоген) - более мощные, но менее чувствительные к механическим и тепловым воздействиям.

Они используются для передачи инициирующего импульса от первичных инициирующих ВВ - к бризантным ВВ и возбуждения в их заряда, устойчивой детонации. Они применяются в средствах инициирования (капсулях детонаторах, электродетонаторах). По химическому составу ВВ подразделяют на индивидуальные взрывчатые соединения и взрывчатые смеси.

K индивидуальным ВВ, применяемым во взрывном деле в чистом виде или в составе смесевых ВВ, относятся тротил, гексоген, тетрил, октоген, нитроглицерин, динитронафталин и некоторые другие.

В химическом отношении, индивидуальные ВВ - это органические соединения, содержащие нитрогруппы ONO₂ и NO₂. Обобщенно их называют нитросоединениями. К нитросоединениям относят вещества, в которых нитрогруппа присоединена к атому углерода (тротил, динитронафталин).

BВ в которых нитрогруппа присоединена к атому кислорода, называют нитроэфирами (нитроглицерин, нитрогликоли,ТЭН). Если нитрогруппа присоединена к атому азота - то вещества называют нитроминами (октоген, гексоген).

Бризантные ВВ:

Бризантные ВВ детонируют от взрыва инициирующих ВВ, обладают малой чувствительностью к внешним воздействиям, но большой мощностью. Они, как правило, применяются для снаряжения боеприпасов.

1-я группа - пониженной мощности (аммиачная селитра);

2-я группа - нормальной мощности (тротил, пластическая);

3-я группа - повышенной мощности (гексаген, ТЭН);

ТГ-40 = 60%тротил + 40%гексаген.

ТГА = тротил + гексаген + алюминиевая пудра.

МС - морская смесь.

6. Смесевые ВВ

Смесевые ВВ существуют двух основных типов. У первых составные части или компоненты смеси при взрыве реагируют между собой с выделением тепла. Обычно один из реагирующих компонентов имеет избыток кислорода и является окислителем (аммиачная селитра, перхлорат аммония и т.п.), a другой компонент служит горючим (целлюлоза, нефтепродукты, нитросоединения с недостатком кислорода, металлы и др.).Второй тип смесей содержит не реагирующие между собой компоненты, обладающие теми или иными специфическими свойствами, например пластифицирующими, флегматизирующей способностью и др.

7. Метательные ВВ

Метательные ВВ (пороха) чувствительные к воспламенению, форсу огня, обладают небольшой мощностью. Основным видом химических превращений является горение (дымный и бездымный пороха). Дымный порох - пираксилиновый механическая смесь 75%калиевой селитры + 10%сера + 15%древесный уголь. Бездымный порох - нитраты целлюлозы. Он применяются в огнепроводных шнурах, патронах-выбрасывателях, ГБ, ракетных и торпедных двигателях.

8. Процентный состав взрывчатого вещества

Теплота взрыва - одна из важнейших характеристик взрывчатого вещества, если рассматривать его, как источник энергии. Зная теплоту взрыва, можно рассчитать: температуру взрыва, давление продуктов взрыва и использовать её при составлении уравнений взрывчатых превращений и решении других задач. Если известен состав взрывчатого вещества, по методу Авакяна, можно рассчитать процентный состав взрывчатого вещества.

В теории взрывчатых веществ, приходится иметь дело с тепловыми эффектами: теплотой образования, теплотой сгорания и теплотой взрыва.

Теплота образования - количество тепла, которое выделяется или поглощается при образовании 1 моля вещества из простых веществ, при стандартных условиях. Теплота образования простых веществ, при стандартных условиях принимается равная нулю.

Теплота сгорания - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 моля вещества в среде чистого кислорода, приведенное к стандартным условиям в предложении, что образуются только продукты полного окисления. Под продуктами полного окисления подразумеваются высшие окислы. Однако в теории горения и взрыва предполагают, что продуктом полного окисления азота является N₂ и что сера S относится к окислительным элементам (продуктом её полного окисления считают H₂S).

Теплотой взрыва - количества тепла, которое выделяется при взрыве 1 моля вещества. Эту величину обычно используют для практического сравнения различных ВВ друг с другом и относят к 1 кг ВВ.

В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса, который формулируется следующим образом: тепловой эффект реакции Q_v или Q_p не зависит от пути, по которому она протекает, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.

Закон Гесса непосредственно следует из первого начала термодинамики и в общем виде может быть сформулирован следующим образом: тепловой эффект кругового процесса равен нулю.

Применительно к реакции взрывчатого превращения в соответствии с законом Гесса можно считать, что само ВВ - некоторое промежуточное состояние исходных элементов, а конечным их состоянием являются продукты взрыва. термохимический взрыв разрушительный детонация

Согласно закону Гесса теплота взрывчатого превращения равна разности между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования самого ВВ:

Q_взр = Q_{пв -} Q_обр,

где Q_взр - теплота взрыва,

Q_пв - теплота образования продуктов взрыва,

Q_обр - теплота образования взрывчатого вещества.

Весьма достоверные результаты в определении теплоты взрыва дает метод, разработанный Г.А. Авакяном, который позволяет рассчитать теплоту взрыва, не прибегая к написанию реакции взрывчатого превращения.

В основе метода лежит гипотеза, что интегральная функция теплоты образования продуктов взрыва является однозначной функцией кислородного коэффициента, А являющегося мерой насыщенности молекулы ВВ кислородом.

9. Определение объема, температуры и давления газов при взрыве заряда ВВ

Объем газов при взрыве определяется по реакции взрывчатого разложения ВВ на основе закона Авогадро, согласно которому объем, занимаемый одной грамм-молекулой различных газов при 0⁰ и давлении 1,01*10⁵Па, равен 22,42*10^-3м ³.

Объем газов, образующихся при взрыве 1 кг ВВ

где n - количество грамм-молекул газообразных продуктов взрыва;

m - количество грамм-молекул составных частей ВВ;

M - относительная молекулярная масса составных частей ВВ.

.

Температура взрыва

Под температурой взрыва понимают- "max"температуру, до которой нагреваются продукты взрыва за счет теплоты выделяющийся при взрывчатом разложении.

Cсуществуют два метода:

1. расчетный;

2. экспериментальный.

Основным методом определения температуры является расчетный метод.

В основе лежат следующие допущения:

1. Взрыв есть адиабатный процесс.

2. Теплота тратится только на нагрев продуктов разложения.

C_v= f(t)

Теплоемкость есть функция температуры, и вид этой функции может быть выражен с помощью степенного ряда.

Уравнение состояния продуктов взрыва для твердых ВВ

где р - давление ВВ, Па; V - объем продуктов взрыва, м ³; n - показатель политропы продуктов взрыва, зависящий от начальной плотности ВВ.

Давление детонационной волны (в точке Чепмена - Жуге) рассчитывается по формуле

где D - скорость детонации, м/с; p_д - давление, Па.

Формула скорости детонации, выраженная через показатель политропы n и теплоту взрыва при постоянном объеме Q_V (кДж/кг),

Полученная для газов, дает резко завышенные результаты для твердых ВВ. Поэтому для приближенной оценки скорости детонации можно воспользоваться выражением

где D_н, D_эт - скорости детонации нового и эталонного ВВ соответственно, м/с; Q_н, Q_эт - теплота взрыва нового и эталонно ВВ соответственно, кДж/кг.

В качестве эталонного ВВ примем ГРАММОНИТ 79/21, имеющий теплоту взрыва 4315,7 кДж/кг и скорость детонации 3600 м/с при плотности заряжания 1,0 т/м ³.

Определим, какую скорость детонации имел бы ГРАММОНИТ 79/21 при плотности заряда 1,3 т/м ³.

Определим скорость детонации данного в задаче ВВ:

Список литературы

1. Зуйков А.И. Промышленные взрывчатые вещества и средства взрыва ния, Тульский политехнический институт 1979г.

2. Карпунова Е.Г. Теория взрыва и взрывчатых веществ, учебное пособие, изд. ЛГИ 1989 г.

3. Дибров И.А. Химия промышленных взрывчатых веществ, учебное пособие Ленинградский горный институт 1985г.

4. Горст А.Г. Химия и технология взрывчатых веществ, Оборониздат., 1957г.

Размещено на Allbest.ru