CC BY
94
УДК 662.2
А. В. Аполенис, В. Э. Анников, Р. В. Графушин
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ДЕТОНАЦИЯ МОЩНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СОСТАВОВ ФЛЕГМАТИЗИРОВАННЫХ ГЕЛЕОБРАЗНЫМ РАСТВОРОМ ОКИСЛИТЕЛЕЙ
Investigation of detonation of water gel-systems that content conversion high explosives (HMX and manufactured phlegmatized RDX) extracted from ammunition was carried out. Gel-like base (phlegmatizer) of such systems is water solution of ammonium and sodium nitrates that thickens by poliacrylamide. The results of investigation allowed to determine the composition of water gel-like explosives on a base of military conversion high explosives that could be effective and safety ones at applying as mining explosives for different branches of industry.
В работе была исследована детонация гелеобразных водных растворов, содержащих конверсионные мощные взрывчатые вещества (A-IX-2 и октоген). Гелеобразная основа таких систем (флегматиза-тор) представляет собой водный раствор нитратов аммония и натрия, который желатинирован полиакри-ламидом. Результаты исследования позволяют определить рецептуры гелеобразных взрывчатых составов, содержащих конверсионные мощные взрывчатые вещества, которые могут быть эффективно и безопасно использоваться в различных отраслях промышленности в виде скважинных и шпуровых зарядов, а также в качестве промежуточных детонаторов для инициирования скважинных зарядов.
Для изучения детонации были выбраны флегматизирующие растворы, состав которых приведен в таблице 1. В качестве сенсибилизатора использовали заводские продукты: кристаллический октоген с размерами частиц около 250 мкм, флегматизиро-ванный октоген - окфол с размерами частиц 750 мкм и вещество A-IX-2 (250 мкм). Детонационную способность оценивали по предельному содержанию сенсибилизатора, обеспечивающего устойчивую детонацию в зарядах в стеклянных трубках диаметром 13-14 мм. О полноте детонации судили по деформации пластины-свидетеля. Результаты опытов приведены в табл. 1.
Таблица 1. Рецептуры флегматизирующего раствора и предельное содержание сенсибилизатора, обеспечивающее устойчивую детонацию составов
Наименование компонентов Содержание компонентов, масс. %
ФР-I ФР-II ФР-III ФР-IV ФР-V
Нитрат аммония 50 45 34 55,4 -
Нитрат натрия 20 15 12 18,5 -
Карбамид - 10 - - -
Нитрат метиламина - - 36 - -
Хлористый кальций - - - - 40,5
Вода 30 30 16 24,6 58,2
Полиакриламид 2,2 2,4 2 1,5 1,3
Плотность, г/см3 1,44 1,42 1,39 1,47 1,34
Сенсибилизатор Предельное содержание сенсибилизатора, обеспечивающее устойчивую детонацию, %
октоген 45 - - 35 -
окфол - - 40 45 50
А-1Х-2 35 35 - - -
Наибольшую детонационную способность имеют составы на основе ФР-Ш и IV, содержащие октоген и окфол. Устойчивая детонация этих составов получена при со-
держании октогена 35 %, окфола до 40 %. Наименьшей детонационной способностью обладают составы на основе ФР, содержащего раствор инертной соли.
Для составов на основе ФР-1 и II сенсибилизированных веществом Л-1Х-2 предельное содержание составило 35 %.
Для оценки влияния размера частиц октогена на детонационную способность составов заводской продукт со средним размером частиц 250 мкм растирали в деревянной ступке. Средний размер частиц получившегося образца составил 50 мкм. За критерий детонационной способности был принят критический диаметр детонации составов, содержащих 45 % сенсибилизатора. Результаты опытов приведены на рис. 1.
Состав на основе ФР-1 устойчиво детонировал в зарядах диаметром до 10,2 мм. В зарядах диаметром 9,2, 8,7 и 8,1 мм детонация не возбудилась. Для состава на основе ФР с карбамидом устойчивая детонация получена только в зарядах диаметром 12,4 и 12,9 мм. Осталась на прежнем уровне детонационная способность состава на основе ФР, содержащего НМА. Устойчивая детонация, также как и для состава на основе не-измельченного октогена, наблюдалась в зарядах диаметром 10,2 мм и больше.
окисл./250 мкм
мочев./250 мкм
НМА/250 мкм
окисл./50 мкм
мочев./50 мкм
НМА/50 мкм
окт оген, 45%
—у-•— —•—
— -Й—Й- — - — •-
-е-
-е—е-
10
11 с1, мм
12
13
14
8
9
Рис. 1. Влияние состава ФР и размера частиц сенсибилизатора на критический диаметр детонации
составов, содержащих 45 % октогена.
Таким образом, установлено, что изменение размера кристаллов сенсибилизатора в пределах 50-250 мкм практически не повлияло на детонационную способность составов.
Была изучена детонация составов, сенсибилизированных веществом Л-1Х-2, в виде кусочков (плотность 1,8 г/см3) с размером 8х8х5 мм. При использовании в зарядах А-1Х-2 в виде кусочков детонационная способность увеличилась. В составах на основе ФР-1, содержащих более 23 % Л-1Х-2, наблюдалась полная детонация. В опытах с составами на основе ФР-П полная детонация проходила в зарядах с содержанием Л-1Х-2 более 26 %, при снижении содержания сенсибилизатора до 25,5 % наблюдалось затухание детонации.
В работе было определено влияние содержания гелеобразного раствора окислителей на критический диаметр детонации Л-1Х-2 и октогена. Опыты проводили в стеклянных трубках различного диаметра. Результаты опытов представлены на рис. 2 и 3.
Критический диаметр детонации Л-1Х-2 (без гелеобразного раствора) равен 3,8 мм. При введении флегматизирующего раствора критический диаметр возрастает, достигая при содержании 40 % геля 6 мм, при 55 % критический диаметр возрастал до 14 мм, при содержании 60 % геля детонация не получена в зарядах диаметром 13 мм.
Для состава, содержащего 40 % октогена, устойчивая детонация получена в зарядах диаметром больше 15 мм. При увеличении содержания октогена детонационная
способность монотонно возрастает. Так, при содержании октогена 50 % устойчивая детонация наблюдалась в зарядах диаметром выше 9,5 мм. Для состава с 70 % октогена устойчивая детонация получена в зарядах диаметром 6,8 мм и больше. В зарядах диаметром 6,2 и 5,6 мм детонация прекратилась, пройдя расстояние 66 и 47 мм соответственно. В заряде диаметром 4,3 мм детонация не возбудилась.
содержание геля, %
Рис. 2. Влияние содержания гелеобразного раствора окислителей на критический
диаметр детонации A-IX-2.
содержание геля, %
Рис. 3. Влияние содержания гелеобразного раствора окислителей на критический
диаметр детонации октогена.
Для составов на основе ФР-1 и II, сенсибилизированных порошкообразным А-1Х-2 и виде кусочков была определена скорость детонации. Результаты опытов приведены в таблице 2 и 3. Скорость детонации составов, содержащих 35-50 % порошкообразного сенсибилизатора была ниже расчетной на 1000-1500 м/с независимо от рецептуры флегматизирующего раствора. При использовании сенсибилизатора в виде кусочков скорость детонации совпадает с расчетной или находится слегка выше. Следует отметить, что в этом случае заряд представляет собой систему, в которой кусочки А-1Х-2, любой размер которых в 3 - 4 раза больше критического диаметра детонации, соприкасаются друг с другом. Мы предполагаем, что детонация проходит по кусочкам сенсибилизатора и не реагируют с ФР в зоне, определяющей скорость детонации.
В работе была определена ударно-волновая чувствительность составов на основе ФР-1, сенсибилизированных веществом А-1Х-2. Опыты проводили в стальных трубах с
внутренним диаметром 10 мм, с толщиной стенок 13 мм. В верхней части трубы имелось расширение диаметром 28 мм, глубиной 13 мм, куда вставляли инициатор. Между инициатором и основным зарядом находилась прокладка из плексигласа толщиной 3 мм.
Таблица 2. Скорость детонации составов на основе ФР-!, сенсибилизированных A-IX-2
Содержание А-1Х-2, % Оболочка заряда порошок кусочки Dрасч., м/с
P, г/см3 Dэксп., м/с P, г/см3 Dэксп., м/с
50 Стекло 1,48 5600 - - 7090
50 Стекло 1,47 5750 - - -
50 Стекло 1,46 5770 - - -
42 Стекло 1,40 5000 1,48 6850 6710
42 Стекло 1,40 4900 1,49 7100 -
42 Стекло 1,39 5220 1,40 7400 -
35 Стекло 1,34 4160 - - -
50 Сталь - 5800 - - -
50 Сталь - 6000 - - -
45 Сталь - - - 7160 -
43 Сталь - - - 6550 -
Таблица 3. Скорость детонации составов на основе ФР-П, сенсибилизированных А-1Х-2
Содержание А-1Х-2, % Оболочка заряда порошок кусочки Dрасч., м/с
р, г/см3 Dэксп., м/с р, г/см3 Dэксп., м/с
50 Стекло 1,44 5600 - - 6920
50 Стекло 1,43 5850 - - 6880
50 Стекло 1,44 5830 - - 6920
40 Стекло 1,37 5070 1,50 7500 6550
40 Стекло - - 1,55 7420 -
50 Сталь - 6000 - - -
50 Сталь - 5950 - - -
200 -150 -
20 30 40 50 60
Оссшсйвшау
Рис. 4. Зависимость влияния содержания ФР-1 на ударно-волновую чувствительность (давление инициирования) составов на основе А-1Х-2.
Для инициирования заряда использовали смесь гексогена (размер частиц 5 мкм) с хлоридом натрия (размер частиц 200-250 мкм). Изменение содержания в смеси инертной добавки позволяло менять скорость детонации и соответственно давление в детонационной волне. Состав набивали (с помощью пуансона) в стеклянные трубки диаметром 10-11 мм, длиной 53-55 мм.
О результате детонации судили по разрушению стальной трубы. Результаты опытов приведены на рис. 4. Расчет давления инициирования Р производился по результатам работы [2].
Для состава, содержащего 60 % ФР, не было получено детонации при инициировании смесью с 15 % гексогена. При инициировании данного состава шашкой из А-К-1 плотностью 1,65 г/см3, массой 1,5 г детонация прошла полностью. Для состава, содержащего 40 % ФР в 4-х опытах были получены отказы детонации при инициировании смесью, содержащей 15 % гексогена. При инициировании гексогеном без №С1 в 2-х опытах наблюдалась детонация данного состава. Для состава с 20 % ФР в 4-х опытах была получена детонация при использовании смеси с содержанием инертной добавки 15 и 60 %. Дальнейшее увеличение содержания хлорида натрия до 80 и 90 % привело соответственно к затуханию и отказу детонации.
На основании полученных экспериментальных данных, могут быть предложены рецептуры водосодержащих взрывчатых составов для использования в горной и других отраслях промышленности.
Список литературы
1. Анников, В.Э. Изучение детонации алюминий содержащих водногелевых взрывчатых ве-ществ/В.Э.Анников, Б.Н.Кондриков, Н.П.Смагин, Л.П.Парфенов, Л.М.Шабалина// Вопросы теории взрывчатых веществ.-М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 1974, т. 83.- С.147-153.
2. Бабайцев, И.В. Давление детонации смесей взрывчатых веществ с инертной добавкой/ И.В.Бабайцев, Ю.Н.Панарин, В.Ф.Тышевич//Взрывное дело. Сб. № 72/29.-М.: Недра, 1973.- С. 20-24.
УДК 541.183.03: 661.183.8
И.П. Байдаченко, А.А. Понамарев, И.А. Козлов, В.В. Серегин Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ТРИНИТРОТОЛУОЛА НА ВЫСОКОПОРИСТЫХ ПАЛЛАДИЙ-НАНЕСЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
Trinitrotoluene adsorption from solutions on new high-porous cellular palladium-containing catalysts was investigated. Isotherms of trinitrotoluene adsorption that are well described by Lengmur's equation were received. The maximal filling degree of a surface was 3.42- 10-7 mole/g.
Исследована адсорбция тринитротолуола из растворов на высокопористых ячеистых палладий содержащих катализаторах. Получены изотермы адсорбции тринитротолуола, которые хорошо описываются уравнением Ленгмюра. Максимальная степень заполнения поверхности составила 3.4210-7 моль/г.
Известно, что для получения констант скоростей реакций восстановления водородом нитросоединений на катализаторе необходимо знать количество реагентов на его поверхности [1]. Каталитические процессы восстановления различных нитросоединений, в том числе и тринитротолуола (далее ТНТ), водородом, как правило, проводят в
