CC BY
9ческая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел.(факс) (3854) 305937.
Ильясов Дмитрий Сергеевич, младший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН), [email protected], ул. Социалистическая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел. (3854) 301980.
Казанцев Игорь Владимирович, научный сотрудник лаборатории синтеза высокоэнергетических соединений Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем
УДК 622.235
химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН), [email protected], ул. Социалистическая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел (3854) 30-19-80.
Аверин Артем Александрович, начальник бригады оис-4 ОАО «ФНПЦ «Алтай», arawia@mail. ш, (3854) 301774, 659322, Алтайский край, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1.
Шатный Михаил Васильевич, начальник лаборатории 105 ОАО «ФНПЦ «Алтай», post@frpc. secna.ru, (3854) 301832, 659322, Алтайский край, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1.
ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ЭМУЛЬСИОННЫХ МАТРИЦ НА ОСНОВЕ ЛУЧШИХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ЭМУЛЬГАТОРОВ
Е.А. Петров, А.А. Казаков, П.Г. Тамбиев, А.Е. Франк
Приведены сравнительные результаты исследований по эмульгирующей способности эмульгаторов марок РЭМ-2 (Россия), СПАН-80 (Китай), П (Казахстан). Оценивались микроструктура, электроемкость, жизнеспособность, термическая стабильность эмульсионных матриц. Лучшие результаты получены на эмульгаторе РЭМ-2.
Ключевые слова: эмульсионная матрица, ВВ, эмульгатор, электроемкость, жизнеспособность, микроструктура, термическая стабильность, эмульгирующая способность.
Эмульсионные промышленные ВВ прочно вошли в практику взрывных работ во всех горнодобывающих странах и с успехом используются уже более 25 лет [1,2,3]. Эмульсионная структура с наноразмерной пленкой горючего на высокодисперсных частицах насыщенного раствора окислителя обеспечивает ВВ высокие взрывчатые и водоустойчивые характеристики, низкую чувствительность к механическим и тепловым воздействиям. При этом взрывчатые и физико - механические характеристики эмульсионных матриц (ЭМ) во многом определяются составом эмульгатора, применяемого при их производстве.
В данной работе исследовались физико - механические характеристики ЭМ типа «по-рэмит», полученных на лучших эмульгаторах производства России, Казахстана, Китая. Применялись эмульгаторы следующих марок:
- полимерный марки РЭМ-2, ТУ 7511903631-93 (Россия);
- пигментный марки «П» СТ ТОО 38441379-01-2006 (Казахстан);
- полимерный марки СПАН-80 (Китай). Оценивались следующие физико
- механические характеристики ЭМ:
- микроструктура - методом оптической микроскопии при увеличении в 400 раз;
- электроемкость - по методике ГосНИИ «Кристалл» при комнатной температуре [4];
- жизнеспособность - по изменению электроемкости при комнатной температуре после циклических нагружений «тепло - холод» [4];
- термическая стабильность - методом дифференциального термогравиметрического анализа на термоанализаторе
DTG-60 фирмы «SHUMADZU». Эмульсионные матрицы готовились в лабораторном смесителе при температуре 80 °С с применением двухъярусной мешалки турбинного типа. Скорость вращения 3000 об/ мин. Составы ЭМ и результаты исследований по электроемкости приведены в табл.1 Маркировка составов приведена в соответствии с маркой применяемого эмульгатора.
Таблица 1
Составы и электроемкость
Содержание компонента,% СПАН СПАНВ РЭМ П ПВ П10,5 ПВ10,5
Аммиачная селитра 79 79 79 79 79 77 76,5
Вода 14 13,5 14 14 13,5 12,5 12,5
Воск - 0,5 - - 0,5 - 0.5
Эмульгатор 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,25 2,25
Диз. топливо 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 8,25 8,25
Электро -емкость, пФ 280 144 142 280 180 150 127
Таблица 2 - Жизнеспособность ЭМ
Количество циклов Электроемкость, пФ
СПАНВ РЭМ ПВ П10,5 ПВ10,5
0 144 142 180 150 127
1 175 150 208 190 136
2 232 156 230 210 139
3 259 180 290 328 164
4 300 180 300 350 164
5 300 170 336 360 156
6 285 168 380 360 155
При равных составах и условиях эксперимента лучшие результаты по электроемкости получены на РЭМ. В этих условиях требуемое качество ЭМ на СПАН и П не достигается, так как полученные значения электроемкости превышают предельное значение 250 пФ. При добавлении воска, повышающего эмульгирующую способность эмульгатора, электроемкость СПАНВ примерно сравнялась с электроемкостью РЭМ и несколько улучшилась для П. Результаты по электроемкости согласуются с оптическими исследованиями микроструктуры ЭМ (рис. 1 - 4). Наиболее крупнодисперсная структура получается на П. При добавлении воска в состав снижается размер частиц эмульсии и, как следствие, снижается ее электроемкость. При увеличении в составе П эмульгатора и горючей фазы, электроемкость П10,5 сравнялась со значениями для СПАНВ и при дальнейшем добавлении воска (ПВ10,5) достигает качества РЭМ. Аналогичная картина наблюдается для результатов по жизнеспособности ЭМ (табл. 2). РЭМ выдерживает не менее 6 циклов, что соответствует примерно 6 месяцам гарантийного срока хранения ВВ. Живучесть СПАНВ и ПВ не превышает двух циклов и повышается при увеличении содержания эмульгатора или горючей фазы в составе ЭМ.
Результаты исследования термической стабильности показали следующее. При нагревании до 500 °С основная потеря массы для всех образцов, связанная с химическим взаимодействием компонентов ЭМ наблюдается в диапазоне 200 °С с максимумом тепловыделения при 240 °С. На начальной стадии нагрева до 200 °С, где потеря массы образцов
обусловлена испарением воды и дизельного топлива, имеются различия. Потеря массы выше в образцах более низкого качества, т.е. в ЭМ, имеющих более высокую электроемкость и крупнозернистую структуру. Так, потеря массы для РЭМ составляет 10 %, а для П - 18%.
ВЫВОДЫ
Исследования по эмульгирующей способности эмульгаторов П, РЭМ, СПАН -80 показали, что в равных условиях эксперимента более высокие физико - механические характеристики и качество ЭМ достигается на РЭМ. Для достижения такого же качества ЭМ на СПАН и П необходимо повысить содержание эмульгатора или горючей фазы в составе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соснин В.А. Мировые тенденции развития промышленных взрывчатых веществ. // Взрывное дело. - № 107/64. - М. - 2012. - С. 107-121.
2. Тамбиев Г.И., Ольшанский Е.Н. Развитие производства промышленных ВВ и их применение в НПП «Интеррин». // Взрывное дело. - № 98/55. -М. - 2007. - С. 192-203.
3. Ильин . В.П, Валешний С.И., Соснин В.А. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества в России // Взрывное дело. - №108/65. - М. - 2012. - С. 174-190.
4. Колганов Е.В., Соснин В.А. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества // Дзержинск, Нижегородской обл., Издательство ГосНИИ « Кристалл». - 2009. - 592 с.
Петров Евгений Анатольевич, д.т.н., начальник 34 отдела, Открытое акционерное общество «Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (ОАО «ФНПЦ «Алтай»), г. Бийск, ул. Социалистическая, 1, 659322, E-mail: [email protected], т. (3854)305922
Казаков Александр Алексеевич, ведущий инженер 34 отдела Открытого акционерного общества «Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (ОАО «ФНПЦ «Алтай»), г Бийск, ул. Социалистическая, 1, 659322, Е-mail: post@frpc. secna.ru, т. (3854)301437
Тамбиев Петр Геннадьевич, к.т.н., зам. гене-
рального директора ТОО «Научно-производственное предприятие «Интеррин», г Алматы, Республика Казахстан, пр-кт Абая,191, тел.(727)3765301. E-mail: [email protected]
Франк Александр Александрович, ведущий инженер ТОО «Научно-производственное предприятие «Интеррин», г Алматы, Республика Казахстан,
УДК 544.772.3:519.87
ИСПАРЕНИЕ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВНЕШНИХ УСЛОВИЯХ
О.Б. Кудряшова, А.А. Антонникова, Н.В. Коровина,Б.И. Ворожцов
В работе рассматривается испарение водных аэрозолей с характерными размерами частиц, порядка единиц микрометров и менее в различных внешних условиях (влажности и температуре окружающей среды). Физико-математическая модель испарения учитывает зависимость этого процесса от размера частиц, их физико-химических свойств и параметров окружающей среды. Приводятся экспериментальные результаты, полученные с помощью оптических методов измерений дисперсных параметров и концентрации водных аэрозолей.
Ключевые слова: мелкодисперсный водный аэрозоль, распределение частиц по размерам, испарение.
ВВЕДЕНИЕ
Аэрозоли на основе воды и водных растворов находят широкое применение при пожаротушении, осаждении дымов и пылей, в медицине (ингаляции, дезинфекция) и т.д. Особенно большой интерес вызывают мелкодисперсные аэрозоли. В частности, при ингаляции наибольший терапевтический эффект оказывают аэрозоли с диаметром частиц, меньше микрометра. При этом важным практическим вопросом является время «жизни» таких аэрозолей, поскольку чем меньше размер капли, тем быстрее она испаряется благодаря более развитому тепломассообмену с ее поверхности.
Цель данной работы - экспериментальное исследование испарения водных аэрозолей при различных внешних условиях: влажности и температуре окружающей среды. При этом измерялись дисперсные параметры и концентрация капель аэрозоля в зависимости от времени.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Для проведения исследований влияния температуры и влажности дисперсной среды на эволюцию параметров жидко-капельного аэрозоля была использована испытательная климатическая камера (рисунок 1).
Создание положительной избыточной
температуры в камере осуществляется при помощи нагрева и вентиляции. В качестве нагревательного элемента выступает электрический калорифер мощностью 4,5 Вт. Воздухообмен в камере осуществляется системой вентиляции на базе канального вентилятора с производительностью 400 м3/ч, а также при помощи испарителя системы охлаждения. Измерение и регулирование температуры осуществляется блоком управления систем вентиляции и кондиционирования NED ACE222 с контроллером Siemens RLU2xx.
Рисунок 1 - Блок-схема климатической испытательной камеры (размеры на рисунке приведены в мм)
