Энергетические конденсированные системы краткий энциклопедический словарь. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Результаты исследования и их обсуждение

1

Исследование механизма безгазового горения сложных многослойных композиций с легкоплавким инертным компонентом, представляющих собой электрохимические системы, является новой и актуальной задачей, как для создания новых резервных источников тока, так и для получения методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) композитов различного назначения. В данной работе проведено измерение удельного тепловыделения при горении энергетических конденсированных систем (ЭКС) типа Zr-CuO-LiF и Zr-BaCrO4-LiF. Эксперименты проводились на быстродействующем калориметре сжигания БКС-3. Особенностью БКС-3 является возможность ускорить процесс измерения удельной энергии сгорания за счет предварительного подогрева калориметрической бомбы в печи блока управления. В результате проведенных экспериментов установлено, что удельное тепловыделение при горении катодной ЭКС Zr-CuO-LiF составляет 2654,849 Дж/г, а анодной – 4208,771 Дж/г. Удельное тепловыделение при горении высокотемпературного гальванического элемента, составленного из анодной и катодной композиций, составляет 3518,720 Дж/г. С помощью компьютерной программы «THERMO-ISMAN» проведен термодинамический анализ, рассчитаны адиабатическая температура горения, состав равновесного продукта взаимодействия в энергетических конденсированных системах и соотношение объемов исходных и конечных продуктов. Полученные экспериментальные результаты могут найти применение в технологии производства пиротехнических источников тока, а также в создании новых, перспективных композиций ЭКС.

энергетические конденсированные системы (ЭКС)

пиротехнический источник тока (ПИТ)

удельное тепловыделение

калориметр сжигания

1. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В., Нерсесян М.Д., Мержанов А.Г. Электрохимические явления в процессах самораспростаняющегося высокотемпературного синтеза // ДАН. – 1996. – Т. 351, № 6. – С. 780–782.

2. Филимонов И.А., Кидин Н.И. Высотемпературный синтез горением: генерация внутренних и воздействие внешних электромагнитных полей // ФГВ. – 2005. – Т. 41, № 6. – С. 34–53.

3. Морозов Ю.Г., Кузнецов М.В., Белоусова О.В. Генерация электрических потенциалов при гетерогенном горении в системах, содержащих химические элементы VI группы // Химическая физика. – 2009. – Т. 28, № 10. – С. 58–64.

4. Chemicallly driven carbon-nanotube-guided thermopower waves. Wonjoon Choi, Seunghyun Hong, Joel T. Abrahamson, Jae-Hee Han, Changsik Song, Nitish Nair, Seunghyun Baik, Michael S. Strano // Nature Materials. – 2010. – V. 9. – P. 423–429.

5. Просянюк В.В., Суворов И.С., Сигейкин Г.И., Куликов А.В. Пиротехнические источники тока – новый класс устройств резервной электроэнергетики // Российский химический журнал. – 2006. – Т. L, № 5. – C. 113–119.

6. Варёных Н.М., Емельянов В.Н., Просянюк В.В., Суворов И.С. Пиротехнический источник электрического тока // Патент РФ № 2320053, МПК Н01М 4/66; Н01М 6/36. Опубликовано 20.03.2008. – Бюлл. № 8.

7. Баринов В.Ю., Вадченко С.Г., Щукин А.С., Просянюк В.В., Суворов И.С., Гильберт С.В. Экспериментальное исследование горения трёхслойных конденсированных систем (Zr + CuO + LiF) – (LiF) – (Zr + BaCrO4 + LiF) // Успехи современной науки. – 2016. – Т. 11, № 6. – С. 7–12.

Прямое преобразование химической энергии, выделяющейся при горении гетерогенных конденсированных систем, в электрическую является одной из актуальных задач современной науки. Это определяет необходимость проведения экспериментальных и теоретических исследований процессов, протекающих при горении.

В работе было показано, что при горении ряда гетерогенных конденсированных систем происходит генерация электрического сигнала. В процессе прохождения фронта горения осуществлялась регистрация разности потенциалов между двумя металлическими электродами, погруженными в порошковую смесь. Было обнаружено, что в зависимости от состава системы возникает электрический сигнал трех типов: положительный, отрицательный и биполярный. Возникновение электрического сигнала в процессе горения получило название «ЭДС горения». Авторы считают, что горение в изученных системах происходит по механизму окислительно-восстановительных реакций с участием различных ионов, как исходных реагентов, так и промежуточных продуктов. Имеющие место при этом ионизационные процессы приводят к появлению электростатических полей в горящих системах с конденсированными продуктами реакции. Изучено поведение фронтально горящих гетерогенных систем, содержащих хром, молибден и вольфрам, применяемых для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза сложных оксидных материалов. Обнаружено, что максимальные значения электродвижущей силы, возникающей между фронтом волны горения и продуктами синтеза, могут достигать 2 В и определяются в основном химическим составом исходной шихты.

К настоящему времени опубликован ряд работ (теоретических и экспериментальных), посвященных исследованию электрических явлений, возникающих в процессе горения различных ЭКС . Опубликованные работы не дают однозначной трактовки механизма возникновения ЭДС в процессе распространения волны горения.

Возникновение электрического импульса при горении гетерогенных порошковых смесей легло в основу создания нового класса резервных источников тока - пиротехнического источника тока (ПИТ) . ПИТ являются устройствами прямого преобразования химической энергии энергетических конденсированных систем в электрическую и представляют собой высокотемпературные резервные источники электрического тока одноразового действия, предназначенные для работы в режиме ожидания. Они получили широкое применение для автономного задействования и питания бортовой аппаратуры, приборов и устройств, исполнительных механизмов и систем управления (реле, микроэлектродвигатели и т.д.). ПИТ имеют долгий срок службы (20-25 лет), малые габаритные размеры и вес, не требуют никакого сервисного обслуживания в течение всего срока службы, прекрасно сохраняют работоспособность при температурах от -70 до +70 °С. В работе приведены электрические характеристики батарей высокотемпературных гальванических элементов (ВГЭ), выполненных из разнородных гетерогенных систем. Батарея, состоящая из двух и более ВГЭ, является пиротехническим источником тока.

В работе проведено исследование закономерностей горения трехслойных ЭКС типа (Zr + CuO + LiF)-LiF-(Zr + BaCrO4 + LiF), применяемых в качестве электрохимических систем в пиротехнических источниках тока (ПИТ). Проведенные эксперименты показали, что нарастание амплитуды до максимального значения происходит за время 0,2 с, а её максимальное значение составляет ~ 1,5 В, длительность сигнала на полуширине при этом составляет ~ 1,1 с. После достижения максимального значения величина сигнала экспоненциально уменьшается практически до нуля.

Наличие металлов, обладающих электронной проводимостью в продуктах горения анода и катода, контактирующих непосредственно, а также оксида одновалентной меди, обладающего полупроводниковыми свойствами, обусловливают уменьшение электрического сопротивления продуктов сгорания ЭКС, а также импульсный характер электрического сигнала - быстрый (~ 0,2 с) подъём напряжения до максимального значения и практически экспоненциальное падение напряжения до минимального значения.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что при горении двухслойных ЭКС протекают электрохимические реакции, приводящие к генерированию импульсных электрических сигналов.

Материалы и методы исследования

Исходные образцы представляли собой полоски «пиротехнической асбестовой бумаги», полученные вакуумным осаждением водных взвесей соответствующих составов с асбестом. В данных ЭКС цирконий обеспечивает высокотемпературное горение тонких гетерогенных систем при интенсивном отводе тепла из зоны горения, оксид меди CuO - активный катодный окислитель, который применяют в тепловых источниках тока. Хромат бария BaCrO4 - тонкодисперсный малогазовый окислитель. Фторид лития LiF - материал, применяемый в резервных источниках тока в качестве электролита. Площадь удельной поверхности измельчённого тонкодисперсного порошка оксида меди составляет 2400 см2/г при среднем размере частиц 4 мкм, фторида лития - 2300 см2/г и 11 мкм, циркония - 2000 см2/г и 4 мкм, бария хромовокислого - 6000 см2/г при среднем размере частиц 2 мкм. В качестве минерального связующего вещества в электродах из ЭКС применяли хризотиловый асбест (волокнистый гидросиликат магния) с теоретической формулой 3МgО·2SiO2·2Н2О с толщиной волокон 0,01-0,1 мм и длиной ~ 0,2-4 мм. Применение асбеста в данных ЭКС обеспечивает минимальный объём газообразных продуктов горения и технологическую возможность получения плоских пластин толщиной ~ 0,5 мм, которые формовали вакуумным осаждением водной взвеси компонентов на фильтровальную бумагу. При этом происходит образование структуры, подобной бумаге или тонкому шиферу. Из полученных пластин для проведений экспериментальных исследований вырезали образцы необходимой формы в виде дисков диаметром 10 мм.

Эксперименты по измерению удельного тепловыделения ЭКС Zr-CuO-LiF и Zr-BaCrO4-LiF проводили на быстродействующем калориметре сжигания БКС-3. Калориметр БКС-3 предназначен для измерения энергии сгорания твердого топлива по ГОСТ 147-95, жидкого топлива по ГОСТ 21261-91 и газообразного топлива по ГОСТ 10061-78, а также теплоты окисления и горения при различных физико-химических процессах.

Принцип работы калориметра основан на измерении количества энергии, выделяющейся в калориметрической бомбе, помещенной в измерительную ячейку БКС, путем интегрирования теплового потока, идущего от измерительной ячейки к массивному блоку (пассивному термостату). Особенностью БКС-3 является возможность ускорить процесс измерения удельной энергии сгорания за счет предварительного подогрева калориметрической бомбы в печи блока управления.

Навеска исследуемого вещества помещают в бомбу и заправляют кислородом. Предварительно бомбу необходимо подогреть в печи до температуры до 31 °С, т.е. на 2-3 °С выше рабочей температуры калориметра. Далее бомбу размещают в измерительной ячейке калориметра, после чего начинается процесс измерения. При этом после спада теплового потока от нагретой в печи калориметрической бомбы до заданного уровня, при котором спад принимает регулярный характер, автоматически поджигается вещество посредством подачи тока в спираль поджига, находящуюся в контакте с веществом внутри бомбы. Одновременно начинается интегрирование сигнала, пропорционального тепловому потоку от сгорания вещества. Сигнал сначала возрастает до своей максимальной величины, затем спадает до ранее упомянутого заданного уровня. При этом интегрирование заканчивается и на мониторе отображается численное значение измеренной теплоты.

Удельная энергия сгорания топлива определяется по формуле

Qуд = Qизм/m,

где Qуд - удельная энергия сгорания, Дж/г;

Qизм - измеренное количество энергии сгорания, Дж;

m - масса образца топлива, г.

Для каждого состава проводилась серия измерений, состоящая из 10 экспериментов. На рисунке представлен типичный вид экспериментальной зависимости сигнала при горении высокотемпературного гальванического элемента, сложенного из двух лент состава (Zr + CuO + LiF)-(Zr + BaCrO4 + LiF). Пунктирной горизонтальной линией на рисунке отмечен момент поджига исследуемого состава.

Типичный вид экспериментальной зависимости сигнала калориметра при горении высокотемпературного гальванического элемента, сложенного из двух лент состава (Zr + CuO + LiF)-(Zr + BaCrO4 + LiF)

Термодинамический анализ проводится в предположении отсутствия теплопотерь (адиабатический режим) и формирования равновесного конечного продукта. Расчет адиабатической температуры горения основан на равенстве энтальпий исходных реагентов при начальной температуре (Т0) и конечных продуктов при температуре горения (Tad). Термодинамический анализ является универсальным, так как не зависит от механизма химического взаимодействия. Расчёты проводили с помощью компьютерной программы Thermo-ISMAN. Данная программа позволяет рассчитывать адиабатическую температуру горения и равновесный фазовый состав конечного продукта.

Температуру горения измеряли с помощью вольфрам-рениевых термопар ВР5-20 диаметром 200 мкм.

Результаты исследования и их обсуждение

Проведенный термодинамический анализ показал, что основными продуктами горения ВГЭ являются одновалентный оксид меди и оксид циркония, что согласуется с данными РФА. Рассчитанная адиабатическая температура составляет 1490 К, что несколько выше измеренной экспериментально (1380 К) вследствие теплопотерь. Таким образом, отдельные компоненты и продукты сгорания системы, в том числе и электролит LiF (температура плавления составляет ≈ 850 °С), находятся в расплавленном состоянии, что минимизирует внутреннее сопротивление ВГЭ.

В результате проведенных измерений установлено, что удельная теплота сгорания ЭКС Zr-CuO-LiF составляет 2,69 кДж/г, а для ЭКС Zr-BaCrO4-LiF 4,31 кДж/г. Удельная теплота сгорания ВГЭ составила 3,52 кДж/г. Результаты измерений удельного тепловыделения при горении анодного, катодного состава и ВГЭ представлены в таблице. Установлено, что для катодного состава Zr-CuO-LiF величина удельного тепловыделения Qср составляет 2654,85 Дж/г, для анодного состава Zr-BaCrO4-LiF 4208,77 Дж/г, а для ВГЭ 3518,72 Дж/г. Полученный результат можно объяснить тем фактом, что содержание горючего (циркония) в анодной ЭКС выше, чем в катодной.

Результаты измерения удельного тепловыделения при горении ВГЭ (Zr-CuO-LiF) + (Zr-BaCrO4-LiF)

							(Zr-CuO-LiF) + (Zr-BaCrO4-LiF)
Qср = 2654,849 Дж/г				Qср = 4208,771 Дж/г			Qср = 3518,720 Дж/г

Необходимо отметить, что исследование механизма безгазового горения сложных многослойных композиций с легкоплавким инертным компонентом, представляющих собой электрохимические системы, является новой и актуальной задачей, как для создания новых резервных источников тока, так и для получения методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) композитов различного назначения. Создание и разработка подобных источников тока направлена не на получение дешевой электроэнергии или дешевой замены существующих источников тока, а на питание бортовых систем объектов, стоимость которых находится вне экономических расчетов.

Полученные экспериментальные результаты могут найти применение в технологии производства пиротехнических источников тока, а также в создании новых, перспективных композиций ЭКС.

Заключение

С помощью калориметра сжигания БКС-3 проведено экспериментальное исследование тепловыделения при горении энергетических конденсированных систем Zr-CuO-LiF и Zr-BaCrO4-LiF. В результате проведенных экспериментов установлено, что удельное тепловыделение при горении катодной ЭКС Zr-CuO-LiF составляет 2654,849 Дж/г, а анодной - 4208,771 Дж/г. Удельное тепловыделение при горении высокотемпературного гальванического элемента, составленного из анодной и катодной композиций, составляет 3518,720 Дж/г. Проведен термодинамический анализ, рассчитаны адиабатическая температура и равновесный фазовый состав конечного продукта. Установлено, что температура горения ЭКС, измеренная с помощью термопар, ниже расчетной из-за теплопотерь.

Библиографическая ссылка

Баринов В.Ю., Машкинов Л.Б. ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ ПРИ ГОРЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ ZR-CUO-LIF И ZR-BACRO4-LIF // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 1. – С. 21-24;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12058 (дата обращения: 10.09.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 8 страницы из PDF

Инициирование зарядов осуществляется от детоцттрутощего шнура или детонатора. Заряды нс образуют микротрещин в камне даже при непосредственном контакте заряда с породой, надежно дстонируют в обводненных условиях, эластичны при отрицательных тсмпсратурах. Анд еееа к нте ий Оснааные текннческие карактернетнкн аарядоа марок ВША Здернбес А.А. Физика уирочнепия н сварки взрывом. — Ноаоснбирск: Паука, !972.— 188 сл Негредое ЛХ.А Хапрааленнос рззруыенис горкык пород ззрыаом. — С..петербург: Изд-ао петербургского университета, 1992.

— Ш5 с. Г. Н. Куцее со АНД~ННВН К9РНТйЙИЯ (Ае) — отноцгсиис характерных размеров дефекта оплошности заряда твердого топлива, пороха или ВВ и ширины зоньг горения. Характсрнзует «сопротивление» заряда проникновению горения в его дефекты. Предельное условие нормального горения дефектных и пористых зарядов Ае > А„„р Критическое значение А„составляет от 2 (СРТТ) до 10 (пироксилин) при среднем значении порядка б.

° Велеса А, Ф„Боболев В К„Крогнкое А.Н., Сулимов А А., Чуйео С В. Переезд горения кондепсирозаппык систем ао азрыа. — Ыл Наука, 1973. -292 с. С.В. Чудно Антфнцнн с1«Н19 ПРедсгавлЯет собой бесцветные кристаллы, растворяющиеся в горячем бензоле, трудно — в спирте и эфире. В пиротехнических составах применяется технический (сырой) А., являющийся смесью А. с его гомологами (фенантрепом и карбазолом) и содержащий 12 — 16% антрацснового масла. Температура вспышки сырого А. 150 — 1б0"С. Сырой А.

применяется в дымовых составах черного и белого цвета. Недостатком сырого А, является расслоение компонентов, что вызывает необходимость перед применением производить перемешивапие (усредненно, перелопачивапие). Составы на таком А. обладагот недостаточными сыпучестью и физической с габильностью, поэтому в последнее время при разработке аэрозолсобразутоших составов, составов ИК-излучения, твердых топлив пиротехнического типа используют химически чистый А, Ф.Н.Медянки 37 Лпт 1спотеопсе ваздейетеве Антронореннои вовдействни внерритнчвскнк кондвнснронаннмх систеМ (Эйч,) — воздействие человеческих факторов на изменение н саморазвитие природных обьектов и явлений, К числу таких факторов человеческой деятельности, оказывающих существенное влияние на окружающую природную среду, относятся производство, эксплуатация, использование по прямому назначению, ликвидация н утилизация энергетических конденсированных систем — твердых топлив (ТТ), порохов, ВВ и пиротехнических составов.

Серьезную экологическую опасность, обусловленную АВ, представляют исходныс компоненты ЭКС, промстоки, выбросы, технологические отходы н, особенно, продукты сгорания н взрыва (ПС и ПВ), образующиеся при проведении испытаний и пусков, ликвидации твердотопливных ракет н уничтожении зарядов, выслуживших гарантийные сроки. Токсичность многих штатных и перспективных компонентов ЗКС по своему физиологическому воздействию на организм человека находится на уровне ряда отравляющих веществ (табл.)). При этом нх содержание в производственных отходах может быть достаточно высоким (табл.2).

таб Ка ~ Характсрпстпка токспвпоств компопептов ЭКС Tаблвча 2 Содержанке токсптпык продуктов в промстоках, обрааующпхсп прп пропвводстас в лпквпдакпп зарядов ЭКС Лпстнленнд се со а Основную опасность для окружакнцсй природной среды и человека представляют хлористый водород и Лругис галогснсодсржа1ние соединения. Наряду с токсическим воздействием, галогснсодсржандие соединения оказывают разрупга~ощсс воздействие на озонный слой земной атмосферы, особенно прн пусках ракет.

Помимо хлористого водорода, имеются болыпис ограничения и на другнс продукты сгорания, в частности, на оксид алюминия, который является мутагеном. Другой продукт горения — оксид углерода представляет рсальнук> опасность в ближних зонах места подрыва, пуска нли испытания, так как на удалении, в процессе разбавления атмосфернгям воздухом, происходит снижение его концентрации до допустимых пределов. При сжигании зарядов ЭКС при пониженных давлениях (без соплового блока) достаточно высокими являются концентрации хлора. Токсические свойства некоторых продуктов сгорания представлены в табл.3.

т.сна~ у Предельно допустнмме конпентраппн некоторых продуктов стораннн ЭКС ° Роодерс гт.Ф. прнродопольаоааное. словарь-спраночннк.— мл мысль, $990; Беснамавное П П., Кровов КХЛ Предельно допустньсьм конпснтрапнн химических веществ в окружающей среде. -Лл Хамид, 1995, В, Ю. ьуелешко Ацетииеиид серебра (карбззд «еребра1 С2А)т 2. мол. масса 239,о, Т „.„- 200"С, теплота разложения 293 ккал/кг (1226 кДж/кг). Очень чувствителен к удару. Получают ЛС, пропуская (барботнруя) ацетилен чсрсз аммначпый раствор азотпокислого Гитетилеяилы серебра. В иейтралыюй или слабокислой среде образуется смешанная соль А89С7 ° АйНОз — инициирующее ВВ, мол.

масса 400,7, Т „около 220"С, расширснис в бомбе Трауцля 138 см, теплота 3 взрыва 451 икал,хкг (1888 кДж,"кг), скорость детонации 2250 и,"с при плотности 2,51 гу"сма и 4450 м~"с при плотности 5,36 гУсхсЗ. Ииицнир)нищая способность больше, чем у гремучей ртути. На практике в качестве ИВВ нс применяется. ° йагил.7.И. Химия я техиологля ияиииируююях взрывчатых всжеств. Ь1, 1975. И й.Петвисхяо,тбт1.Илююия АвветввяевНДЫ-соли ацетилена (НС в СН), слабой кислоты с рК 25, образующиеся при действии щелочных и щелочноземельпых металлов (при нагревании или в жидком аммиаке) или мсталлоорганических соединений с замещением одного или двух атомов водорода; С7Н7 + М ~ НС7М+ Н С7НЗ + Мтс -+ НС7М+ ВН А.

металлов 1 н 11 групп энергично взаимодейству~от с водой, рсгенерируя ацетилен, часто используются в органическом синтезе для введения ацетиленовой группы. Соли двухвалентной ртути, одповалентной меди, галогениды алюминия, золота, хрома, серсбра прясосдиняются к ацетилену, образуя комплсксьг С7Н7 + МХ -в С7Н7 МХ Многие комплексныс голи обладают взрывчатыми свойствами. Дизамещснпые взрывчатыс А. (СитСз, А87С7) получают при действии на ацетилен аммиачных растворов солей этих металлов. Образование красного осадка СцтСз используется лля анализа ацетилена. а Вагит ХИ. Химия и тесиолотяя жчициирую~цих взрывчатых ве~иеств.

— Ь1„!975. И.В, Иелиитяий, М.Л.Илюшия АзрозоаеобразуговЗие состава| для воздействия на вереохваяцвеаные облака и туманы. Одни, нз способов прсдотврапгения града и вызывания осадков является введение в переохлаждсннос облако аэрозоля веществ (реагснтов), являюп1ихгя центрами нуклсацпи паров воды. Аэрозоль моясно создавать различными методами, по наиболее предпочтительным считается сжигание пиротехнических составов в различного рода генераторах. Существуют два типа пнротехничсских составов, образующих при горении аэрозоль реагснта, В первом типе рсагепт вводится в состав и виде порошка. В результате сгорания состава он возгоняется, образуя аэрозоль.

Во втором типе составов рсагспт получается в процессе горения. В России предпочтение отдается первому типу составов. В качествс реагепта используется А81, который в большинстве составов Лз озоззоо зз зииис иожз от шзитис составы возгоияется за счет сгораиия термической смеси на основе перхлората аммония. При этом высокий выход активных частиц (АЧ) достигается при горении составов с резко отрицательным кислородным балансом (КВ) при температуре продуктов сгорания порядка 2200 К.

Основным требованием к составам является обеспечение максималь- ного выхода АЧ (неменее5 1012 ч,~г) при температуретумаиа минус 10"С. Для обеспсчсиия такого выхода первоначально вводили в состав до 50 — 00% Ай!. Современные составь1 содержат 2% Ая1. Показана возможность разработки составов с содержанием Ай1 порядка 0,4%. При использовании в качестве термической основы эпергстически выгодных азотсодержащих соедипсиий (азидопситои, питраты целлюлозы) высокий выход АЧ наблюдается при КБ состава, близком к нулевому.

Это позволяет применять такие составы одновременно в качестве источника АЧ и топлива, обеспечивая экологическую чистоту продуктов сгорания. Ф П. Иостзиии Азрозолвобраз рющме во1варот)(взащме составы— мпогокомпопентпые композиции с полимерной связкой, содержащие горючее, которым, как правило, является связка, окислитель и ингибитор горсиия, диспергируемый и активируемый в процессе гореиия композиции.

В качестве иигибиторов, обрыватощих цепные реакции горения углеродио-водородиых материалов (реакции СО+ 02 и Н2 + Оз), используются соединения элементов 1 группы (с наимсиьщим электронным потенциалом иоиизации). В силу экономических, технических и экологических причин предпочтение отдастся соединениям калия и, в первую очередь, кислородосодержащим (Коз, КС1Ол). Выбор полимерной связки определяется технологией изготовлеиия АПС: по тсхпологии баллиститньтх ракетных топлив изготавливаются составы иа основе пластифицированпой иитроцеллюлозы (НЦ), по технологиям смесевого РТ и пиротехпичесхих составов — в качестве связки использутотся термореактивные смолы (фснольные, эпоксидные). При компоновке АПС учитывают следующие важные требования: — содержание ингибитора при условии сохранения удовлетворительпьтх технологических, физико-химических, механических и внутрибаллистических характеристик должно быть максимальным; — ингибитор перед вводом в состав должеп подвергаться измельчепию, причем степень измельчсния должка быть максимально возможиой, по крайней морс < 2 мкм; Лз зол»об аз юнтао пажа о твынис состаВЫ Состав, свойства ПТ-50.2 ПТ.4 ПАС.47 Типа СБК Состав СЗПТ ПАС-47М (СКТВ НИИПХ («Эпотос») «Технолог») Химсостав, % масс.: 3! -65 55-90 47 (кмо + " В~НОЗ) Нитрат калия 16-35 38-39 ерхлорат калил Ннтроцеллюлоза 17,5 12,5 !8-30 10-45 Фенолформзлъленлная смола и лр.

Жуков Б.П. (ред)

Настоящий однотомный представляет собой многоплановое справочное издание по энергетическим конденсированным системам (ЭКС) Целью выпуска впервые в России такого словаря является обеспечение исследователей и конструкторов из различных отраслей науки и техники необходимыми сведениями по научно техническому потенциал}" и исходными данными для обоснования и проведения проектных оценок при применении ЭКС в энергетических установках и устройствах различного типа и назначенияВ Словаре с использованием современных терминологических понятий даны научно-технические определения основных классов ЭКС порохов для артиллерии и стрелкового оружия, твердых ракетных и плазменных топлив, пиротехнических составов, взрывчатых веществ и взрывчатых смесей Приведены энергетические, баллистаческие, эксплуатационные и некоторые другие характеристики ЭКС; изложена метоДолоГия проведения исследований по созданию и разработке ЭКС и другим основным научным направлениям -химии взрывчатых веществ и полимеров, теории горения и детонации, баллистике, основам проектирования ЭКС, приведены результаты анализа по состоянию и уровню научно-технического развития, указываются области и объекты применения ЭКС в оборонной технике и народном хозяйстве ракетные двигатели, газогенераторы, аккумуляторы давления, МГД-генераторы, генераторы огнетушащего аэрозоля, специальные патроны, другие энергетические установки, фейерверки и т д"

The file will be sent to your email address. It may take up to 1-5 minutes before you receive it.

The file will be sent to your Kindle account. It may takes up to 1-5 minutes before you received it.
Please note you"ve to add our email [email protected] to approved e-mail addresses. Read more .

You can write a book review and share your experiences. Other readers will always be interested in your opinion of the books you"ve read. Whether you"ve loved the book or not, if you give your honest and detailed thoughts then people will find new books that are right for them.

КРАТКИЙ ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ Под редакцией академика Б.П.Жукова Издание второе, исправленное Москва «Янус-К» 2000 О Основана >Л > в 1724 году «ЛС Светлой палшти павших в "Великой Отечественной войне 1941-1945 г. посвлщаетсл Редакционная к> Главный редактор-Б П Жуков - академик РАН Зам.главного редактора - В Ф Жилин д х н, РХТУ им Д И Менделеева Ученый секретарь -Л А Гаврилова-к т н, ФЦДТ «Союз» Члены редколлегии А П Денисюк -д т н, академик РАРАН, Е Ф Жегров-д т н, ФЦДТ «Союз», В Б Жуков-к ф -м н., академик AT, Б И Ларионов-д т п., ФЦДТ «Союз», Ю М Лотменцев-д.т н, РХТУ им Д И Менделеева, Б В Мацеевич-к т н, ФГУП КНИИМ, Ю М Милехин-чл -корр РАРАН, Ю М Михайлов-д х н, ИПХФ РАН, В М Меркулов-к т н, ФЦДТ «Союз», Ф П Мадякин-д т н, ЮТУ, Н В Обезьяев- к т н, чл.-корр РАРАН, А П Ситнов -генерал-полковник, ак РАРАН, В А Тартаковский - академик РАН, ИОХ РАН, В Е Фортов-академик РАН, ОИВТ РАН, М А Фиошина-д т н, РХТУ им Д И Менделеева, Ю В Фролов -д ф м н, ИХФ РАН Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедиче ский словарь/ Под ред Б П Жукова Изд 2 е, исправл -М Янус К, 2000 596 с ISBN 5-8037-0031-2 Настоящий однотомный «Краткий энциклопедический словарь» представляет собой многоплановое справочное издание по энергетическим конденсированным систе мам (ЭКС) Целью выпуска впервые в России такого словаря является обеспечение исследователей и конструкторов из различных отраслей науки и техники необходимыми сведениями по научно техническому потенциал)" и исходными данными для обоснова ния и проведения проектных оценок при применении ЭКС в энергетических установ ках и устройствах различного типа и назначения В Словаре с использованием современных терминологических понятий даны научно-технические определения основных классов ЭКС порохов для артиллерии и стрелкового оружия, твердых ракетных и плазменных топлив, пиротехнических соста вов, взрывчатых веществ и взрывчатых смесей Приведены энергетические, баллиста ческие, эксплуатационные и некоторые другие характеристики ЭКС; изложена мето дология проведения исследований по созданию и разработке ЭКС и другим основным научным направлениям - химии взрывчатых веществ и полимеров, теории горения и детонации, баллистике, основам проектирования ЭКС, приведены результаты анализа по состоянию и уровню научно-технического развития, указываются области и объек ты применения ЭКС в оборонной технике и народном хозяйстве ракетные двигатели, газогенераторы, аккумуляторы давления, МГД-гснераторы, генераторы огнетушащего аэрозоля, специальные патроны, другие энергетические установки, фейерверки и т д Словарь содержит более 500 статей Авторами статей являются свыше 180 человек статьи поручалось высококвалифицированному специалист)" в данной узкой области Словарь рассчитан на широкий круг специалистов научно-исследовательских ии статутов Российской академии наук и отраслевых научно исследовательских институтов, учебных кафедр и лабораторий вузов, КБ, заводов отрасли и воинских подразде лений, работников горнорудной отрасли промышленности и др 22Н(03)-00 © Коллектив авторов, 2000 ISBN 5-8037-0031-2 Л Л ТЭ Введение Энергетические конденсированные системы (ЭКС)- фундаментальная база оборонного и экономического Потенциала РОССИИ. Энергетические конденсированные системы, т е ракетные, артиллерийские, плазменные, лазерные и винтовочные пороха, смесевые твердые ракетные топлива, все виды взрывчатых веществ, пиротехнические средства и гидрореагирующие твердотопливные композиции, относятся к важнейшим научно-техническим объектам и составляют основу оборонного и экономического потенциала России ЭКС -гениальное творение ума и труда многих поколений людей Открытие первого вида пороха, получившего наименование черного (дымного), на базе селитры, угля и серы уходит в глубокую древность Первые пироксилиновые пороха на основе нитратов целлюлозы были созданы Вьелем Первые нитроглицериновые пороха были разработаны Нобелем В девятнадцатом и двадцатом веках основу большинства композиций пороховых зарядов и зарядов взрывчатых веществ преимущественно составляли мощные индивидуальные взрывчатые вещества-пироксилин, нитроглицерин, динитроэтиленгликоль, тротил, гексоген и октоген К новым разработкам мощных взрывчатых материалов конца ХХ-ro века относятся АДНА, CL-20, TNAZ и др Мощное взрывчатое вещество «АДНА», созданное в нашей стране с опережением других стран на 20 лет, было успешно освоено отечественной промышленностью и позволило создать новые поколения РДТТ для межконтинентальных баллистических ракет и другие виды уникальной техники. CL-20 впервые синтезировано в США, но не вышло из стадии опытных разработок Отличительная особенность CL-20 - высокая мощность, превосходящая мощность октогена По химии и технологии перспективного компонента TNAZ ведутся работы в США, Франции, Германии, России и других странах Отличительная особенность TNAZ -высокая мощность, идентичная мощности октогена, 6 Энергетические конденсировашдле системы (ЭКС) при пониженной чувствительности к механическим и другим воздействиям, на уровне тротила. Интенсивные разработки, исследования и широкое применение ЭКС определяются их фундаментальным значением для вооружения и промышленности как уникальных видов энергетических систем Без ЭКС нет артиллерии, нет стрелкового оружия, нет основных видов боевых ракет, в т.ч межконтинентальных Нет и термоядерных зарядов. Интегрально, без ЭКС нет оружия, современного и перспективного, для всех видов и родов войск- сухопутных, морских, космических, авиационных, ПВО, ПРО, инженерных и других Без ЭКС не было бы легендарной ракетной установки периода Великой Отечественной войны М-13 («Катюши») с дальностью полета снаряда -10 км и современного ракетно-ядерного щита России-межконтинентальных баллистических ракет «Тополь» и «То- поль-М» с мобильным и стационарным стартом, с дальностью полета > 10000 км, со сверхмощной ядерной головной частью и высокоточным поражением цели. Без современного и перспективного оружия нет Армии, без Армии нет никакой гарантии существования России как могучего независимого государства с современной экономикой. ЭКС радикально влияют не только на наш оборонный потенциал. ЭКС фундаментально влияют также на нашу экономику, на развитие науки и техники и жизненный уровень населения Проследим это на некоторых примерах Для нормального функционирования народного хозяйства необходимы нефть, уголь, газ, руда и другие виды полезных ископаемых Но поиск-разведка полезных ископаемых и их добыча осуществляются с помощью ЭКС. Если нет ЭКС, не сможет эффективно работать горно-рудная промышленность, дезорганизуется добыча и разведка запасов полезных ископаемых. Без руды и энергоносителей нет металлургии. Без металлургии нет машиностроения Без машиностроения не сможет работать ни одна отрасль индустрии, транспорт, связь и сельское хозяйство Дезорганизуются также образование, наука, культура и медицина.Кризис углубляется за счет дефицита электроэнергии при остановке электростанций, работающих на угле, нефти или газе. Рассмотрим второй пример. На базе созданных плазменных твердых топлив (порохов) с электропроводностью продуктов сгорания, превышающей эталон в 10000 раз и более, разработаны впервые в мире пороховые магнитные гидродинамические генераторы электрической энергии (ТТ МГДГ) с мощностью до сотен мегаватт. ТТ МГДГ позволяют с высокой Энергетические конденсированные системы (ЭКС) 7 достоверностью вести поиск полезных ископаемых на больших глубинах, осуществлять долгосрочный прогноз землетрясений, исследовать строение земной коры на глубинах до 70 и более километров, создавать уникальные установки со скоростью метаемого тела до 10 и более км/с и многое другое. Специальные виды ЭКС позволили создать уникальные и весьма актуальные технологии. В их числе: эффективная борьба с пожарами, в том числе с лесными, борьба с засухой, градом и лавинами, сварка несвариваемых (классическими методами) материалов, прогрессивная штамповка и резка металлов, танков, судов и железобетонных строений, упрочнение стальных конструкций, разработка новых материалов, включая технические алмазы, разработка лекарственных препаратов и эффективное решение многих других проблем Массовое применение ЭКС в актуальных областях жизнедеятельности человеческого общества объясняется их уникальными свойствами. К ним относятся- 1. Высокая концентрация энергии в единице объема Так, если в оптимизированной системе водород-кислород-бериллий удельный пустотный импульс реактивной силы, отнесенный к 1 кг, равен 549 кг с/кг, то при переходе к объемному он становится равным лишь 120 кг с/литр, т.е. снижается в 4,57 раз В системе перхлорат аммония-алюминий-связующее-диаметрально противоположная картина. Удельный пустотный импульс возрастает с 340 кг с/кг до 637 кг с/литр, т е увеличивается в 1,87 раза, что весьма принципиально при конструировании 2. Технология производства ЭКС непрерывна, автоматизирована и механизирована с дистанционным контролем и управлением 3. Работоспособность в арктических и тропических условиях 4. Высокая надежность и длительные гарантийные сроки 5. Возможность многократно ускорять или тормозить горение, менять зависимость горения от давления (пороха и СРТТ) 6. Возможность регламентировать и изменять физико-механические свойства (пороха и СРТТ). 7. Иметь заряды любой геометрической формы. 8. Использовать СРТТ как конструкционный и теплозащитный материал. Изложенное основывается на расчетных и прямых экспериментах с многократным их подтверждением и высокой надежностью Интегрально изложенные материалы показывают, что ЭКС, фундаментально влияющие на оборонный и экономический потенциал России, на ее могущество, безопасность и жизненный уровень 8 Энергетические конденсированные системы (ЭКС) людей, подлежат постоянному совершенствованию и динамическому развитию Краткий энциклопедический словарь предназначается для популяризации ЭКС и правильного понимания их значения для России и ее граждан. Б П Жуков, О М Нефедов, А П Ситное, В А Тартаковский, В Е Фортов А АварИЯ -опасное техногенное происшествие, создающее на объекте, определенной территории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного и транспортного процесса, а также нанесению ущерба окружающей природной среде (ГОСТ Р 22 0 05-94) Крупная промышленная А., повлекшая за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей либо разрушения и уничтожения объектов, материальных ценностей в значительных размерах, а также приводящая к серьезному ущербу окружающей природной среде, определяется как промышленная катастрофа Гипотетическая А. - произвольная А, порожденная незапре- щенными законами природы, инициирующими события Проектная А. - совокупность аварийных ситуаций, для которых обеспечение определенного уровня безопасности гарантируется предусматриваемыми в проекте промышленного предприятия системами обеспечения безопасности К числу наиболее крупных А (промышленных катастроф), происшедших в последние десятилетия в России, относятся взрывы вагонов с промышленными ВВ 4 июня 1988 года на станции г Арзамас По сообщениям газет, от этих взрывов погибли более 100 человек, более 600 человек получили ранения, разрушено более 700 квартир В химической индустрии мира за истекшие 10 лет, в среднем за каждые 2 месяца, происходит одна крупная А Более половины крупных промышленных А 1900-1990 гг приходится на 1970-1990 гг На химико-технологических объектах России в 1970-1990 гг. произошло около 180 крупных промышленных взрывов с тяжелыми последствиями, около 70% из них произошли на современных крупното- нажных технологических агрегатах и производственных комплексах. ■ Бесчастнов М В Промышленные взрывы Оценка и предупреждение - М Химия, 1990, Маршалл В Основные опасности химических производств - М Мир, 1989 А А Кениг АД НА (аммониевая соль динитрамида, динитроаммиака, динитра- зовой кислоты) NH4N(N02)2, бесцветные гигроскопичные кристаллы, Гпл 92-94°С, Т начала разл 130-135°С, плотность 1,83-1,84 г/см, хорошо растворима в воде, низших спиртах, ацетоне, 10 Азид кадмия ацетонитриле, диметилформамидс; плохо растворима в этилацетате, нитрометане, диоксане, нерастворима в эфире, бензоле, толуоле Чувствительна к свету По чувствительности к механическим воздействиям находится на уровне типичных вторичных ВВ Существует несколько способов получения А., например NH3- >NH4N(N02)2 NH2N02 -IN°"] >NH4N(N02)2 H2NS020 M+ - >NH4N(N02)2 AlkOC(0)N(N02)2 -[КНз] >NH/iN(N02)2 XCH2CH2N(N02)2 -[КНз] >NH4N(N02)2 А является экологически чистым, эффективным окислителем в составах твердых ракетных топлив Применение ее вместо NH4C104 позволяет существенно повысить энергетическую эффективность топлив, снизить ущерб, наносимый окружающей среде, за счет отсутствия в продуктах сгорания больших количеств хлороводо- рода и по этой же причине затрудняет обнаружение запуска ракет ■ Лукьянов О А, Тартаковский В А / / Российский химический журнал - 1997 - №41 -С 5-13 О А Лукьянов АЗИД КадМИЯ Cd(N3)2, мол. масса 196,46 -белое кристаллическое вещество, инициирующее ВВ Растворяется и гидролизуется водой, гигроскопичен, плотность монокристаллов 3,24 г / см. Теплота взрыва АК, по различным оценкам, находится в пределах 558-625 ккал/кг (2336-2616 кДж/кг), Тпл 29ГС (с разл.), Твсп (5 с) 360°С Скорость детонации 4,2 км/с при плотности ок 3,2 г / см3 АК чувствителен к удару и трению, имеет инициирующую способность выше, чем азид свинца Получают АК при взаим/в- действии гидроксида или карбоната кадмия с избытком HN3: Cd(OH)2 + 2HN3 -> Cd(N3)2 + 2H20, CdC03 + 2HN3 ->Cd(N3)2 + C02 + H20 Содержание Cd(N3)2 в продукте ок 98% АК может найти ограниченное применение в герметичных термостойких капсюлях-детонаторах ■ Ба?ал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ - М 1975 И В Целинский, М А Илюшин Азид натрия АЗИД натрия NaN3, мол масса 65,02 -белое кристаллическое вещество, т пл 275°С, при температуре выше +18°С моноклинный-переходит в устойчивый ромбоэдрический (B-NaN3, плотность монокристаллов которого 1,846 г/см Из воды АН кристаллизуется в р-форме АН хорошо растворим в воде (41,7 г в 100 г воды при 17°С), жидком аммиаке, труднее в этаноламине, формамиде, метаноле, практически не растворим в этаноле, эфире, ацетоне, тетрагидро- фуране, толуоле, хлороформе, метилацетате. Кислоты разрушают АН с выделением HN3 Энергия кристаллической решетки 733,25 кДж/моль, АН 5,08 ккал/моль (21,25 кДж/моль) АН нечувствителен к удару и трению, при нагревании выше 330°С взрывается Токсичен АН производится в промышленности из амида натрия и гемио- оксида азота: NaNH2 + N20 -»■ NaN3 + Н20, NaNH2 + Н20 -». NaOH + NH3 или по реакции: R - ONO + NH2 - NH2 + NaOH -> NaN3 + ROH + 2 H20, где R = alkyl Кроме промышленных, существует ряд лабораторных способов получения АН, напр, при реакции карбоната натрия с избытком Ш3 Na2C03 + 2HN3 ->2NaN3 + С02 + H20 АН используют как исходный продукт при синтезе неорганических и органических азидов, а также в генераторах газообразного азота ■ Багал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ - М, 1975 И В Целинский, М А Илюшин Азид свинца Pb(N3)2, мол масса 291,26 -бесцветные кристаллы (или гранулы, если АС получают в присутствии полимеров), инициирующее взрывчатое вещество Кристаллический АС негигроскопичен, плохо растворим в воде и органических растворителях, лучше в водных растворах ацетатов натрия или аммония, хорошо растворим в моноэтаноламине АС существует в четырех полиморфных кристаллических формах Наиболее устойчив орторомбическийа- Pb(N3)2 Энергия его кристаллической решетки 1817,2 кДж/моль, плотность монокристаллов 4,71 г / см. Большие игольчатые кристаллы моноклинного (B-Pb(N3)2 опасны в обращении, так как легко ломаются, что вызывает их самопроизвольную детонацию \2 Азид свинца Плотность монокристаллов (B-Pb(N3)2 4,93 г/см Получается Р- РЬ(Мз)г при медленной диффузии ионов РЬ2+ иЩ в растворах без перемешивания или в присутствии красителей эозина или нейтрал" - ного красного Моноклинныйу-РЬСИз)2, получаемый при рН вод го- го раствора 3,5 - 7, и триклинный5-РЬ(Мз)2> образующийся при рН 3,5 - 5,5, также менее устойчивы, чема-РЬШз)2 (энтальпия образования (B-Pb(N3)2 на 1,25 кДж/моль выше, чем у a-Pb(N3)2) Их присутствие в товарном АС недопустимо Энтальпия образования а- Pb(N3>2 + 391,3 Ккал/кг (+ 1638 кДж/кг), объем газообразных продуктов детонации 231 л/кг, фугасность НО см / 10 г, скорость детонации 4500 м/с при плотности 3,8 г / см, 5300 м/с при плотности 4,6 г / см, максимальная скорость детонации 5400 м/с Давление детонации 158 кбар при плотности 3,7 г/см Т всп АС от 315 до 360°С Он менее чувствителен к удару и трению, а также хуже воспламеняется, чем гремучая ртуть Инициирующая способность АС. выше, чем гремучей ртути АС не перепрессовывается Токсичен. Влажный АС в присутствии диоксида углерода разлагается с выделением HN3, которая может реагировать с медью или оксидом меди, если медь входит в конструкцию средства инициирования Образующийся азид меди значительно чувствительнее АС, в связи с чем снаряжение АС в медные оболочки должно быть исключено АС разлагается кислотами и щелочами В присутствии нитрита натрия азотная кислота разлагает АС без выделения HN3, что используют при уничтожении его отходов: 2Pb(N3)2 +6HNO3 +2NaN02 ^2Pb(N03)2 + 2 NaN03 + + N20+3H20+6N2 Для определения содержания АС в техническом продукте его обрабатывают азотной кислотой в присутствии диоксида свинца- Pb(N3) + РЬ02 + 4 HNO3 ->3N2+2 H20 + 2 Pb(N03)2 или раствором церийаммонийнитрата- Pb(NH3)2 + 2(NH4)Ce(N03)6 -*.РЬ(Ш3)2 + 4NH4NO3 + + 2Ce(N03)3 + 4N2 и измеряют объем выделившегося азота Согласно техническим условиям получают АС с различной формой и размером кристаллов Содержание a-Pb(N3)2 в техническом продукте колеблется от 91% до 99% и более Синтезируют АС при смешении водных растворов азида натрия и нитрата или ацетата свинца при перемешивании без или в присутствии полимеров- Азид серебра 13^ 2 NaN3 + Pb(N03)2 (или РЬ(СН3СОО)2) - Pb(N3)2 + 2 NaN03 (или 2 NaCH3COO) Коллоидальный АС образуется при быстром смешении растворов солей свинца и азида натрия, содержит более 99%a-Pb(N3)2, является эффективным ИВВ, но нетехнологичен из-за плохой сыпучести Английский служебный АС получают в присутствии карбоната натрия Пленка карбоната свинца покрывает поверхность кристаллов а-РЬ(Мз)2> защищая их от действия влаги и диоксида углерода Содержит 96 - 98% a-Pb(N3)2. нашел применение для снаряжения армейских средств инициирования Наибольшее распространение для снаряжения гражданских средств взрывания получил АС, осаждаемый в присутствии декстрина Декстриновый АС содержит 91-92% а-РЬ(Мз)2. имеет частицы сфероидальной формы, хорошую сыпучесть, но более низкую инициирующую способность, чем другие сорта АС Более мощными по сравнению с декстриновым АС являются новые сорта, такие как поливинилспиртовый АС (ок 96% a-Pb(N3)2) и карбоксиметилцеллюлозный АС (98 -98,5%а- РЬ(Л^з^2)> используемые для военных целей. В первом случае осаждение ведут в присутствии поливинилового спирта, во втором -натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (виды RD 1333 и RD 1343) АС этих сортов обладает высокой инициирующей способностью и технологичностью АС в течение около 80 лет используют как эффективное ИВВ в капсюлях-детонаторах Поскольку сам АС недостаточно чувствителен к наколу и плохо воспламеняется, для улучшения этих свойств к нему добавляют псевдоинициирующие ВВ- тетразен или ТНРС ■ Багал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ - М, 1975 И В Целинский, М А Илюшин Азид серебра AgN3, мол масса 149,9 -инициирующее ВВ Под действием света темнеет, нерастворим в воде и органических растворителях, негигроскопичен, растворим в водном аммиаке и фтористом водороде, кристаллизуется из водного аммиака, разрушается азотной кислотой Температура размягчения АС 250°С, полностью плавится при 300°С (с разложением). Быстрое нагревание до 300°С вызывает взрыв. Плотность кристаллов АС 5,1 г / см, энергия кристаллической решетки 857,69 кДж/моль, АН,„ + 279,5 кДж/моль Скорость детонации при максимальной плотности 4400 м/с, объем газообразных продуктов взрыва 244 л/кг, фугасность 115 см3/10 г АС имеет высокую чувствительность к удару и трению, не 14 Азид таллия перепрессовывается, по инициирующей способности заметно превосходит азид свинца Недостатком АС как ИВВ является плохая совместимость с сульфидом сурьмы (Sb 2S3), который входит в большинство рецептур накольных составов АС получают при смешении водных растворов азида натрия и солей серебра по реакции- AgN03 + NaN3 ш aq > AgN3 + NaN03 AC ограниченно применяется в качестве ИВВ в малогабаритных средствах инициирования, где он неэффективен Практическое его использование сдерживается высокой чувствительностью к трению, плохой сыпучестью, а также высокой стоимостью АС производят в небольших количествах в ряде стран (Великобритания, Швеция) ■ Багал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ - М, 1975 И В Целинский, М А Ильюшин АЗИД ТаЛЛИЯ T1N3, мол масса 246,41-желтый кристаллический порошок, инициирующее ВВ. Плохо растворяется в воде и органических растворителях. Энергия кристаллической решетки 685,1 кДж/моль, Д#„ = + 55,43 ккал/моль (232 кДж/моль), Т пл 334°С, т.всп (1 с) 500°С. AT менее чувствителен к удару и трению и имеет инициирующую способность ниже, чем у азида свинца Токсичен Плохо совместим с нитросоединениями Удобным лабораторным способом получения AT является реакция водных растворов перхлората таллия и азида натрия: Т1СЮ4 + NaN3 - T1N3 + NaC104 В промышленности AT как ИВВ не используется. ■ Багал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ -М, 1975 И В Целинский, М А Илюшин АзИДОГруППЭ (АГ)-1\Г3 имеет линейное строение, промежуточное между тремя предельными структурами с преобладающим вкладом первых двух" + . + . + -N = N = N: -N-NsN: -N-N = N: а Ь с В алифатических азидах АГ проявляет отрицательный индуктивный эффект С ароматическим ядром может вступать в р, тс- или тс, тс"-сопряжение, проявляя соответственно положительный или слабый отрицательный мезомерный эффект; костанты Гаммета для АГ 5М-0,37,5П-0,08,5* -0,54,5" -0,11 Основные свойства проявляет атом Na В ИК-спектрах арили алкилазидов проявляются ассим Азиды органические 15 и симм валентные колебания в области 2135 - 2090 см-1 и 1300-1270 см-1 В УФ-спектрах алифатических азидов имеются два пика в области 285 - 215 нм Количественное определение АГ в арил- и алкилазидах основано на восстановлении ее арсенат-ионом до аминогруппы и йодометрическом титровании образовавшегося арсе- нит-иона; в азидах кислот - газометрическое определение N2, выделившегося в результате перегруппировки Курциуса АГ вносит существенный положительный вклад в энтальпию образования органических соединений (около 294 кДж/моль), который может несколько изменяться в зависимости от структуры соединения ■ The chemistry of azido group // Под ред S Patai - Interscience Publishers, 1971 С Ф.Мельникова АЗИДЫ органические -соединения, имеющие одну или несколько азидогрупп, связанных с углеродом R - (N3)„ Известны ал- кил- и арилазиды, ацилазиды (азиды карбоновых кислот), гетероциклические азиды. В основном, АО -жидкие или кристаллические соединения, плохо растворимые в воде Многие АО, особенно содержащие более 25% азидного азота, весьма чувствительны к механическим воздействиям (трение, удар), взрываются при сильном нагревании или действии некоторых реагентов (например, серной кислоты) с выделением большого количества энергии Особенно опасны АО с низкой молекулярной массой, которые могут взрываться по неизвестным причинам Многие АО токсичны АО легко обнаруживаются спектральными методами (vmax =2100 - 2240 см-1) Наиболее распространенным методом получения алкилазидов является нуклеофи- льное замещение галогена, сульфо-, алкокси-, фенилазо-, нитратной и др групп в соответствующих производных Так можно получать и ацил-, сульфонил- и др АО" RX + N3 = RN3 + X R = Alk; X = Hal, N02, OAlk, ON02, AlkC = O, RS02, OTos и др. Арил- и гетерилазиды обычно получают нитрозированием гидра- зиновых производных или реакцией азида натрия с солями диазония- ArNHNH2+HN02=ArN3 ArN^X" +NaN3=ArN3 При облучении или термолизе АО отщепляют молекулу азота с образованием нитренов, которые малостабильны и легко перегруппировываются в различные соединения Так, винилазиды образуют ази- рины Термическая устойчивость различных азидов уменьшается в |6 Азиды органические следующем ряду алкилазиды > арилазиды > азидоформиаты > су- льфонилазиды > ацилазиды Химические свойства АО весьма разнообразны Они используются при синтезе различных типов открыто- цепных и гетероциклических азотсодержащих органических соединений Характерной реакцией для АО является 1,3-дициклоприсоеди- нение к большинству олефиновых и ацетиленовых соединений (с оле- финами образуются производные А -1,2,3-триазолина, которые легко пиролизуются с потерей азота и перегруппировываются до ими- нов, азиридинов, либо до азометинов, с ацетиленами образуются более устойчивые 1,2,3-триазолы) а-Алкилциаииды и реагенты Гринь- яра присоединяются к АО, давая триазены; монооксид углерода образует изоцианаты Катализируемая реакция алкил- и арилазидов с активными метиленовыми соединениями часто используется в синтезе 1,2,3-триазолов Некатализируемое присоединение АО к нитрилам с образованием тетразолов протекает только в том случае, если последние активированы электроноакцепторными группами. АО могут подвергаться нуклеофильной и электрофильной атаке Концентрированные кислоты вызывают отщепление N 2 и перегруппировку алки- лазидов с образованием альд- и кетиминов: H9S04 Ph2CHN3 =-> phCH = NPh + N2 -»■ PhCHO + H2NPh Арилазиды превращаются в анилины с заместителями в цикле Ацилазиды в присутствии кислот перегруппировываются в изоцианаты, которые в этих условиях претерпевают гидролиз и декарбоксили- рование (реакция Курциуса)" RCON3 ->R-N = C = 0->.RNH2. о-Нитроазидобензолы при нагревании образуют 1,2,5-оксадиа- зол-2-оксиды (фуроксаны) АО гидролитически стабильны Основания не ускоряют разложение АО При каталитическом разложении А о в присутствии кислот могут образовываться амины, основания Шиффа, спирты Азидогруппа в АО легко восстанавливается различными восстановителями до аминов Восстановление а-азидокарбони- льных соединений приводит к образованию пиразинов АО находят применение в аналитической химии для определения изолированной двойной связи, в качестве взрывчатых веществ или промежуточных продуктов для их получения [\,3,5-трииитро-2,А,6-триазидобензол в синтезе БТФ, азо(азидобензол) в синтезе ТАКОТ и др ], активных пластификаторов и компонентов порохов и твердых ракетных топлив (азидоалкил-М-нитрамины, азидосодержащие мономеры и полимеры - глицидилазид, азидометилоксациклобутан). Азиды неорганические 17. ШБойерДжГ, КантерФК // Успехи химии -1957 -Т.XXVI -Вып1 -С54 - 95, The chemistry of azide group // Подред 5 Patai. - Interscience Publishers, 1971 С Ф Мельникова АЗИДЫ неорганические Неорганические азиды -соли азо- тистоводородной кислоты (HN3) и ковалентные соединения, содержащие азидогруппу -N3 В зависимости от состава, строения и взрывчатых свойств НА делятся на классы Нормальные НА представляют собой простые соли металлов и ковалентные соединения, в которых все имеющиеся валентности связаны с азидогруппами Их взрывчатые свойства зависят от ионности связи элемента с азидог- руппой. Нормальными НА являются, например, азиды натрия (1), свинца (2), аммония (3), хлора (4) NaN3(D a-Pb(N3)2 NH4 (N3) C1N3 (OH)NiN3 ClPbN3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) Основные азиды и галогеназиды относятся к смешанным НА Они часто имеют полимерное строение (напр., основной азид никеля (5), азид-хлорид свинца (6) и др) Среди смешанных НА есть как взрывчатые, так и невзрывчатые вещества. В гетероазидах азидная группа ковалентно связана с группировкой, состоящей по крайней мере из двух элементов Такие НА чувствительны к простым начальным импульсам, гидролитически неустойчивы (напр, фосфозентри- азид (7) и цианазид (8) и др)" (N3)2- Р^Р-(Щ\ К^С " (N3) 2+ Р (N3)2 (7) (8) (9) Азидные комплексы -координационные соединения, в которых азид ионы присутствуют в качестве лигандов во внутренней координационной сфере (напр., соединение (9)) В зависимости от состава они могут быть инициирующими, бризантными ВВ или не обладать взрывчатыми свойствами В металлоорганических азидах сочетаются связи металла с углеродом и азид-ионом (напр, триэтилазид свинца иО)) Большинство из них невзрывчаты Наиболее важными НА являются (1), применяемый в синтезе как органических азидов, так и Других НА, и (2) -наиболее распространенное штатное инициирую- \8 Азиды щелочных и щелочноземельных металлов \ IV/ а РЬ / \ С2Н5 N3 10 (10) ■ Energetic Materials Vol 1 Physics and chemistry ot the inorganic azides / Ed Fair H.D , Walker R F -NY -London 1977 И В Целинскии, М А Илюшин Азиды щелочных и щелочноземельных металлов представляют собой ионные соединения, химически устойчивы, разлагаются только при повышенных температурах Большая часть А малочувствительна к механическим воздействиям и не взрывчата. Азид лития и некоторые азиды щелочноземельных металлов способны детонировать, распадаясь до нитридов. А растворимы в полярных и нерастворимы в неполярных растворителях. Строение кристаллической решетки А аналогично строению соответствующих хлоридов. А нашли применение в качестве фототермографических материалов, генераторов азота, используются в синтезе полимеров, в органическом и неорганическом синтезе, А можно использовать для получения особо чистых металлов Азид лития L1N3, мол. масса 48,96 -белое кристаллическое вещество, из А наиболее чувствителен к механическим воздействиям (50% взрывов при грузе 2 кг, высота 108 см), гигроскопичен, растворяется в воде (66,41 г в 100 г воды при 16°С), гидразине, этаноле, нерастворим в абсолютном эфире Разлагается со взрывом при медленном нагревании до 298°С Твсп (5с)145°С Энергия кристаллической решетки 812,86 кДж/моль, Д#„=2,58 ккал/моль (10,8 кДж/моль) Энтальпия реакции разложения до металла 10,2 кДж/моль, до нитрида 78,77 кДж/моль Скорость детонации при максимальной плотности 990 м/с. Образуется в водно-спиртовом растворе по уравнению- 2NaN3 + Li2S04->-2 LiN3 + Na2S0T4 Азид натрия NaN3, мол масса 65,02 - белое кристаллическое вещество Нечувствителен к удару и трению Тпл 275°С Получают из амида натрия и закиси азота или по реакции- R - ONO + NH2 - NH2 + NaOH - NaN3 + ROH + 2 H20 где R = alkyl Азиды щелочных и щелочноземельных металлов 19 Азид калия KN3, мол масса 81,12 -белое кристаллическое вещество, легко растворим в воде, нерастворим в этаноле и ацетоне Плотность 2,05 г/см3, негигроскопичен Энергия кристаллической решетки 636,88 кДж/моль, Д#,0 -0,33 ккал/моль (-1,38 кДж/моль) Получают по реакции- NaN3 + 0,5 К2С03 -+ KN3 + 0,5 Na2C03 Азид рубидия RbN3, мол масса 127,5, растворим в воде, слабо гигроскопичен, плохо растворим в этаноле, Тпл 317°С Энергия кристаллической решетки 636,88 ккал/моль, Д#,0 - 0,07 ккал/моль (-0,29 кДж/моль), чувствительность к удару на уровне тротила. Образуется по реакции: 2 NaN3 + Rb2S04 - Na2S04 + 2 RbN3 Азид цезия CsN3, мол масса 174,93, растворим в воде, гигроскопичен, плохо растворим в этаноле, Тпл 326°С, имеет полиморфный переход при 15ГС, АЯ,0 -2,37 ккал/моль (-9,92 кДж/моль) От удара не взрывается Получают по реакции- CsOH+ HN3 ->CsN3 + Н20 Азид бериллия „, мол масса 93,07 -бесцветный растворимый в воде и тетрагидрофуране взрывоопасный полимер, является ковалентным соединением, легко гидролизуется водой, нерастворим в эфире Был получен по реакции- Ве(СН3)2 + 2 HN3 - Be(N3)2 + 2 СН4 Азид магния Mg(N3)2, мол масса 108,37 -белое кристаллическое вещество, хорошо растворим в воде, нерастворим в эфире, тетрагидрофуране и гидразине, гидролизуется водой до основного азида, нечувствителен к удару Получают по реакции- (C2H5)2Mg + 2 HN3 -»■ Mg(N3)2 + 2 С2Н6 Азид кальция Ca(N3)2, мол масса 124,13 -белая, расплывающаяся на воздухе соль, растворим в воде, практически не растворим в этаноле, ацетоне, эфире Температура начала разложения 110°С, выше 160°С взрывается, чувствителен к удару, Л#,„ 11,03 ккал/моль (46,17 кДж/моль) Теплота взрыва 625 ккал/кг (2676,25 кДж/моль) Скорость детонации при максимальной плотности 770 м/с. Азид стронция Sr(N3)2, мол масса 171,68 - белые гигроскопичные кристаллы, растворим в воде и практически не растворим в этаноле и ацетоне При ударе не взрывается, при нагревании выше 194°С 20 Азота оксиды взрывается Энергия кристаллической решетки 2069,02 кДж/моль, АН 1,72 ккал/моль (7,2 кДж/моль) Твсп (5с) 169°С Теплота взрыва 295 ккал/кг (1244,9 кДж/кг) Получают по реакции" SrO+2HN3 ^Sr(N3)2 + H20 Азид бария Ba(N3)2> мол масса 243,43 -белое кристаллическое вещество, растворим в воде, нерастворим в этаноле, ацетоне, эфире, т пл 150°С, плотность 2,94 г/см3 Д#(0 -5,32 ккал/моль (-22,27 кДж/моль) Взрывается при нагревании и ударе (50% взрывов при грузе 10 кг, высота 10 см) Получают по реакции Ва(ОН)2 + 2 Ш3 -> Ba(N3)2 + 2 Н20 ■ Energetic Materials Vol 1 Physics and chemistry of the inorganic azides //Ed Fair H D , Walker R F -NY -London, 1977 И В Целинский, М А Илюшин Азота ОКСИДЫ играют важнейшую роль в различных химических процессах, в том числе в процессах термического разложения, горения и детонации энергетических конденсированных систем Ниже рассмотрены свойства семи известных АО Гемооксид (оксид диазота, закись азота, «веселящий газ») N 2 О-бесцветное соединение со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом Используется как анестезирующее средство, но при высоких концентрациях вызывает удушье Молекула линейна С водой, растворами кислот и щелочей, кислородом не взаимодействует Растворимость в воде (г/100 г) при 273 К -0,257; при 298 К- 0,108 Выше 773 К разлагается на элементы Окислитель, восстанавливается серной кислотой до N2, солями Sn + - до NH2OH, солями Ti - до NH3 С горючими газами и парами образует взрывоопасные смеси Получается при окислении аммиака при 473 - 573 К на марганцевом катализаторе или при разложении аммиачной селитры при температуре ок 523 К Монооксид азота (монооксид азота, окись азота) NO -бесцветный газ, сжижающийся в бесцветную жидкость при атмосферном давлении и температуре 424,5 К Парамагнитен Длина связи N-О 0,115 нм, энергия связи 626,84 кДж/моль, ц = 6,48 10-30 Кл м Растворимость в воде (г/100 г) пр"и 273 К-0,00988; при 398 К -0,00348 Растворяется в спиртах и сероуглероде Выше 1273 К разлагается на элементы При низких температурах может димеризо- ваться При нормальных условиях на воздухе быстро окисляется до N02 Окислитель Химически активен взаимодействует с галогенами, серной кислотой, восстанавливается углеродом, фосфором, серой, SO2, Н2, металлами до N2, солями Сг2+ -до NH3, сильными окислителями окисляется до HN03 Физиологически активен -действует на центральную нервную систему, разрушает оксигемоглобин В промышленности моноксид азота получают при окислении аммиака на платиновом катализаторе при 1123 - 1223 К Возможен плазмо- химический синтез Сесквиоксид азота (диазота триоксид, трехокись азота, азотистый ангидрид) N203 существует как индивидуальное соединение только при температуре < 172 К в виде кристаллов голубого или бледно-синего цвета При нормальных условиях находится в равновесии с продуктами диссоциации" N203 =NO+N02 Молекула плоская Растворяется в кислотах и диэтиловом эфире При пониженных температурах ограниченно смешивается с водой Окислитель Со щелочами образует нитриты Образуется при охлаждении «нитрозного газа» (смесь NO + NO2) Диоксид азота N02 -темно-бурый газ, сжижающийся при нормальных условиях с образованием тетраоксида диазота N2O4 Парамагнитен Длина связи N - О 0,119 нм, угол О - N - О 134 ° В твердом и жидком состояниях находится преимущественно в виде М204 Молекула димера диамагнитна, имеет плоскую структуру Окислитель При взаимодействии с водой N02 образует азотную и азотистую кислоты, со щелочами - смесь нитратов и нитритов Хорошо поглощается серной кислотой с образованием нитрозилсерной кислоты HNSO5, обладает высокой растворимостью в азотной кислоте, органических растворителях В смеси с CS2 взрывается Восстанавливается Н2 до NH3 в присутствии Pt или № В промышленности диоксид азота получают из нитрозного газа путем концентрирования NO 2 и последующей конденсации N204 N02 и N204 сильно ядовиты-разрушают органы дыхания, понижают кровяное давление Используются в составе окислителей жидких ракетных топлив и взрывчатых смесей, при очистке нефтепродуктов от сернистых соединений Пентаоксид диазота (пятиокись азота, азотный ангидрид) N2Os кристаллическое бесцветное ионное соединение (N02N03, см Нитрония соли), расплывающееся на воздухе В жидком состоянии не существует, при плавлении (30°С) возгоняется и разлагается Молекула газообразного азотного ангидрида имеет неплоскую структуру Легко гидролизуется водой с образованием HN03 Сильный окислитель При повышении температуры разлагается с образовани- тетраоксида диазота и 02 Восстанавливается оксидом азота до 22 Азотистая кислота NC>2 Растворяется в СНС13, HNO3, H2S04 и др Получается при окислении газообразных и жидких А о. озоном или при взаимодействии HN03 с Р205 Гексаоксид диазота (перекись азота) ^Og -продукт глубокого окисления N2O4 жидким озоном. Кристаллическое соединение белого цвета, в жидком состоянии не существует При плавлении (51°С) возгоняется и разлагается Окислитель Взаимодействует с водой с образованием азотной и азотистой кислот С А Ануров АзОТИСТаЯ КИСЛОТа HN02, мол масса 47,02, в свободном состоянии неизвестна Существует в виде разбавленных водных растворов совместно с азотной кислотой или в виде паров. Водные растворы бесцветны АК -слабая одноосновная кислота, константа дисс 6,0 10" при 25°С В растворах азотной кислоты присутствует в не- диссоциированном виде совместно с N2O3 и N2O4, при повышении температуры разлагается с образованием азотной кислоты 2 HN02 = HNO3 + 2 NO + H20. С основаниями образует соли-нитриты, сильными окислителями (Н2О2, H2S04, КМп04 и др) окисляется до азотной кислоты, под действием восстановителей (HI, NH2OH и др) восстанавливается до NO, H2N2O2 или до смеси NO + N2O + H2N2O2 В газовой фазе существует в виде равновесной смеси двух таутомерных форм- Н - N02 (1) и НО - N = О (2), для каждой из которых известны ряды органических производных и комплексных соединений, содержащих нитро- (-N02) и нитрито- (- ONO) группы При 25°С равновесная смесь содержит соответственно 0,309 и 0,691 мольных долей (1) и (2) структурных изомеров Для (1) и (2) форм Ср соответственно 45,4 и 46,0 Дж/(моль К), (Я°бр -77,4 и 79,5 кДж/моль, 5298 -249 Дж/(моль К) Нагревание паров АК приводит к ее разложению с образованием оксидов азота- 2 HNO2 = NO + NO2 + Н2О Получают АК действием неорганических кислот на нитриты либо при поглощении оксидов азота водой АК является промежуточным продуктом при синтезе азотной кислоты, при термическом разложении некоторых нитросоединений и реагентом при получении нитрозосоединений С А Ануров АЗОТИСТОВОДОРОДНЭЯ КИСЛОТа (азоимид) HN3, мол. масса 43, молекула имеет линейное строение - жидкость с резким 23 удушливым запахом, Ткип 37°С, Тзатв - 80°С, плотность 1,13 г / см^ (20°С), растворима воде, в любых соотношениях смешивается с этанолом Теплота образования газообразой АК Cj^ =297,1 + 2,1 кДж/моль, жидкой - Qp =264,0 + 2,5 кДж/моль, теплота растворения газообразной АК в воде 40,77 Дж/моль. Проявляет кислые свойства, рКа 4,67, с основаниями образует соли, с карбоновыми кислотами в присутствии H2S04 образует амины (реакция Шмидта)- RCOOH+ HN3 -»RNH2 + C02 + N2 С альдегидами образует нитрилы и формильные производные аминов, с кетонами -амиды RCHO + HN3 -> RCN + RNHCOH RCOR + HN3 -> RCONHR + N2 При избытке АК из кетонов образуются тетразолы Безводная АК как в жидком, так и парообразном состоянии исключительно чувствительна к внешним воздействиям. При длительном хранении в стеклянной посуде становится еще более опасной в обращении Многие примеси катализируют взрывное разложение Разбавление газообразной АК инертными газами снижает ее чувствительность Водные растворы АК при нормальной температуре сохраняются без разложения продолжительное время, при кипячении не разлагаются, при концентрации > 65% HN3 детонируют Скорость детонации безводной АК 8100 м/сек, 70% водного раствора -7300 м/сек По токсичности А к сравнима с синильной кислотой При концентрации в воздухе > 0,0005 мг/л у людей проявляются заметные симптомы интоксикации (головная боль, раздражение слизистых оболочек), при попадании внутрь - спазмы и поражение сердца, легких, центральной нервной системы АК - протоплазменный яд Получают АК"а) взаимодействием N20 с NaNH2; б) действием разбавленной H2S04 на азиды металлов ■\Ба?ал Л И Химия и технология инициирующих ВВ - М Машиностроение, С Ф Мельникова Азотная КИСЛОТа HN03, мол. масса 63,016, молекула имеет плоскую структуру Безводная АК -бесцветная жидкость, кипящая при атмосферном давлении при 356,44 К; Тпл -231,42 К; плотность- 1,513 г/см3, ДН^р=-174,1 кДж/моль; АЯПЛ-10,47 кДж/моль; ДЛ°СП(273 К)-39,1 кДж/моль; С° (300 К)-109,9 Дж/(моль-К); АН° растворения в воде -33,68 кДж/моль, 24 Аквдналы S298°-155,6 Дж/(моль К) Сильная одноосновная кислота - рКл = 1,64 Концентрированная АК малоустойчива и разлагается на оксиды азота, которые, растворяясь в АК, придают ей желтоватую окраску и специфический запах 4 HN03 = 4 N02 + 2 Н20 + 02 В твердом состоянии при 230 К АК существует в виде двух кристаллических модификаций с моноклинной и ромбической решетками АК смешивается с водой во всех соотношениях, в водных растворах при концентрациях ниже 70% практически полностью диссоциирует на Н+ и N03 Водные растворы АК образуют три эвтектические смеси-при 206,7 К (89,95% HN03), 231 К (70,5%) и 230 К (32,7%) Ткип водных растворов азотной кислоты повышается с увеличением содержания HNO3 и достигает максимума (394 К) при концентрации 68,4% (азеотропная смесь), а затем снова понижается. Смесь, содержащая 68,4% АК -сильный окислитель. Различают концентрированную АК (> 97% HN03) и разбавленную (водные растворы, содержащие < 60% HNO3). Смесь концентрированной АК и НС1 в объемном соотношении 13 называется «царской водкой». Она является сильным окислителем и растворяет даже благородные металлы Смесь концентрированной АК и серной кислоты (- 96%) называют меланжем Разбавленную АК синтезируют из аммиака в три стадии: каталитическое окисление NH3 до NO (4 NH3 + 5 02 = 4 NO + 6 Н20), окисление NO до N02 (2NO+02 =2N02) и абсорбция N02 водой (3 N02 + H20 = 2 HNO3 + NO) В качестве катализатора первой стадии используют платину либо сплавы Pt (80 - 95%) с металлами платиновой группы. Концентрированную АК получают перегонкой разбавленной АК в присутствии водоотнимающих средств (H2S04, нитраты магния), либо «прямым синтезом» из жидких оксидов азота по реакции" 2 N204 + 2 Н20 + 02 = 4 HN03 Разбавленную АК используют для получения минеральных удобрений, различных нитратов (Na, К, NH4, Са и др), при нитровании легко нитруемых соединений (нпр, толуола) Концентрированную АК применяют для приготовления нитрующих смесей в производстве ВВ и как компонент окислителей в ракетных топливах С А Ануров АкванаЛЫ -промышленные взрывчатые вещества, содержащие в составе воду (акво) и алюминий (ал), имеющие за счет последнего повышенную мощность и плотность заряжания (до 1750 кг/м), большую скорость детонации, низкую чувствительность к внешним 25 воздействиям Как все водосодержащие составы, А имеют достаточную водоустойчивость за счет малой поверхности контакта с водой в скважинах А имеют аналогичный состав с акванитами, в которые добавляется от 2 до 15% алюминия или его сплава с другими металлами (см Акванит) А представляет собой загущенный концентрированный раствор аммиачной селитры (80 - 90%), в котором распределены гранулы или чешуйки тротила (до 20%) и алюминий В качестве окислителя дополнительно к аммиачной селитре вводят до 25% натриевой или кальциевой селитр, в качестве дополнительного горючего применяется до 15% карбамида, а вместо тротила для сенсибилизации составов в раствор окислителя вводят нитраты аминов Загустителями являются гуар-гам, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза, крахмал и т д в количестве до 2% Зарядку водосодержащих акваналов в скважины производят с помощью специальных смесительно-зарядных машин, в которых производят также смешение с сенсибилизатором Для повышения водоустойчивости и предотвращения расслоения состава загущенный раствор часто сшивают В качестве сшивки (структурообразующей добавки) для создания поперечных связей макромолекул загущенных полимеров в водосодержащих А применяют сульфат хрома, бихромат натрия, сернокислый алюминий, буру, калиевые квасцы хрома и т п В зависимости от типа загустителя и наличия сшивки А имеют консистенцию от подвижных масс до пластичных студней А выпускаются в пластичном состоянии в виде патронов и шланговых зарядов, а также в гранулах в насыпном состоянии в мешках для механизированного заряжания шпуров и скважин Однако они не нашли широкого применения из-за сложности производства Алюминий применяется в А в виде пудры, порошка или чешуек Мелкодисперсное состояние алюминия обеспечивает более полное окисление во время взрывчатого превращения и гарантирует физическую стабильность состава При этом теплота взрыва возрастает до Ы00 кДж/кг, и высокая скорость выделения энергии развивает давление взрыва в зоне разрушения до (60-70) х 108 Па ■ Дубнов Л В Промышленные взрывчатые вещества - М Недра, 1988 - 358 с, Ку 26is7й5 ^ РазРУшение горных порол взрывом М МГИ, 1992 -516 с, ГОСТ 164-84 Вещества взрывчатые промышленные Термины и определения В А Соснин KBанИТ - водосодержащее взрывчатое вещество, в состав которо- входят раствор окислителей, дисперсное нитросоединение в каче- ве сенсибилизатора и пластифицирующие добавки А имеют 2g Акватолы пластичную консистенцию и предназначены, главным образом, для подземных работ в патронах различного диаметра; обладают достаточной водоустойчивостью и при патронировании в полиэтиленовую ouwjiC"IKv могут применяться в условиях любой обводненности; являются высокоплотными малочувствительными к внешним воздействиям ВВ, но детонируют в зарядах малого диаметра с выделением небольшого количества ядовитых газов. Превосходные взрывчатые свойства А. достигаются сбалансированным компонентным составом по кислородному балансу, тонким диспергированием жидких и твердых компонентов в жидкой струк турно-связанной среде с ограниченным содержанием в ней воды Для придания требуемых детонационных характеристик вводят взрывчатый сенсибилизатор и часто поверхностно-активное вещество для вовлечения воздушных пузырьков. Теплота взрыва А. колеблется от 3350 до 4606 кДж/кг и скорость детонации достигает величины 5500 м/с А. раздельного заряжания выпускаются в гранулированном виде и только при зарядке совмещаются с водой с помощью специальных устройств. При введении до 6% воды при транспортировании в зарядном шланге гранулы размягчаются и в зарядной полости переходят в пластичное состояние с увеличением плотности заряда до 1,3 г/см ■ Поздняков З.Г., Росси Б.Д Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания - М Недра, 1977. -253 с В Л Соспин АкваТОЛЫ -промышленные водосодержащие взрывчатые вещества, представляющие собой высокоплотные, загущенные и структурированные смеси раствора аммиачной селитры с тротилом или его смесью с гранулированной аммиачной селитрой Предназначены для механизированного заряжания сухих и обводненных скважин диаметром не менее 105 мм на открытых горных разработках для взрывания руд и пород средней крепости и крепких во всех климатических районах России. А. изготавливают на местах применения в смеситель- но-зарядных машинах «Акватол-1У», «Акватол-3», «МЗ-4В» при температуре 50-105 °С смешиванием предварительно приготовленного раствора окислителя и гранулированного компонента Для придания водоустойчивости ВВ в раствор окислителя кроме аммиачной селитры вводится загуститель (полиакриламид, натриевая соль кар- боксиметилцеллюлозы, флокулянт, кремневый золь и др) и структурирующий агент (сульфаты и бихроматы металлов) Добавка в раствор окислителя карбамида позволяет применять А. для взрывания пород, содержащих примеси сульфидов А Аккумулятор давления 27 недостаточно чувствительны к средствам первичного инициирования требуют промежуточного детонатора из 2 - 3 тротиловых шашек массой 400-500 г Основными представителями являются А Т-20Г, Т-20ГМ, Т-20ГК, Т, ТН Они содержат 9 - 20% тротила, и остальное составляет раствор окислителя Основные физико-химические и взрывчатые характеристики А. Характеристика Теплота взрыва, кДж/кг Плотность, кг/м Скорость детонации, км/с Критический диаметр детонации открытого заряда, мм Концентрация энергии при плотности 1500 кг/м3, кДж/кг Значение 3350-3770 1400-1500 5,0-5,6 120 5025-5655 ■ ТУ 84-08628424 632-97 Акватол Т-20ГМ Технические условия, Дубнов Л В Баха- ревич Н С Романов А И Промышленные взрывчатые вещества - М Недра, 1988 -358 с, ГОСТ 26184-84 Вещества взрывчатые промышленные Термины и определения А Г Страхов Аккумулятор ДаВЛвНИЯ -газогенерирующая система (газогенератор), предназначенная для выработки сжатого генераторного газа и регулирования во времени его расхода и давления Для получения генераторного газа требуемого состава используют жидкие или твердые топлива Твердотопливные АД называют также пороховыми (см Пороховые аккумуляторы давления) Жидкостные АД разделяются на однокомпонентные и двухком- понентные Однокомпонентные жидкостные АД используют принцип каталитического или термического разложения химических топ- лив В качестве однокомпонентных топлив обычно используются перекись водорода, гидразин, несимметричный диметилгидразин, изопропилнитрат и другие вещества В двухкомпонентных жидкостных АД используются двухкомпонентные топлива жидкий кислород с керосином, водородом, аммиаком; четырехокись азота с диметил- гидразином, гидразином и др Температура генераторного газа составляет обычно 800-1200 К, а его состав может быть окислительным, восстановительным или нейтральным в зависимости от целей газогенерации Жидкостные АД используют преимущественно для редстартового наддува баков ракет (вытеснительная система пода- И) и обеспечения работы турбонасосных агрегатов 28 Алюминии ■ Ллемасов В Е, Дрегалин А Ф, Тишин А П Теория ракетных двигателей - М Машиностроение, 1989 - 463 с Мелешко В Ю АЛЮМИНИЙ А1 - легкий, белый металл серебристого цвета, пластичен, хорошо полируется Температура плавления 658°С, теплота плавления 10,8 кДж/моль, удельная теплоемкость расплавленного А1 31,103 Дж/(кг К). Температура кипения при атмосферном давлении, определенная различными исследователями, 2000 -2500°С А1 обладает высокой химической активностью Во всех устойчивых соединениях А1 трехвалентен, но при высоких температурах он может быть одно- и двухвалентным А1 горит в ряде окислительных сред -кислороде, парах серы и др. С хлором и бромом А1 реагирует при обычной температуре, с йодом -при нагревании или в присутствии воды, играющей роль катализатора При температуре 700 -800° С А1 реагирует с азотом и углеродом С водородом непосредственно не взаимодействует Вследствие образования защитной оксидной пленки А1 устойчив в сильно разбавленных и концентрированных HNO3 и Н3РО4 Защитные свойства оксидной пленки ослабляются в щелочных средах При окислении в среде 02, СО, С02 частицы А1 покрываются плотной оксидной пленкой Возможность воспламенения и время задержки воспламенения зависят от размера и формы частиц А1. Частицы алюминиевой пудры и мелкие частицы А1 сферической формы (< 50 мкм) воспламеняются при температуре порядка 1500°С, а частицы размером более 100 мкм в пламенах горелок, смесевых топливах или не воспламеняются вообще или воспламеняются при температурах выше температуры плавления оксида А1 Время задержки воспламенения зависит от размера и концентрации частиц и температуры окислительной среды Снизить температуру воспламенения крупных частиц А1 можно, добавляя к ним мелкие частицы или покрывая их специальными пленками Поверхность горящих частиц А1 находится в расплавленном состоянии, а вокруг них образуется светящая зона диаметром в 1,5 - 3,5 раза больше диаметра исходных частиц (d) Температура горения А1 близка к температуре кипения оксида, а время сгорания пропорционально d " и мало зависит от температуры пламени и давления Состав продуктов сгорания А1 в топливах и пиротехнических составах весьма разнообразен -AI2O3, AI4C3, A1N и тд Промышленность выпускает А1 в виде порошка ПА-1 (2,3,4), АС Д-1 (2,3,4) и АСД-Т, а также пудры пиротехнической А1 широко применяется в смесевых топливах и практически во всех видах пиротехнических составов Алюминия гидрид 29 ■ Фгюлов Ю В, Похил П Ф, Логачев В С. Воспламенение и горение порошкообраз- ого алюминия в высокотемпературных газовых средах и составе гетерогенных конвоированных систем // Физика горения и взрыва Новосибирск Наука, ?972 -Т 8 -№2, Вуд В А Горение металлов в быстрогорящих топливах // Исследование ракетных двигателей на твердом топливе М.: ИЛ, 1963 Ф П Мадякин АЛЮМИНИЯ ГИДРИД АШз (ГА)-бесцветное нелетуч ее твердое вещество, в полимерном состоянии (АШз)п существует в виде нескольких кристаллических и аморфных фаз Напр., а-фаза ГА имеет е?4 1,47;ДЯ,„ - 11,42 кДж/моль;5298 30,04 [Дж/(моль K)J; Cp^s 40,21 Дж/моль К В а-фазе А г каждый атом А1 окружен 6 атомами водорода, которые образуют мостиковые связи А1 -Н -А1 с шестью др атомами А1 Все А1 - Н расстояния равны 1,72А, что подтверждает трехцентровую двухэлектронную связь, ближайшее расстояние между атомами алюминия 3,24А ГА -термодинамически нестабильное вещество и начинает распадаться при температуре~ 150°С с выделением водорода и металлического А1 По химическим свойствам ГА является сильным восстановителем, энергично реагирует с водой и др протонными реагентами с выделением водорода; с молекулами, являющимися донорами электронов, образует комплексные соединения Наиболее изученные комплексы - триалкиламиновые аланы. ГА с триэтиламином образует два вида продуктов с соотношением реагентов 1 1 и 1 2; последний существует в избытке амина, первый из них имеет тетраэдрическую структуру, второй - структуру тригона- льной бипирамиды Тетрагидрофуран образует комплексы аналогичного состава, а диэтиловый эфир -комплекс с соотношением 1:1 Способ получения ГА" взаимодействие LiAlH4 и А1С13 в диэтиловом эфире 3LiAlH4 + AICI3 ->4 AlH3(OEt2)n + 3 LiCl После отделения хлорида лития образовавшиеся эфираты переменного состава обрабатывают LiAlH4 и LiBH4 в избытке бензола, в результате образуется кристаллическое вещество (а-А1Н3) В зависимости от условий обработки могут образовываться др модификации ГА Работы с ГА проводят в атмосфере азота Применение ГА" в качестве восстановителя в синтезах и источника аккумулированного водорода, для алю- минирования поверхностей материалов; как горючий компонент в ракетных топливах; в процессах бессеребряной фотографии ■ Encyclopedia of Inorganic Chemistry / Ed R Bruce King, John Wiley & „9 ~ 1995 ~ T 1. - P 105, Семененко К Н, Булычев Б М, Шевлягиш Е А // Успехи химии -1966 -Т 35 -№9 -С 1529 А И Горбунов 30 Алюминия с магнием сплав АЛЮМИНИЯ С магнием СПЛав. Алюминий и магний сплавляются при любых соотношениях. В пиротехнической промышленности используется сплав, содержащий примерно одинаковое количество Mg и А1 и имеющий теплоту образования 205,31 кДж/моль Сплав AM сравнительно легко взаимодействует не только с кислородом, но и с азотом, двуокисью азота, углекислым газом, парами воды и другими газообразными окислителями. Порошкообразный сплав AM воспламеняется в кислороде, водяном паре и углекислом газе Процесс горения частиц сплава в воздухе и в смесях кислорода с аргоном является двухстадийным На первой стадии сгорает магний, а потом алюминий Зона свечения на первой стадии длительное время не изменяется, но когда процесс выгорания магния заканчивается, она уменьшается, приближаясь к поверхности частицы, а ее яркость увеличивается Время сгорания частиц сплава AM в воздухе пропорционально их диаметру в степени 1,6. Горение частиц сплава AM в среде углекислого газа после завершения первой стадии затухает Место воспламенения частиц сплава AM при горении топлив и пиротехнических составов зависит от их размера и содержания горючего в составе. Чем мельче частицы и больше (до определенного предела) содержание горючего в топливе, тем они легче воспламеняются. Воспламенение может происходить на поверхности горения Добавки Мп02, V2O5, Ва02 в топливо на основе перхлората аммония уменьшают время задержки частиц сплава AM в пламени Выпускаемые промышленностью порошки сплава AM обозначаются тремя буквами ПАМ, после которых через дефис пишется цифра (1,2,3,4), отражающая дисперсность порошка По ГОСТ порошок ПАМ-1 должен проходить через сито с сеткой 07, ПАМ-2-045, ПАМ-3-0315 и ПАМ-4 - 016 В последние годы по отдельным ТУ выпускаются порошок ПАМ-5 с большей дисперсностью и сплав AM со сферической формой частиц (АМД-50) Сплав AM применяется в фотоосветительных, осветительных, зажигательных, сигнальных, трассирующих и других пиротехнических составах. ■ Кляузов А К., Арш М М., Мадякин Ф П, Филаретова ГА Воспламенение порошков металла в продуктах горения модельного топлива - В сб Горение и взрыв Материалы III Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву - М Наука, 1972 ч ФЛ Мадякин Алюмогидриды (тетрагидридоалюминаты, ала- наТЫ)(А) - комплексные гидриды, содержащие тетраэдрическии ион [А1Н4 Г или группу с мостиковыми водородными связями Практическое значение имеют А щелочных и щелочно-земельных металлов Такие А - бесцветные кристаллические вещества Их некоторые физические и термодинамические характеристики приведены в таблице Соединение Li Na K Cs Mg2 Са[А1Н4]2 N(CH3)4 A1H4 плотность, г/смЗ 0,917 1,28 1,33 2,84 1,05 - 0,99 Д"о6р°, кДж/моль - 107,1 - 113,1 - 166,7 - 165,0 - 234,0 - 184,3 - 12 (расч) 5298°. Дж/(моль град) 78,7 124,0 129,0 150,8 - - - Температура разложения, °С > 140 > 220, Гпл 182 >270 > 290 > 140 >230 > 170 А весьма реакционноспособные вещества С водой, аммиаком, кислотами, спиртами и др. соединениями с подвижным атомом Н энергично реагируют с выделением Н2 А в реакциях с органическими веществами выступают как сильные восстановители Они восстанавливают кратные связи углерода с атомами О, N и S, не затрагивая связи >С = С< А растворимы в ТГФ, моно- и диглиме, в диметило- вых эфирах полиэтиленгликолей; А лития и магния -в диэтиловом и дибутиловом эфирах А образуют в растворах с эфирами и некоторыми триалкиламинами сольваты состава 1 1 или 1"2 Наиболее распространенные способы получения А взаимодействие гидрида металла с А1На13 в эфирах или эфироуглеводородных смесях, прямой синтез из элементов (NaAlH4, KA1H4, CsAlH4) при 100-200°С и давлении Н 2 30 -300 атм в сольватирующих растворителях А переходных металлов и металлов III и IV групп получают при взаимодействии LiAlH4 с галогенидами металлов в эфире при- 80- 110°С Это весьма нестабильные соединения, разлагающиеся при повышении температуры с выделением металлов или их гидридов (Т1Н2, ZrH2, YH3,ScH2) А четвертичных аммониевых оснований (R4N) получают обменной реакцией LiAlH4 с R4NHal К А относят и гекса- гидридоалюминаты, М3 А1Н6, которые могут быть получены прямым синтезом из элементов или термическим разложением А М3А1Нб термически более устойчивы, чем соответствующие А Существуют и более сложные комплексы, например, Mg2 -2 LiAlH4, LiAlH4 АЩ3, Li и др Термический распад сложный многостадийный процесс, для А щелочных металлов протекающий в две стадии- 32 Алюмотол 6 МА1Н4 = 2 М3А1Н6 + 4 А1 + 6 Н2 и 2 М3 А1Н6 = 6 МН + 3 Н2 + 2 А1 Для1лА1Н4 процесс на первой стадии (100- 150°С) описывается уравнением автокатализа 1-ого порядка с энергией активации 110-118 кДж/моль Термический распад Li3AlH6 проходит при 180 - 220° С Анализ А проводится по объему Н 2, выделившегося при гидролизе, или комплексонометрически по содержанию А1 Гидрид- ный водород определяется йодометрическим титрованием в апротон- ных растворителях А. рассматривались как богатые водородом энергетические добавки к твердым и жидким ракетным топливам В настоящее время более перспективным ракетным горючим считается гидрид алюминия, a LiAlH4, NaAlH4, KA1H4 и Са(А1Н4)2 являются исходным сырьем для его получения А. используют в органической препаративной химии и в фармакопее в качестве селективных восстановителей, а также как источники водорода и компоненты составов, генерирующих водород в режиме горения ■ Жигач А Ф, Стасиневич Д С Химия гидридов -Л, 1969, Алпатова Н М, Гае риленко В, Кесслер ЮМ идр Комплексы металлоорганических гидридных и галоидных соединений алюминия - М, 1970, Хайош А Комплексные гидриды в органи ческой химии / Пер с нем - Л, 1971, Химическая энциклопедия - М, 1988 Т 1 -1990 - Т 2, Wieberg Е, Amberger Е Hydrides ot the elements mam groups, I-IV,-Amst L N-Y , 1971, Seyden Penne I Reduction by the Alumino and Boro- hydndes in Organic Synthesis -N -Y , 1997 Г Н Нечипоренко, В В Захаров АЛЮМОТОЛ -гранулированное промышленное взрывчатое вещество (см Гранулированные ВВ), представляющее собой смесь тротила (85%) с дисперсным алюминием (15%) Алюминий распределяется в плаве тротила с последующим гранулированием в воду А водоустойчив, хорошо сыпуч и легко тонет в воде при зарядке, не слеживается, пригоден для механизированного заряжания и обладает высокой стабильностью. Относится к высокомощным ВВ Теплота взрыва 5600 кДж/кг, скорость детонации 5500 - 6000 м/с, применяется при ведении взрывных работ по особо крепким породам, для подрыва требует промежуточного детонатора А имеет кислородный баланс минус 76,25%, и поэтому при его применении требуется проведение дополнительных мер по проветриванию карьеров и забоев во избежание отравления оксидом углерода Благодаря высокой мощности А достигается хорошая проработка подошвы уступов карьеров, и его применение сокращает объем бурения крепких пород до 30% по сравнению с гранулотолом. А необходимо применять только в водонаполненном с как при этом возрастает плотность заряда до 1,35 г/см и повы- нается эффективность взрывания Кроме увеличения скорости детонации, в водонаполненном состоянии у А увеличивается полнота зоывчатого превращения за счет смещения реакции водяного газа 2 СО = С02 + С + О вправо с дополнительным выделением тепла Ш Кутузов Б Н Разрушение горных пород взрывом - М МГИ, 1992 -516 с, ГОСТ 26184-84 Вещества взрывчатые промышленные Термины и определения В А Соснин Аминотринитробензол (8,4,6-тринитроанилин, ПИКраМИД) C6H4N406, мол масса 228,1-кристаллы желтого цвета, Тпл 192-195°С, плотность 1,762 г/см3 (14°С), ограниченно растворим в бензоле, уксусной кислоте, ацетоне Скорость детонации 8100 м/с (при плотности 1,75 г/см3), ТвсП > 350°С, энтальпия образования-12,8-26 ккал/моль, теплота взрыва 990 ккал/кг А получают нитрованием о- или п-нитроанилина или ацетанилида либо аминированием тринитрохлорбензола Применялся как индивидуальное ВВ и в смесях Я Хмельницкий Л И Справочник по взрывчатым веществам Ч 2 -М, 1961 -842с, Орлова Е Ю Химия и технология бризантных взрывчатых веществ - 2-е изд, пере- раб и доп -Л Химия, 1973 -688 с Аммоналы промышленные взрывчатые вещества, содержащие 5-10% нитросоединений (тротил и др), 66,0 - 80,5% аммиачной с„ литры, 4,5-10,0% дисперсного алюминия А относятся к непредохранительным взрывчатым веществам и используются для взрывания на дневной поверхности и в шахтах, не опасных по газу и пыли Они выпускаются в патронированном виде и применяются при ручном способе заряжания шпуров и скважин Оболочка патронов формируется из бумаги или полиэтиленовой пленки, диаметр патронов 32, 36, 45, 90 мм Патроны изготавливаются двумя способами" шнекованием или прессованием В первом случае плотность аммонита 950 - 1200 кг/м, во втором-1400-1580 кг/м3 По сравнению с аммонитами А являются более мощными взрывчатыми веществами, так как содержат высокоэнергетическую добавку - дисперсный алюминий, которая повышает теплоту взрыва на 15 - 20% А чувствительны к средствам первичного инициирования (капсюль и электродетонатор, Детонирующий шнур) А применяются в качестве взрывчатого вещества в основном за- н де, в качестве промежуточных детонаторов - в зарядах из гранули- ных ВВ, а также для дробления негабаритных кусков породы В настоящее время допущены к постоянному применению аммонал водоустойчивый, аммонал скальный №1, аммонал М-10 Основные взрывчатые характеристики приведены в таблице Характеристика Теплота взрыва, кДж/кг Критический диаметр детонации, мм Скорость детонации км/с Бризантность, мм Фугасность, см3 Передача детонации на расстоянии, см между сухими патронами После выдержки в воде Значение 4940-5662 6-14 3,8- 6,5 16-22 410-460 3-5 ■ Дубнов Л В Промышленные взрывчатые вещества - М Недра, 1988 -358 с, Ку тузов Б II Разрушение горных пород взрывом - М МГИ, 1992 -516 с, ГОСТ 26184-84 Вещества взрывчатые промышленные Термины и определения, Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к постоянному применению в Российской Федерации - М, 1997 А Г Страхов АММОНИТЫ -порошкообразные промышленные взрывчатые вещества, основными компонентами которых являются аммиачная селитра, тротил и хлористый натрий По условиям применения А подразделяются на предохранительные и непредохранительные. Непредохранительные состоят из селитры и тротила и предназначены для взрывных работ на земной поверхности и в шахтах, не опасных по газу и пыли Предохранительные А, содержащие дополнительно хлористый натрий, применяются в угольных и сланцевых шахтах (см Предохранительные ВВ) А выпускаются упакованными в бумажные мешки и в виде патронов в бумажной или полиэтиленовой оболочках диаметром 32, 36, 60, 90 мм Предохранительные ВВ выпускаются только в патронах диаметром 36 мм А имеют высокую детонационную способность, они чувствительны к средствам первичного инициирования (капсюль- и электродетонатор, детонирующий шнур) Массовая доля компонентов в А составляет, тротил 3 - 21%, аммиачная селитра 61-97%, хлористый натрий 0 - 20% В настоящее время производят А №6ЖВ, АП-5ЖВ, ПЖВ-20, Т-19, AT, которые применяют для взрывания горной массы шпуровым и скважинным Аммониты AT и ртодами с ручным способом заряжания, для дробления негабарит- 1Х кусков пород, в качестве промежуточных детонаторов зарядов гранулированных ВВ, для обработки металлов взрывом Основные физико-химические и взрывчатые характеристики А приведены^таблице Характеристика Теплота взрыва, кДж/кг Плотность в патроне, кг/м3 Критический диаметр детонации, мм Скорость детонации, км/с Бризантность, мм фугасность, см Значение 2095-4312 1000-1200 10-13 1,4 4,8 14-15 265-275 ■ Дубнов Л В Промышленные взрывчатые вещества -М.: Недра, 1988 -358 с, Ку тузов Б Н Разрушение горных пород взрывом -М МГИ, 1992 -516 с А Г Страхов Аммониты AT и изделия из них (АТ-1, АТ-2, АТ-3)- низкоскоростные порошкообразные взрывчатые смеси тротила и аммиачной селитры (см также Аммониты) В зависимости от марки аммонита и толщины слоя скорость детонации находится в пределах 1600 - 3800 м/с, критическая толщина детонации-10 -40 мм Изготавливаются по технологии механического смешения компонентов Аммониты AT применяются для сварки (плакирования) крупногабаритных листов металлов взрывом и как взрывчатый наполнитель в шланговых зарядах ЗША, предназначенных для мягкой отбойки (ЗША-25) и пассировки каменных блоков (ЗША-14) крепких горных пород (гранит) на земной поверхности во всех климатических районах страны ж Заряды ЗША ТУ 75-11903-561-93 выпускаются диаметром 25 (ЗША-25) и 14 мм (ЗША-14), длиной 4 -20 м Инициирование зарядов осуществляется от детонирующего шнура или детонатора Заря- Д i не образуют микротрещип в камне даже при непосредственном онтакте заряда с породой, надежно детонируют в обводненных усло- иях, эластичны при отрицательных температурах Андреева Основные технические характеристики зарядов марок ЗША Диаметр, мм Масса одного погонного метра, кг Температурный интервал эксплуата- Теплота взрыва, кДж/кг Общее количество газов, л/кг Скорость детонационного импульса по длине заряда, м/с ЗША-14 14 0,14 -60-+60 1465 920 6500 ЗША 25 25 0,50 -60-+60 2052 937 7000 1 ■ Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом -Новосибирск Наука, 1972-188 с, Нефедов МА Направленное разрушение горных пород вчры вом -С -Петербург Изд-во петербургского университета, 1992 - 185 с Г П Куценко Андреева критерий (Дг) - отношение характерных размеров дефекта сплошности заряда твердого топлива, пороха или ВВ и ширины зоны горения Характеризует «сопротивление» заряда проникновению горения в его дефекты. Предельное условие нормального горения дефектных и пористых зарядов А^ > А„ кр Критическое значение Ап составляет от 2 (СРТТ) до 10 (пироксилин) при среднем значении порядка 6. ■ Беляев А. Ф, Боболев В. К, Кроткое А. И., Сулимое А А, Чуйко С В Переход горения конденсированных систем во взрыв - М Наука, 1973 -292 с С В Чуико Антрацен С^Ню представляет собой бесцветные кристаллы, растворяющиеся в горячем бензоле, трудно -в спирте и эфире В пиротехнических составах применяется технический (сырой) А, являющийся смесью А. с его гомологами (фенантреном и карбазолом) и содержащий 12-18% антраценового масла Температура вспышки сырого А 150-160°С Сырой А применяется в дымовых составах черного и белого цвета Недостатком сырого А является расслоение компонентов, что вызывает необходимость перед применением производить перемешивание (усреднение, перелопачивание) Составы на таком А. обладают недостаточными сыпучестью и физической стабильностью, поэтому в последнее время при разработке аэрозолеоб- разующих составов, составов ИК-излучения, твердых топлив пиротехнического типа используют химически чистый А Антропогенное воздействие энергетических кон- НСИрованНЫХ систем (ЭКС)-воздействие человеческих ** КТоров на изменение и саморазвитие природных объектов и явлений К числу таких факторов человеческой деятельности, оказывающих существенное влияние на окружающую природную среду, относятся про- зводство, эксплуатация, использование по прямому назначению, лик- идация и утилизация энергетических конденсированных систем-твердых топлив (ТТ), порохов, ВВ и пиротехнических составов Серьезную экологическую опасность, обусловленную АВ, представляют исходные компоненты ЭКС, промстоки, выбросы, технологические отходы и, особенно, продукты сгорания и взрыва (ПС и ПВ), образующиеся при проведении испытаний и пусков, ликвидации твердотопливных ракет и уничтожении зарядов, выслуживших гарантийные сроки Токсичность многих штатных и перспективных компонентов ЭКС по своему физиологическому воздействию на организм человека находится на уровне ряда отравляющих веществ (табл. 1) При этом их содержание в производственных отходах может быть достаточно высоким (табл 2) Компоненты Перхлорат аммония Октоген (гексоген) Алюминий Нитроглицерин Таблица 1 Характеристика токсичности компонентов ЭКС Токсическое действие Поражение центральной нервной системы (ЦНС) Поражение ЦНС, кровяной яд Поражение легких Кровяной яд Предельно допустимая концентрация в воде водое- 5,0 0,1 0,01 в воздухе, 1,0 1,0 2,0 1,0 Таблица 2 Содержание токсичных продуктов в промстоках, образующихся при производстве и ликвидации зарядов ЭКС Максимальная концентрация продуктов в промстокдх, мг/л ПДК в воде водоемов, Ацетиленид. , Стружка СТТ ПДК в воде водоемов, Основную опасность для окружающей природной среды и человека представляют хлористый водород и другие галогенсодержащие соединения Наряду с токсическим воздействием, галогенсодержащие соединения оказывают разрушающее воздействие на озонный слой земной атмосферы, особенно при пусках ракет. Помимо хлористого водорода, имеются большие ограничения и на другие продукты сгорания, в частности, на оксид алюминия, который является мутагеном Другой продукт горения - оксид углерода представляет реальную опасность в ближних зонах места подрыва, пуска или испытания, так как на удалении, в процессе разбавления атмосферным воздухом, происходит снижение его концентрации до допустимых пределов При сжигании зарядов ЭКС при пониженных давлениях (без соплового блока) достаточно высокими являются концентрации хлора Токсические свойства некоторых продуктов сгорания представлены в табл 3 Таблица 3 Предельно допустимые концентрации некоторых продуктов сгорания ЭКС NH; ПДКмр, t 0,2 ПДКсс, мг/м3 0,04 0,04 ПДКв, ъ ■ Раимерс Н Ф Природопользование Словарь-справочник -М.. Мысль, 1990, Бес памятное Г П, Кротов Ю А Предельно допустимые концентрации химических № ществ в окружающей среде -Л Химия, 1995 , В Ю Мелешко Ацетиленид серебра (карбид серебра) C2Ag2. мол масса 239,8, Тразл ~ 200°С, теплота разложения 293 ккал/кг (1226 кДж/кг) Очень чувствителен к удару Получают АС, пропуская (барботируя) ацетилен через аммиачный раствор азотнокислого Ацетилениды бра g нейтральной или слабокислой среде образуется с соль Ag2C2 AgN03-инициирующее ВВ, мол масса 409,7, -г около 220°С, расширение в бомбе Трауцля 136 см3, теплота взрыва 451 ккал/кг (1888 кДж/кг), скорость детонации 2250 м/с при плотности 2,51 г/см и 4450 м/с при плотности 5,36 г/см3 Инициирующая способность больше, чем у гремучей ртути На практике в качестве ИВВ не применяется ■ Багал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ -М, 1975 ~ ш, М А Илюшин АцетИЛенИДЫ - соли ацетилена (НС = СН), слабой кислоты с рК 25, образующиеся при действии щелочных и щелочноземельных металлов (при нагревании или в жидком аммиаке) или металлооргани- ческих соединений с замещением одного или двух атомов водорода С2Н2 +М-»НС2М + Н С2Н2 +MR->.HC2M + RH А металлов I и II групп энергично взаимодействуют с водой, регенерируя ацетилен, часто используются в органическом синтезе для введения ацетиленовой группы Соли двухвалентной ртути, одновалентной меди, галогениды алюминия, золота, хрома, серебра присоединяются к ацетилену, образуя комплексы С2Н2 + МХ->С2Н2 MX. Многие комплексные соли обладают взрывчатыми свойствами Дизамещенные взрывчатые А (Си 2С2, Ag2C2) получают при действии на ацетилен аммиачных растворов солей этих металлов Образование красного осадка Си2С2 используется для анализа ацетилена ■ Багал Л И Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ - М, 1975 И В Целинский, М А Илюшин Аэрозолеобразующие составы для воздействия на переохлажденные облака и туманы. Одним из способов предотвращения града и вызывания осадков является введение в переохлажденное облако аэрозоля веществ (реагентов), являющихся центрами нуклеации паров воды Аэрозоль можно создавать различными методами, по наиболее предпочтительным считается сжигание пиротехнических составов в различного рода генераторах уществуют два типа пиротехнических составов, образующих при орении аэрозоль реагента В первом типе реагент вводится в состав в иде порошка В результате сгорания состава он возгоняется, образуя йРозоль Во втором типе составов реагент получается в процессе го- ия России предпочтение отдается первому типу составов В ка- е реагента используется Agl, который в большинстве составов 40 Аэрозольобразующие пожаротушащие составы возгоняется за счет сгорания термической смеси на основе перхлората аммония. При этом высокий выход активных частиц (АЧ) достигается при горении составов с резко отрицательным кислородным балансом (КБ) при температуре продуктов сгорания порядка 2200 К Основным требованием к составам является обеспечение максимального выхода АЧ (не менее 5 101 ч/г) при температуре тумана минус 10°С Для обеспечения такого выхода первоначально вводили в состав до 50 - 60% Agl Современные составы содержат 2% Agl. Показана возможность разработки составов с содержанием Agl порядка 0,4% При использовании в качестве термической основы энергетически выгодных азотсодержащих соединений (азидопентон, нитраты целлюлозы) высокий выход АЧ наблюдается при КБ состава, близком к нулевому Это позволяет применять такие составы одновременно в качестве источника АЧ и топлива, обеспечивая экологическую чистоту продуктов сгорания Ф П Мадякин Аэрозольобразующие пожаротушащие составы- многокомпонентные композиции с полимерной связкой, содержащие горючее, которым, как правило, является связка, окислитель и ингибитор горения, диспергируемый и активируемый в процессе горения композиции В качестве ингибиторов, обрывающих цепные реакции горения углеродно-водородных материалов (реакции СО+ С>2 и Н2 + 02), используются соединения элементов I группы (с наименьшим электронным потенциалом ионизации) В силу экономических, технических и экологических причин предпочтение отдается соединениям калия и, в первую очередь, кислородосодержащим (KN03, КСЮ4) Выбор полимерной связки определяется технологией изготовления АПС по технологии баллиститных ракетных топлив изготавливаются составы на основе пластифицированной нитроцеллюлозы (НЦ), по технологиям смесевого РТ и пиротехнических составов - в качестве связки используются термореактивные смолы (фенольные, эпоксидные) При компоновке АПС учитывают следующие важные требования - содержание ингибитора при условии сохранения удовлетворительных технологических, физико-химических, механических и внутрибаллистических характеристик должно быть максимальным, - ингибитор перед вводом в состав должен подвергаться измельчению, причем степень измельчения должна быть максимально возможной, по крайней мере < 2 мкм; Аэрозольобразующие пожаротушащие составы - температура горения состава определяется двумя требованиями- минимально возможной температурой рабочего аэрозоля и максимально возможной его эффективностью (т е степенью активации ингибитора), оптимальное ее значение - около 1500°С, - скорость горения состава определяется требованиями секундного расхода аэрозоля в очаге пожара и конструкцией генератора В таблице приведены химический состав и основные свойства некоторых АПС, изготавливаемых по технологиям баллиститных поро- хов и пиротехнических составов Аэрозольобразующие огнетушащие составы Состав, свойства 1 ПТ-50-2 Нитрат калия 50 Перхлорат калия | - Нитроцеллюлоза Фенол формальде- гидная смола и др Полимеры Пластификатор и добавки 17,5 " 32,5 Ргнетушащая концентрация, г/см3* Для гептана (класс пожара В) Для оргстекла (класс пожара А2) Температура горения при Р = о 1 Мпа, К скорость горения "Ри^=0Д,Мпаи 31 27 1497 3 По методике ВНИИИПО 1-Л^£^й!«£-СКтелТехнол 1 ПТ4 I ПАС-47 ПАС-47М Химсостав, % ма 64 " 38-41 38-39 Связующее 12,5 - 23,5 - 12-10 «-» Типа СБК (СКТБ |« Технолог» НИИПХ сэпт («Эпотос») 31 65 16-35 55-90 - 47 (KN03+ + ВаШ3) 23 - 18-30 " _ 10-45 " _ 16 14 Основные свойства- | 39 31 1394 2,6 54 47 1652-1531 1,2-2,5 - 16-25" - 1,2-2 - " ~ " - " - " 42 Аэрозоля огнетушащего генераторы В некоторых аэрозольгенерирующих устройствах (МАГ) с целью снижения температуры аэрозоля применяются химические охлаждающие составы, которые за счет теплоемкости и эндотермического эффекта фазовых переходов обеспечивают охлаждение до безопасного уровня (60 -300°С) Для этих целей применяются вещества с максимально возможным эндотермическим эффектом фазовых переходов (плавление, разложение), реализуемым в области температур 100 -300°С Ограничение по температурному, физическому состоянию, химической совместимости и экологическим требованиям резко ограничивают выбор такого типа веществ В настоящее время применяются оксалат аммония, основной карбонат магния Е Ф Жерров Аэрозоля огнетушащего генераторы -новое высокоэффективное средство объемного пожаротушения, механизм действия которого основан на распылении в защищаемом объеме ингиби- рующего аэрозоля, обрывающего цепные реакции горения АОГ эффективны при тушении пожаров классов А, В, С, Е и в зависимости от назначения имеют те или иные конструктивные особенности. На рис.1 представлена принципиальная схема пожаротушащего устройства на базе АОГ При возникновении пожара в объеме, защищаемом данным устройством, автоматически (отдатчика или огнепроводного шнура) или вручную замыканием электроцепи воспламенителя включается Рис 1 Принципиальная схема пожаротушащего устройства на 6а зе аэрозольных ии гибирующих генераторов 1 - корпус с теплоизоляцией; 2 аэрозольгеперируютии состав, 3 -камера горения, Л - химический (или тепло физич) охладитель, 5 ДИ афрагма для истечения аэрозоля, 6 - огнепроводный шнур, 7 - электроразъем; 8 -воспламенитель, 9- датчик-сигнализатор пожара, 10 -тумблер (кнопки) ручного включения генератора Аэрозоля огнетушащего генератор] Рис. 2 Гашение горящего нефтяного или газового фонтана высокоскоростной струей ингибирующего аэрозоля генератор (или несколько генераторов), который с заданной скоростью распыляет аэрозоль в зоне пожара По достижении пожароту- шащей концентрации (несколько секунд) пожар ликвидируется Сам генератор представляет собой устройство, в корпусе которого (обычно металлическом) размещены элемент аэрозольгенерирую- щего состава с воспламенителем и охладитель Номенклатура выпускаемых генераторов весьма многообразна и учитывает специфику пожаров в различных отраслях промышленности, транспортных средств, быта, а также разнообразные условия на защищаемых объектах (степень негерметичности, взрывоопасность и пр) Применяемые АОГ типа «МАГ», «ПУРГА», «СОТ», «Габар» и Др отличаются как свойствами используемых составов, так и конструкциями самих генераторов Наиболее широкий спектр конструкций имеют генераторы типа МАГ, которые охватывают сферу применения для пожарной защиты от малых объемов (приборы, электрошкафы) до больших помещений (складов, ангаров и пр) (табл 1) Все аэрозольные генераторы МАГ, применяемые для объемного пожаротушения, имеют в корпусе химический охладитель, обеспечивающий снижение температуры до безопасного уровня Пожаротушащие устройства, предназначенные для тушения по- аРов класса А1 (тлеющие материалы), являются комбинированными" ВгКЛючающими генераторы для ингибирования пламенных реак- лл ^Шение пламени) и жидкостные или порошковые устройства (tv °"3a накоггленн°й в конденсированной фазе тепловой энергии Ушение тлеющего материала углей и т д) Аэрозоля огнетушащего генераторы Рис 3 Газовый затвор 1-технологические коммуникации, 2 -газовый затвор Для тушения локальных пожаров на открытом воздухе (нефтегазовые фонтаны, бензозаправщики и пр) предназначены генераторы с высокой скоростью истечения аэрозоля, как правило, сверхзвуковой (рис. 2) Такие генераторы не имеют химического или физического охладителя Снижение температуры в этих генераторах осуществляется за счет резкого расширения в сопловом блоке. Для локализации пожаров, распространяющихся по технологическому потоку и коммуникациям в производственных зданиях, предназначены, так называемые, газовые затворы (рис 3) На технической базе охлаждающих элементов генераторов работают огнепреградители (рис 4). Огнепреградители применяются для защиты технологических аппаратов, в которых возможен пожар (взрыв -дефларгация) с выхлопом горячих продуктов горения в помещении с рабочим персоналом ■ 40 патентов на аэрозольобразующие огнетушащие составы, генераторы и различные устройства Е Ф Жегров Рис 4 Огнепреградители 1-аппарат, 2- слой огнепреграждающей насадки, 3 -поток продуктов взрыва или горения в аппарате Аэрозоля огиетушащего генераторы I т ш L-8 1 §12 3 g - з I a I4l i«l:° * gigs § J Mh 1*5 0 !< P.Q.H % g S g document.write("");