Использование взрывчатых смесей сопряжено с высоким риском для жизни и здоровья людей. Однако во многих сферах человеческой деятельности, таких как промышленность, военное дело, горнодобыча, строительство и других, применение взрывчатых веществ является неотъемлемой частью технологических процессов. Поэтому крайне важно детально изучить физико-химические свойства и особенности поведения взрывчатых смесей, чтобы минимизировать опасности при их использовании.
История открытия взрывчатых смесей
Первые упоминания о взрывчатых смесях встречаются в исторических хрониках еще в Средние века. В Китае в VII веке был изобретен порох – взрывчатая смесь на основе селитры, серы и угля. Это вещество первоначально использовалось в фейерверках, а затем нашло применение в военном деле и строительстве.
В Европе упоминания о порохе появляются в XIII веке. Считается, что рецепт приготовления пороха попал в Европу через монголов, которые активно применяли его при осаде городов. Однако точное авторство этого изобретения приписывается разным ученым того времени – Бертольду Шварцу, Роджеру Бэкону и другим. Порох стали активно применять в артиллерии для метания снарядов, а также в огнестрельном оружии.
Исторически первым прообразом современных взрывчатых веществ можно считать т. н. «греческий огонь»; авторство данного изобретения приписывается греку по имени Каллиник, а в качестве даты создания состава называется 667 год н. э.
В дальнейшем был открыт ряд других взрывчатых смесей – взрывчатая смесь гремучего серебра, пикриновая кислота, нитроглицерин. Эти открытия позволили создать más мощные и безопасные боеприпасы, которые стали активно применяться в военных целях.
Физико-химические основы горения и взрыва
Горение и взрыв – это быстрые химические реакции окисления горючих веществ, сопровождающиеся выделением большого количества теплоты и газообразных продуктов. Однако между ними есть существенные различия.
- Горение представляет собой постепенное распространение пламени через вещество.
- Взрыв же является практически мгновенной детонационной реакцией, распространяющейся со сверхзвуковой скоростью.
Скорость распространения пламени при горении обычно не превышает нескольких метров в секунду. Скорость же детонации может достигать нескольких километров в секунду!
Таким образом, взрывчатые смеси отличаются способностью к взрывному разложению, а не просто горению. Это достигается за счет подбора соответствующего химического состава.
Классификация взрывчатых смесей по составу
Существует несколько подходов к классификации взрывчатых смесей в зависимости от их назначения и особенностей химического состава.
- По виду окислителя различают аммиачно-селитренные, аммиачно-перхлоратные, нитросодержащие и другие взрывчатые смеси.
- По консистенции бывают твердые, жидкие, порошкообразные, гранулированные и другие.
- По чувствительности к инициированию делят на инициирующие (первичные) и бризантные (вторичные).
Инициирующие ВВ отличаются высокой чувствительностью к различным внешним воздействиям и используются для подрыва более стабильных бризантных ВВ, обладающих высокой разрушительной силой.
Взрывчатая смесь водорода с воздухом также обладает взрывоопасными свойствами и требует строгого соблюдения мер предосторожности при использовании водорода.
Характеристики основных промышленных ВВ
Для практического применения взрывчатых смесей важно знать их ключевые характеристики, такие как теплота взрыва, кислородный баланс, бризантность, чувствительность к различным видам воздействия и другие.
| Наименование ВВ | Теплота взрыва, кДж/кг | Кислородный баланс, % |
| Гексоген | 5100 | -21.6 |
| ТЭН | 6200 | -73.2 |
Эти данные используются для выбора оптимального состава смеси в конкретных условиях применения, обеспечивающего требуемые взрывные характеристики.
Области применения взрывчатых смесей
Взрывчатые смеси находят широкое применение в различных областях человеческой деятельности:
- Промышленность – для разрушения горных пород при добыче полезных ископаемых, проведении взрывных работ;
- Военное дело – для снаряжения боеприпасов (снарядов, мин, торпед и др.);
- Космонавтика – для аварийных систем отделения ступеней ракет;
- Транспорт – для систем безопасности и аварийного спасения.
Выбор конкретной взрывчатой смеси определяется ее свойствами и требованиями области применения.
Технология приготовления взрывчатых смесей
Метан образует взрывчатые смеси с воздухом в определенных концентрациях. Для их получения используют специальные дозирующие установки.
- Взвешивают необходимое количество компонентов взрывчатой смеси;
- Тщательно перемешивают в смесительных емкостях;
- Фасуют в тару или заливают в корпуса боеприпасов.
Строгое соблюдение рецептуры и мер безопасности являются обязательными!
Методы инициирования взрывчатых смесей
Для надежного взрывного превращения используют специальные методы инициирования.
- Подрыв электродетонатором или огневым способом;
- Использование первичных инициирующих ВВ;
- Лазерный или электрический пробой взрывчатой смеси .
Выбор конкретного способа зависит от условий и требований применения взрывчатой смеси .
Меры безопасности при использовании взрывчатых смесей
Работа со взрывчатыми смесями требует строгого соблюдения мер предосторожности:
- Хранение в специальных хранилищах и таре;
- Лицензирование всех работ;
- Применение защитных средств персоналом.
Это позволяет минимизировать риски возникновения несчастных случаев и аварийных ситуаций.
Перспективы создания новых типов взрывчатых смесей
Ведутся исследования по созданию принципиально новых типов ВВ:
- Нанотехнологичные ВВ повышенной мощности;
- Объемно-детонирующие смеси;
- Высокоэнергетические гетерогенные смеси.
Разработка более эффективных и безопасных взрывчатых смесей является актуальной задачей отрасли.
Требования к персоналу, работающему со взрывчатыми смесями
Персонал, занятый в производстве, транспортировке, хранении и применении взрывчатых смесей, должен соответствовать ряду требований:
- Иметь соответствующую квалификацию и допуск к работам;
- Периодически проходить медосмотры и проверку знаний;
- Строго соблюдать правила техники безопасности и производственной санитарии.
К работе не допускаются лица с медицинскими противопоказаниями или имеющие проблемы с психическим здоровьем. Ответственный подход персонала является залогом безопасности.
Особенности ликвидации последствий аварий со взрывчатыми смесями
При возникновении аварий, связанных со взрывом на объектах производства или хранения взрывчатых смесей, необходимо:
- Немедленно эвакуировать людей из опасной зоны;
- Вызвать пожарные и аварийно-спасательные службы;
- Организовать оцепление территории и недопущение посторонних лиц.
Также требуется проведение масштабных восстановительных и ремонтных работ. При взрывах выделяются токсичные газы, представляющие угрозу для здоровья.
Методы утилизации отходов взрывчатых смесей
Отходы взрывчатых смесей в виде порохов, шашек, гранулированных ВВ и других требуют специальных методов обезвреживания:
- На полигонах проводится подрыв и сжигание ВВ;
- Используют химические методы для обеззараживания компонентов;
- Применяют биоремедиацию с помощью микроорганизмов.
Утилизация отходов – важный этап в обеспечении экологической безопасности деятельности по производству и применению взрывчатых смесей.
Перспективные направления исследований взрывчатых смесей
Основными направлениями исследований в области взрывчатых смесей являются:
- Повышение энергетических характеристик при сохранении безопасности;
- Создание смесей с улучшенными детонационными свойствами;
- Разработка технологий направленного действия ВВ.
Также ведутся работы по компьютерному моделированию процессов горения и взрыва взрывчатых смесей. Это поможет совершенствовать технологии получения и применения ВВ.
