炸药的性能.doc
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高能炸药的稳定性与安全性评估在现代科技和工业的诸多领域中,高能炸药扮演着至关重要的角色。
从军事应用中的武器制造到民用领域的矿山爆破、建筑拆除,高能炸药的身影无处不在。
然而,伴随其强大威力而来的是对稳定性和安全性的严格要求。
这不仅关系到相关操作的成功与否,更直接关乎人员的生命安全和环境的保护。
首先,我们来理解一下什么是高能炸药的稳定性。
简单来说,稳定性指的是炸药在储存、运输和使用过程中保持其化学和物理性质不变,不发生意外的分解、变质或爆炸的能力。
影响高能炸药稳定性的因素众多,其中包括化学成分、环境条件以及制造工艺等。
化学成分是决定炸药稳定性的基础。
不同的化学物质组合成的炸药具有不同的稳定性特征。
一些常见的高能炸药成分,如硝酸铵、TNT 等,它们的化学性质本身就对稳定性产生影响。
例如,硝酸铵在高温、潮湿的环境下容易分解,从而降低炸药的稳定性。
环境条件也是关键因素之一。
温度、湿度、光照等都可能对炸药的稳定性造成冲击。
高温会加速化学反应,可能导致炸药过早分解;潮湿的环境可能引发炸药吸湿,改变其物理结构和化学性质;而长期暴露在光照下,某些成分可能发生光化学反应,影响稳定性。
制造工艺的优劣同样不可忽视。
在炸药的生产过程中,原材料的纯度、混合的均匀程度、颗粒大小等都会影响最终产品的稳定性。
如果生产过程中存在杂质、混合不均匀或者颗粒过大过小等问题,都可能导致炸药在使用前就出现不稳定的情况。
接下来,我们探讨一下高能炸药的安全性评估。
安全性评估是一个复杂而系统的工作,需要综合考虑多个方面的因素。
首先是对炸药本身的特性进行评估。
这包括了解其爆炸性能、敏感度、热稳定性等。
爆炸性能决定了炸药的威力大小,敏感度则反映了炸药对外界刺激(如撞击、摩擦、静电等)的反应程度,热稳定性则关乎在不同温度条件下炸药的稳定性。
通过一系列的实验和测试,可以获取这些关键数据,为安全性评估提供基础。
其次,要考虑炸药的储存和运输条件。
合适的储存设施,如防火、防潮、防爆的仓库,以及严格的运输规定,如特定的运输工具、包装要求等,都是保障安全性的重要环节。
4炸药的起爆与感度炸药是一种含能物质,可以发生高速的化学反应,放出大量的热能,并伴随着产生高温、高压气体。
作为一种亚稳态物质,在一定的条件下储存、处理、运输时,发生化学反应的速度可以小到忽略不计。
但在某些条件下,其化学反应的速度可以达到较高的水平,反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度,最后导致爆炸。
炸药虽是一种爆炸物质,但它必须具有一定的稳定性,要在一定的外界条件作用下才能发生爆炸变化。
激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。
在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或初始冲能。
不同的炸药,所需的初始冲能是不同的。
如碘化氮(NI3)只要用羽毛轻微触动就会爆炸;而梯恩梯炸药,当用步枪子弹贯穿时,也不爆炸。
炸药在外界作用(激发)下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。
炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。
所需的最小初始冲能愈大,则表示炸药的感度愈低;反之,最小初始冲能愈小,则感度愈高。
引起炸药发生爆炸变化的外界作用(能量)的类型很多,通常主要有以下几种:(1)热能:直接加热、火焰,火花等;(2)机械能:撞击、摩擦、针刺、枪击等;(3)炸药的爆炸能:雷管或炸药直接作用、冲击波作用等;(4)电能:电热、电火花、静电等;(5)化学能:高热化学反应放出的热量;(6)光能:激光等。
炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。
同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。
实用中要求炸药有一个适当的感度,即感度不能太高,也不能太低。
感度太高使用不安全,而感度太低会造成起爆困难。
炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的,即一种炸药对某一种外界作用较敏感,而对其它一些作用则较迟钝。
如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感,它的热感度比梯恩梯低,而机械感度比梯恩梯要高得多。
了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。
对一般猛炸药来讲,在生产、储存、运输和使用过程中,不应发生意外的爆炸。
一、阐述炸药爆炸的基本特征1、反应的放热性炸药爆炸就是将蕴藏地大量化学能以热能形式迅速释放出来的过程,放出大量热量是形成爆炸的必要条件,吸收反应或放热不足都不能形成爆炸。
2、生成气体产物炸药爆炸放出的能量必须借助气体介质才能转化为机械功,因此,生成气体产物是炸药做功不可缺少的条件。
3、反应的快速性炸药爆炸反应式由冲击波所激起的,因此,其反应速度和爆炸速度都很高,爆炸速度可达到每秒书千米,在反应区内炸药变成爆炸气体产物的时间值需要几十微秒。
二、拒爆的处理拒爆的处理方法有以下几种,a、因联线不良、错联、漏联,要重新联线放炮。
经检查确认起爆线路完好时,方可重新起爆。
b、因其他原因造成的拒爆,则因在距拒爆至少0.3m处重钻和拒爆眼平行的新炮眼,重新装药放炮。
c、禁止将炮眼残底继续打眼加深,严禁用镐刨,或从炮眼中取出原放置的引药或从引药中拉出雷管。
d、处理拒爆的炮眼爆破后。
因详细检查并收集未未爆炸的爆破材料予以销毁。
三、炸药爆炸可能引起瓦斯爆炸的因素1、空气冲击波由爆轰激起的冲击波虽然具有很高的压力和温度,但由于作用时间非常短,不会将瓦斯加热到爆发温度,但是冲击波经反复叠加,或瓦斯经过预热,则仍有引起瓦斯爆炸的危险。
2、炽热固体颗粒炽热固体颗粒是一些爆炸不完全的炸药颗粒或金属粉末,他们在空气飞散是可能氧化燃烧,本身冷却却又慢,对瓦斯加热时间长,所以危险性极大。
4、炸药生成的高温气体炸药生成的气体温度高,作用时间长,是引起瓦斯爆炸最危险的因素,特别是含有游离氧,氧化氮等气体时,由于具有强氧化作用,易使瓦斯爆炸,含有游离氧、一氧化碳等气体时,它们接触空气时,可能要燃烧成二次火焰,也可能引起瓦斯爆炸。
炸药的起爆与感度4炸药是一种含能物质,可以发生高速的化学反应,放出大量的热能,并伴有着产生高温、高压气体。
作为一种亚稳态物质,在一定的条件下储存、处理、运输时,发生化学反应的速度可以小到忽稍不计。
但在某些条件下,其化学反应的速度可以达到较高的水平,反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度,最后导致爆炸。
炸药虽是一种爆炸物质,但它必须具有一定的稳定性,要在一定的外界条件作用下才干发生爆炸变化。
激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。
在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或者初始冲能。
不同的炸药,所需的初始冲能是不同的。
如碘化氮(NI )只要用羽毛轻微触动就会爆炸;而梯恩梯炸药,当用步枪子弹贯通时,也不爆3炸。
炸药在外界作用 (激发)下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。
炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。
所需的最小初始冲能愈大,则表示炸药的感度愈低;反之,最小初始冲能愈小,则感度愈高。
引起炸药发生爆炸变化的外界作用(能量)的类型不少,通常主要有以下几种:(1)热能:直接加热、火焰,火花等;(2) 机械能:撞击、磨擦、针刺、枪击等;(3)炸药的爆炸能:雷管或者炸药直接作用、冲击波作用等;(4) 电能:电热、电火花、静电等;(5)化学能:高热化学反应放出的热量;(6) 光能:激光等。
炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。
同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。
实用中要求炸药有一个适当的感度,即感度不能太高,也不能太低。
感度太高使用不安全,而感度太低会造成起爆艰难。
炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的,即一种炸药对某一种外界作用较敏感,而对其它一些作用则较迟钝。
如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感,它的热感度比梯恩梯低,而机械感度比梯恩梯要高得多。
了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。
对普通猛炸药来讲,在生产、储存、运输和使用过程中,不应发生意外的爆炸。
安全管理/管理杂谈炸药爆炸的热力学参数一、爆热炸药在爆炸分解时释放出的热量称为爆热。
爆热等于炸药的反应热与爆炸产物生成热之差,其单位为千焦耳/千克(kJ/kg),工业炸药的爆炸一般在3300KJ/~5900kJ/kg之间,爆炸热可根据爆炸生成气体的种类和数量进行计算,也可用量热器直接测量。
爆热是炸药做功的能源,也是决定炸药爆速的重要因素之一,它与炸药的其他许多性能有首直接或间接的关系。
因此,提高爆热和炸药威力对于矿山爆破具有重要的实际意义。
爆热不仅决定于炸药的组成和配方,而且受到装药条件的影响,因此,即使是同一种炸药,装药条件不同,产生的爆热也不同。
二、爆温炸药释放出的热量将爆轰产物加热到最高的温度称为爆温。
即爆炸热量尚未耗散、全部赋于存于爆炸产物时,爆炸产物所达到的最高温度。
常用工业火药、炸药的爆炸的烛温在2300~4300之间。
提高炸药的爆温可以增加炸药膨胀做功的能力。
提高爆温的途径是增加爆热和减少爆炸产物的热容。
但在有瓦斯矿井中使用煤矿许用炸药时,则要求降低炸药的爆温,而且要产格限制。
降低爆温与提高爆温的途径正好相反。
因此,在安全炸药中,为降低爆温,需要加人消焰剂。
常用的消焰剂是食盐(氯化钠)。
三、爆压炸药在爆炸过程中,产物内的压力分布与温度一样,都是不均匀的,并随时间变化而变化。
当爆轰结束时,爆炸产物在炸药初始体积内达到热平衡后的流体静压值称为爆压。
一般工业炸药的爆压在(0.22~2.33)104MPa之间。
四、爆容单位质量的炸药爆炸后生成的气体产物在标准状态下的体积称为爆容,单位是L/kg。
能量爆炸及炸药爆炸的一般特征前言能量爆炸与炸药爆炸都属于化学爆炸的一种,是指在化学反应中放出热能和气体,产生强烈的声、光、热效应以及废弃气体或物质等,引起严重的灾难性后果。
在近代战争中,炸药爆炸被广泛应用于武器、军事装备、民用建筑等领域,因此对炸药爆炸及能量爆炸的研究成为了十分重要的科学领域。
本文将简要介绍能量爆炸和炸药爆炸的一般特征。
能量爆炸的特征能量爆炸又称为热爆炸、气爆炸,在化学反应中,产生大量的热和气体,形成高温高压环境,引起大规模破坏。
能量爆炸通常有以下几个特征:1. 空气中能产生爆炸:能量爆炸不需要氧气等反应物,可以在空气中自燃,如二氧化碳、氢气等气体。
2. 反应速度快:能量爆炸在反应开始后的很短时间内会迅速放出大量的热量,产生巨大的压力和速度,瞬间将周围介质推离。
3. 能量释放量大:能量爆炸能够释放极大量的热量和气体,这些能量会使周围介质瞬间被加热膨胀,形成巨大的冲击波。
4. 引发破坏:能量爆炸在爆炸过程中产生的冲击波,具有极强的破坏能力,能够摧毁建筑物、机械设备等。
炸药爆炸的特征炸药爆炸是利用爆炸性能的化合物进行瑕面破坏或杀伤敌人的行为。
炸药爆炸通常有以下几个特征:1. 爆炸前存储稳定:炸药在存储和运输过程中应具有稳定性,不受外界因素影响,如阳光、水分等。
2. 释放巨大能量:炸药爆炸时,放出大量的热量和气体,这些能量会使周围介质瞬间被加热膨胀,并形成冲击波。
3. 不具备燃烧性:炸药不需要氧气等反应物,可以在空气中自燃,并且燃烧产生的产物很少。
4. 可精确控制:炸药的爆炸能够通过遥控引爆控制在特定区域内,以达到精确的杀伤和破坏目标。
结语总之,能量爆炸和炸药爆炸都是化学爆炸的一种表现形式,都有着自己的一般特征。
对于这些灾难性事件,我们应该尽可能多地了解和研究,以增加预防控制的能力,从而减少爆炸事件对人类社会的危害和损失。
膨化硝铵炸药产品性能的影响因素分析及解决办法摘要:膨化硝铵炸药是一种新型工业粉状炸药,本文阐述了硝酸铵膨化效果对膨化硝铵炸药爆炸性能的影响,并针对这些影响因素提出了解决措施。
关键词:膨化硝铵炸药溶液浓度真空度1、引言在工业炸药的发展史上,新的炸药品种的推出是民爆行业关注的热点问题,值得一提的几例具有划时代意义的发明创造,如瑞典科学家诺贝尔发明的代拿买特炸药,库克发明的浆状炸药。
它们的发明各自在不同的研究方向上冲破了传统观念的束缚,为工业炸药的发展开辟了极为广阔的天地。
由南京理工大学研制的膨化硝铵炸药以它独有的特点成为我国粉状炸药中的一支新秀。
膨化硝铵炸药是一种新型粉状工业炸药,是根据“热点”机理设计和研制成功的“微气泡”自敏化的无梯型粉状硝铵炸药。
机理研究、理论计算和测试结果显示,膨化硝铵炸药具有高爆热、高比容、快反应的特征,也就是说膨化硝铵炸药应该是一种高爆速、高猛度和高威力的粉状工业炸药。
但是,在生产和应用过程中有时不能反映其真实情况,尤其在某些特殊场合下,达不到应有的爆破效果。
基于“硝酸铵自敏化”理论和膨化硝酸铵的结构特点,发现在原膨化硝酸铵结构中,无效“大气泡”较多,有效“微气泡”偏少。
爆炸理论的“热点”机理告诉我们,只有直径介于10μm~100μm的微小气泡在受到冲击波作用时,才有可能形成引起炸药分子快速分解和反应的“热点”,进而激发整个体系爆炸。
但是,实测结果说明,原膨化硝酸铵中96%以上的气泡属于太大或太小的无效气泡(按气泡体积计算),有效气泡只有2%~3%。
因此造成:炸药爆轰感度(冲击波感度)偏低,殉爆距离偏小,尤其是产品质量控制不佳、不利的使用条件和冲击波强度不够的情况下,会对使用效果造成直接影响;局部爆轰不完全,降低爆热、爆温和比容。
因此,提高膨化硝铵炸药爆炸性能的技术途径在于:如何有效地控制膨化过程,减少无效的大气泡,增加有效“微气泡”。
2、硝酸铵膨化效果的影响因素2.1溶液浓度和温度硝酸铵的膨化过程就是硝酸铵饱和溶液在膨化剂作用下的真空结晶过程。
第二章 炸药的爆炸热化学与爆炸反应方程式预备知识2.1.1 化学反应的热效应化学反应时,除少数的热中性反应外,都伴有热量的变化。
若使反应产物的温度回到反应的起始温度,这时反应体系所放出或吸收的热量就称为化学反应的热效应。
显然这样定义的热效应是等温过程的热效应。
通常用符号Q 表示,且规定放出热量为正,吸收热量为负,单位:kJ·mol -1或kJ·kg -1,通常有两种形式的热效应,即等容热效应与等压热效应。
等容热效应:化学反应过程是等容的,体积不变化,用Q v 表示。
等压热效应:化学反应过程是等压的,压力不变化,用Q P 表示。
下面讨论Q v 与Q p 关系:由热力学第一定律可得:-△E=Q+A (2-1) …式中,△E ——系统的内能增量; Q ——系统向外界所放出的热量; A ——系统向外界所作的功。
假定只有体积功,而无非体积功(非体积功如:粘滞力、重力做功等),则: 对于等容过程:A =⎰21V V PdV =0∴-∆E = Q v (2-2) 对于等压过程:-∆E = Q p +P ∆V∴Q p = -∆E -P ∆V =-﹙-∆E +P 2V 2-P 1V 1﹚=-[(E 2+ P 2V 2)-(E 1+P 1V 1)] ? =-(H 2-H 1)即Q p =-∆H (2-3)由(2-2)、(2-3)式可得:Q v = Q p + P ∆V = Q p +P ﹙V 2-V 1﹚ (2-4)设爆炸反应前后温度不变(温度改变在本问题所研究的反应过程没有意义),产物与反应物的性质满足理想气体的状方程,即:PV =nRT (2-5)故有PV 2=n 2RT , PV 1=n 1RT 成立。
由(2-4)、(2-5)式得:! Q v =Q p +(n 2-n 1)RT = Q p +∆nRT (2-6)当T =298K 时,RT = kJ·mol -1∴Q v =Q p +∆(kJ ) (2-7)其中n 2、n 1为产物和反应物的气态摩尔数。
tnt分子量TNT分子量是多少?TNT,即三硝基甲苯,是一种常见的炸药。
它的分子式为C7H5N3O6,分子量为227.13g/mol。
一、什么是TNT?TNT是一种有机化合物,化学名为2,4,6-三硝基甲苯。
它是一种黄色晶体,不易溶于水,在乙醇和乙醚中溶解度较高。
TNT具有较高的爆炸性能和稳定性,因此被广泛用作军事和民用炸药。
二、TNT的制备方法1. 硝化法硝化法是制备TNT的常见方法之一。
首先将甲苯与浓硝酸混合,在加入浓硫酸催化下进行反应。
反应产物经过蒸馏、结晶等步骤后得到纯净的TNT。
2. 氢气还原法氢气还原法也可以制备TNT。
首先将甲苯与浓硝酸混合,在加入铁粉或锌粉等还原剂后进行反应。
反应产物经过蒸馏、结晶等步骤后得到纯净的TNT。
三、TNT的性质1. 物理性质TNT是一种黄色晶体,密度为1.65g/cm3,熔点为80-81℃。
TNT不易溶于水,在乙醇和乙醚中溶解度较高。
2. 化学性质TNT具有较高的爆炸性能和稳定性。
它可以被氢气还原为2,4-二硝基甲苯和2-硝基甲苯等产物。
在强碱或高温条件下,TNT可以发生分解反应,产生大量氮气、二氧化碳、水蒸气等气体。
四、TNT的用途TNT是一种重要的军事和民用炸药。
它广泛应用于军事、民用爆破、挖掘、采矿等领域。
此外,TNT还可以作为染料中间体、医药中间体等化学品的原料。
五、TNT的安全性由于TNT具有较高的爆炸性能,因此使用时需要注意安全。
在制备和储存过程中需要采取严格的安全措施,避免火源和摩擦等引起意外爆炸。
同时,在使用时也需要遵守相关规定和操作规程,确保安全。
六、总结TNT是一种重要的炸药,具有较高的爆炸性能和稳定性。
它的分子量为227.13g/mol,制备方法包括硝化法和氢气还原法。
TNT广泛应用于军事、民用爆破、挖掘、采矿等领域,同时也可以作为染料中间体、医药中间体等化学品的原料。
在使用时需要注意安全,遵守相关规定和操作规程。
高爆炸药的微观结构与性能关系研究高爆炸药作为一种具有强大破坏力的物质,其性能的优劣直接关系到军事、工业等领域的应用效果。
而高爆炸药的性能与其微观结构之间存在着紧密的联系,深入研究这种关系对于优化炸药性能、提高安全性以及拓展应用领域具有重要意义。
首先,我们来了解一下高爆炸药的常见类型,如 TNT(三硝基甲苯)、RDX(黑索金)和 HMX(奥克托今)等。
这些炸药在分子结构上存在差异,从而导致它们的性能也有所不同。
从微观结构的角度来看,高爆炸药的分子排列和化学键的特性对其性能产生着关键影响。
分子之间的相互作用和排列方式决定了炸药的晶体结构,而晶体结构又进一步影响着炸药的密度、稳定性和敏感性等重要性能指标。
以TNT 为例,其分子结构相对较为稳定,分子间的相互作用较弱,这使得 TNT 具有较低的敏感性,相对较为安全,但爆炸威力也相对较小。
而 RDX 分子结构中的氮氧键较为活泼,分子间的相互作用较强,形成的晶体结构更为紧密,因此 RDX 具有较高的爆炸威力,但同时也更为敏感,对外部刺激的反应更强烈。
高爆炸药的微观结构还会影响其热稳定性。
分子内部的化学键强度和能量分布决定了炸药在受热时的分解行为。
如果化学键较弱,在较低温度下就容易断裂,导致炸药提前分解,从而降低其性能和安全性。
相反,较强的化学键能够使炸药在较高温度下保持稳定,确保在需要的时候才发生爆炸反应。
微观结构对高爆炸药的爆速和爆压也有着显著影响。
爆速是衡量炸药爆炸威力的重要指标之一,它取决于炸药分子在爆炸过程中的反应速率和能量释放速度。
具有紧密晶体结构和活跃化学键的炸药,在爆炸时分子能够迅速分解并释放出大量能量,从而实现较高的爆速和爆压。
此外,微观结构还与高爆炸药的感度密切相关。
感度包括撞击感度、摩擦感度和静电感度等。
分子结构的对称性、晶体的缺陷以及杂质的存在都会增加炸药的感度,使其在较小的外界刺激下就可能发生爆炸。
因此,通过控制微观结构,减少晶体缺陷和杂质,可以有效地降低炸药的感度,提高其安全性。
炸药的原理及应用书1. 炸药的定义炸药是一种能够迅速释放大量能量的物质。
它是由爆炸物、燃烧物和混合物组成,经过特定工艺处理而成。
炸药以其高能量密度和可控性能在军事、民用和工业领域得到广泛应用。
2. 炸药的分类炸药按照其成分和用途不同可以分为以下几类: - 炸药的成分分类: - 硝化物炸药: 包括黑索金、三硝基甲苯等。
- 高氧化炸药: 包括四硝基吡啶、过硝酸酯等。
- 碳氢炸药: 包括三硝基苯胺、六硝基二苯胺等。
- 炸药的用途分类: - 军用炸药: 用于军事作战和军事工程,如炮弹、炸弹、地雷等。
- 民用炸药: 用于民用工程、矿山爆破等,如石灰石矿炸药、煤矿炸药等。
- 工业炸药: 用于工业爆炸装置、破碎物料等,如胶囊炸药、乳化炸药等。
3. 炸药的原理炸药的爆炸是由以下三个重要因素决定的: - 能量释放: 在炸药爆炸时,其内部的化学能被迅速转化为热能和气体能。
这种能量释放产生强大的冲击波和高温高压气体。
- 速度: 炸药爆炸时的能量释放速度非常快,通常在毫秒甚至微秒级别。
这种高速释放的能量使得炸药能够产生毁灭性的效果。
- 压力: 炸药爆炸时产生的高温高压气体会形成巨大的压力。
这种压力可以破坏物体结构、砰裂空气、产生冲击波等。
4. 炸药的应用炸药凭借其高能量密度和可控性能,在各个领域都起到重要作用。
以下是炸药在不同领域的应用: - 军事应用: - 军用炸药用于各类武器和军事工程,如炮弹、炸弹、地雷等。
其强大的破坏力能够有效压制敌方阵地、破坏敌方设施。
- 民用应用: - 民用炸药用于民用工程、矿山开采等领域。
例如石灰石矿炸药用于石料的开采,煤矿炸药用于煤矿爆破等。
- 工业应用: - 工业炸药用于工业生产和爆破装置。
例如胶囊炸药用于爆破建筑物、开采矿石等,乳化炸药用于爆破桥梁、隧道等。
- 科学研究: - 炸药的爆炸原理和性能对科学研究也具有重要意义。
科学家可以通过炸药模拟一些自然界现象如地震、撞击等,从而了解其原理和影响因素。
煤矿许用炸药 煤矿许用炸药 矿井的瓦斯等级越高,发生爆炸等灾害的危险性就越大。一般地说,井下空气中的瓦斯浓度在4%~5%时,就有发生爆炸的危险。我国煤矿保安规程规定,当矿井瓦斯浓度达到1%时,就应停止爆破作业,加强通风,以防止局部瓦斯浓度升高。 所谓煤尘,系指在热能的作用下能够发生爆炸的细煤粉。我国通常把0、75~1、0mm以下的煤粉叫做煤尘。煤尘不仅可以单独爆炸,而且可参与瓦斯一起爆炸,其危害更大。 一、煤矿许用炸药特点 (1)煤矿许用炸药的能量要有一定的限制,其爆热、爆温、爆压与爆速都要求低一些,使爆炸后不致引起矿井大气的局部高温,这就可能使瓦斯、煤尘的发火率降低。 (2)煤矿许用炸药应有较高的起爆敏感度与较好的传爆能力,以保证其爆炸的完全性与传爆的稳定性,这样就使爆炸产物中未反应的炽热固体颗粒与爆炸瓦斯的量大大减少,从而提高其安全性。 (3)煤矿许用炸药的有毒气体生成量应符合国家规定,其氧平衡应接近于零。一般地说,正氧平衡的炸药在爆炸时易生成氧化氮与初生态氧,容易引起瓦斯发火。而负氧平衡的炸药,爆炸反应不完全,会增加未反应的炽热固体颗粒,容易引起二次火焰,不利于防止瓦斯发火。 (4)煤矿许用炸药组分中不能含有金属粉末,以防爆炸后生成炽热固体颗粒。为使炸药具有上述特性,应在煤矿许用炸药组分中添加一定量的消焰剂一食盐、氯化铵或其它类似的物质。 二、煤矿许用炸药的分级 我国煤矿许用炸药按瓦斯安全性进行分级,其分级规定已在原煤炭工业部部颁标准MT-61-82中表明。煤矿许用炸药的瓦斯安全性分为五级:一级煤矿许用炸药、二级煤矿许用炸药、三级煤矿许用炸药、四级煤矿许用炸药与五级煤矿许用炸药。各个级别许用炸药瓦斯安全性(巷道试验)的合格标准如下: 一级煤矿许用炸药:100g发射臼炮检定合格,可用于低瓦斯矿井。 二级煤矿许用炸药:150g发射臼炮检定合格,一般可用于高瓦斯矿井。 三级煤矿许用炸药:试验法1:450g发射臼炮检定合格;试验法2:15Og悬吊检定合格。煤矿许用炸药 可用于瓦斯与煤尘突出矿井。 四级煤矿许用炸药:250g悬吊检定合格。 五级煤矿许用炸药:450g悬吊检定合格。 三、铵梯炸药的组成 铵梯炸药又称硝铵炸药,它就是以硝酸铵作为氧化剂、以梯恩梯作为敏感剂,加入可燃成分木粉,按一定配比组成的混合炸药。铵梯炸药的组成成分及其作用如下: (1)硝酸铵 它就是铵梯炸药的主要成分,含量一般在65%~85%之间。就是一种敏感度很低的单质炸药,一般不能用雷管与导爆索起爆。硝酸铵就是含氧较多的正氧平衡炸药,故常作为混合炸药的氧化剂。其主要优点就是化学稳定性好,材料来源丰富,成本低廉。爆炸后无固体残留物,能生成最大容积的气体。主要缺点就是它有吸湿性与结块性,在水中与空气中均吸收水分,受潮后硬化结块,感度降低,无法起爆,铵梯炸药的性能主要受硝酸铵的影响。 (2)梯恩梯 梯恩梯的化学名为三硝基甲苯,在铵梯炸药中含量为7%~18%,化学稳定性好,不易变质。它的机械感度、热感度较低。但爆轰感度高,用工业标准雷管可以起爆。它不溶于水,在水中也能爆炸,爆炸威力较大,就是一种负氧平衡的猛炸药。梯恩梯就是铵梯炸药中的敏化剂,可以提高铵梯炸药的威力,改善传爆性能,与氧化剂硝酸铵相辅相成,弥补硝酸铵的不足。 (3)木粉 粉用于铵梯炸药中作为可燃剂,可以平衡硝酸铵中多余的氧;作为疏松剂可以起到阻止硝酸铵结块的作用。 (4)石蜡与沥青 石蜡与沥青都就是防潮剂,在铵梯炸药中按不同比例加入,即为不同品种的抗水型铵梯炸药。因为石蜡与沥青都能形成油包水薄膜,均匀地包覆在硝酸铵颗粒表面上,可以降低硝酸铵的吸湿度,提高炸药的抗水性能。石蜡与沥青还就是炸药中的可燃剂与疏松剂。 (5)食盐 食盐就是铵梯炸药中的消焰剂与阻化剂。食盐就是一种惰性物质,不参加爆炸反应。当炸药爆炸时,添加在炸药中的食盐被溶化,能吸收爆热,降低爆温,起到抑制爆炸的消焰煤矿许用炸药 剂作用。 煤矿铵梯炸药中,以不同配比添加食盐,就成为不同品种的煤矿许用炸药。但食盐易受潮湿,有惰性,影响炸药的爆轰感度与爆轰稳定性,用量不宜过多。 上述成分中,硝酸铵、梯恩梯与木粉就是铵梯炸药的必要成分,其她成分则根据需要而定,如抗水铵梯炸药需要另加石腊与沥青,煤矿许用炸药则另加食盐。 四、铵梯炸药的品种及适用条件 水胶炸药与乳化炸药同属于含水炸药,就是在炸药中加入一定量的水,使其在常态时呈凝胶状态(水胶炸药)与油包水型的乳脂状(乳化炸药)。 水胶炸药与乳化炸药均分为岩石炸药与煤矿许用炸药。 (1)岩石炸药 ①岩石铵梯炸药的品种及适用条件 岩石铵梯炸药有非抗水型与抗水型,有1号、2号、3号岩石铵梯炸药与2号、3号、4号抗水型岩石铵梯炸药。非抗水型用于无水炮眼,抗水型用于有水炮眼。其爆炸威力按4号,1号2号,3号顺序递减。一般药卷为直径32 mm与35 rain,重量150 g或200 g,长度为170 mill或190 rnin的圆柱型,外涂石蜡防水,有效期为6个月。 岩石铵梯炸药威力中等,感度适中,适用于中硬以下岩石爆破。因井下通风条件差,规定爆炸与产生的有毒气体不超过80 L/kg、 岩石铵梯炸药吸水性强,吸水后爆力、猛度都大为降低,而且产生剧毒气体一氧化碳,因此,在井下使用时,其含水率不得超过0、5%,因其爆温较高,爆焰较长,只适用于无瓦斯的岩巷掘进工作面,但这些井巷必须距离有瓦斯的煤岩层10 m以外。在这些井巷接近地质破碎带时,还应加长这个距离。 ②岩石水胶炸药 它就是由硝酸铵为主的水溶液作为氧化剂与以硝酸甲铵外加胶凝剂、密度调节剂与交联剂等制成的含水炸药。 岩石水胶炸药为高威力炸药,适用于无瓦斯与煤尘爆炸危险的岩石工作面,尤其适用于井下有水、岩石坚硬的深孔爆破。 ③乳化岩石炸药 乳化岩石炸药,又名乳胶炸药,呈乳脂状,就是在水胶炸药的基础上发展起来的一种新煤矿许用炸药 型含水炸药。 乳化炸药就是通过乳化剂的乳化作用,使原来互不相容的油水两种物质,在大量无机盐存在情况下形成的一种油包水型乳胶。这种油包水型结构使乳化炸药具有良好的抗水性能与爆炸性能。它主要由氧化剂、敏化剂、可燃剂、油包水型乳化剂与其她添加剂组成。使用保证期为4个月。 岩石乳化炸药具有爆炸性能好,爆轰感度高,抗水性能强,爆炸后生成有害气体少,制造、贮存、运输与使用安全,密度大且可通过调节密度来调节炸药的威力,原料来源丰富等优点,但尚需进一步提高炸药的稳定性、抗冻性、延长贮存期、降低成本、使品种系列化。 岩石乳化炸药适用于无瓦斯煤尘爆炸危险的岩石工作面与深孔爆破、光面爆破以及有水的工作面。 (2)煤矿许用炸药 ①煤矿铵梯炸药的品种及适用条件 煤矿铵梯炸药的品种有用于无水炮眼的2号与3号煤矿铵梯炸药,用于有水炮眼的2号抗水与3号抗水煤矿铵梯炸药以及被筒炸药等5个品种。其对瓦斯的安全性按2号、3号、被筒炸药的顺序递增,爆炸威力则按此顺序递减;2号与2号抗水煤矿铵梯炸药属于I级安全炸药,可用于低瓦斯矿井中的岩石掘进工作面,3号与3号抗水煤矿铵梯炸药属于Ⅱ级安全炸药,可用于低瓦斯矿井中的煤层采掘工作面。被筒炸药可用于高瓦斯矿井与煤与瓦斯突出矿井。 ②煤矿许用型水胶炸药与乳化炸药 煤矿许用型水胶炸药与乳化炸药的组成成分、加工过程与上述同类岩石炸药基本相同,只就是在组成成分中加入一定量的食盐、大理石粉、氟化钙与氯化钾等消焰剂。 ③被筒炸药 被筒炸药就是以2号煤矿铵梯炸药的药卷做药芯,装人直径为42 mm的石蜡纸筒内,在药卷与纸筒间填满粉状食盐,再封口成单个药卷。其消焰剂含量可高达药芯重量的50%,既提高了安全性,又解决了加盐后降低爆炸性能与爆轰不稳定的矛盾。 被筒炸药爆炸时,被筒内的食盐变成一层细粉状的帷幕,将爆炸点笼罩起来,使之与瓦斯隔离,具有相当高的安全性,可用于高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井中。 煤矿许用炸药 安全被筒品种较多,分为惰性被筒与活性被筒。惰性被筒用非爆炸性的材料制成,有刚性被筒、半刚性被筒、软性被筒、粉状被筒与液体被筒等品种,活性被筒用消焰剂与具有爆炸性材料制成。被筒炸药工艺比较复杂,工序较多,药卷直径大,容易吸潮,装药时被筒易破裂,药包之间不易传爆,只用于爆炸堵塞的溜煤眼与煤仓,称为被筒爆破炸通煤仓。 ④离子交换炸药 它就是以硝酸钠与氯化铵的混合物为主要成分,再加敏化剂硝化甘油而成的煤矿许用炸药,硝酸钠与氯化铵称为离子交换盐。在通常情况下,交换盐比较稳定,不发生化学变化,但在炸药爆炸的高温高压条件下,交换盐就会发生反应,进行离子交换,生成氯化钠与硝酸铵。在爆炸瞬间产生的雾状氯化钠,作为消焰剂,高度弥散在爆炸点周围,起到降低爆温与抑制瓦斯燃烧的作用,同时,生成的硝酸铵作为氯化剂继续参与爆炸反应。离子交换炸药就是我国现有煤矿许用炸药中安全性最高的品种,特别适用于有煤与瓦斯突出危险的工作面。它具有较好紫竺芽安全性,间隙效应小,低温(一20℃)不会冻结等优点。 炸药冻结或半冻结后感度高,运输与使用时要特别注意,尤其不要与酸、碱、油脂类杂物接触。
生物炸药的研制和应用一、生物炸药的定义及特点生物炸药是利用生物质料发酵产生的能量作为动力装置,进行破坏性作用的一种炸药。
生物炸药是近年来出现的一种新型炸药,相对于传统的化学炸药,生物炸药有着种类多、成本低、制备简单、易于运输的优点。
另外,生物炸药的爆炸后处理方便,对环境的污染少,并且在炸药爆炸的过程中所释放的能量也相对较低。
二、生物炸药的制备方法生物炸药的制备主要分为两种方法:一是利用真菌或者微生物等生物发酵产生气体来实现爆炸效果;二是利用植物的活性物质如油、脂肪等进行制取。
利用生物发酵产生气体的方法,主要通过两种来源:一是利用微生物产生的气体来驱动装置爆炸,如通过利用真菌的产气反应以及利用微生物发酵产生氧气等化合物来实现爆炸效果。
二是利用有机物的热分解反应来产生气体,如纤维素、淀粉等有机物经过高温分解后,会产生气态产物,可以通过利用该反应来实现爆炸效果。
利用植物的活性物质进行制备,主要是将植物的能量利用化学或物理手段来提取植物中的活性成分,如植物中的香料油、脂肪酸、糖类以及其它营养物质,然后将这些物质通过不同的配方和体积比例的调整,制作出具有破坏力的生物炸药。
三、生物炸药的应用领域生物炸药的应用领域目前存在一定的争议,一方面生物炸药相对话学炸药的制备成本较低,生产难度也远远低于传统的化学炸药;另一方面,生物炸药所释放的能量相对火药或者化学炸药都较低,无法满足高速飞行物体的压缩性炸药需求。
然而,生物炸药在一些特殊领域的应用具有相当优势,下文重点梳理其两个领域:1.军事领域生物炸药在军事上的应用主要可以分为两个方面:一是利用弹道导弹等进行远程投掷,所以比较适合用于隐蔽的小型偷袭或者掌握充足的情况下的对敌攻击;二是用于坦克、装甲车等装备的内炮弹、炮弹外壳等防护用途,相对于常规炸药来说,生物炸药在制造其材料时使用的成本更低。
另外,与其它熔点或点火点较低的化学炸药相比,生物炸药也更适合在高温、高压环境下使用,对于强大的爆炸冲击仍有着相当的破坏力。
tnt炸药成份TNT炸药成分TNT(TNT炸药)是一种广泛应用于军事和民用领域的炸药,它以三硝基甲苯(Trinitrotoluene)为主要成分。
TNT炸药凭借其较低的敏感性和相对稳定的化学性质而成为一种常见的爆炸物。
一、TNT的化学构成TNT分子式为C7H5N3O6,其化学结构由苯环与三个硝酸基团连接而成。
每个硝酸基团中都含有一个氮原子与三个氧原子结合,这些硝酸基团的存在使得TNT具有较高的氧含量,从而增加了其爆炸能力。
二、TNT的制备工艺TNT的制备过程通常从甲苯出发。
首先,在甲苯中加入硝酸并加热,使得硝酸与甲苯发生反应生成硝酸甲苯。
接下来,将硝酸甲苯加热到一定温度,再通过冷却和结晶操作得到TNT的结晶体。
最后,采用干燥工艺将结晶体中的水分去除,以获得纯净的TNT。
三、TNT的特性与用途1. 稳定性:相比其他炸药,TNT具有较高的稳定性,不易受到外界刺激引发爆炸反应,因此在存储和使用过程中相对安全。
2. 爆炸性:TNT具有较高的爆炸能力,每克TNT都能释放大量的能量,因此被广泛应用于军事领域,如制作炸弹、榴弹、炮弹等。
此外,TNT还广泛用于民用领域,例如在建筑拆除、采矿和爆破工程中使用。
3. 密度和比体积爆炸能量:TNT的密度为1.65 g/cm³,比体积爆炸能量为4.6 MJ/L,具有较高的储存能力和爆炸威力。
4. 热稳定性:TNT在一定的温度范围内,可以保持较好的稳定性,这使得TNT在各种环境条件下仍然能够正常工作。
TNT炸药作为一种重要的炸药物质,其成分和特性被广泛研究,并应用于许多领域。
但应注意,由于TNT自身对环境和人体健康有一定的危害性,使用和储存TNT时需要严格遵循相关安全规定,以确保人身安全和环境保护的需要。
本文介绍了TNT的化学构成、制备工艺以及其特性和用途。
通过了解TNT的成分和特性,我们能更好地理解其在军事和民用领域中的应用,并且在使用和储存TNT时能够更加谨慎和安全。
炸药的起爆与感度前言炸药在军事、工业、矿业等领域大量应用,是一种高能量爆炸物质。
炸药的性能主要取决于其化学成分、晶体结构、密度和孔隙度等因素。
而炸药的起爆与感度又关系到其危险性和可控性,因此炸药起爆与感度是炸药研究和使用领域中的一个重要问题。
炸药的起爆炸药起爆是指通过引发某个点火源,使炸药中的化学能量快速放出,从而引发爆炸的过程。
炸药的起爆方式主要有以下几种:撞击起爆撞击是常用的机械起爆方式。
当炸药受到足够大的力或压力时,就可以被撞击起爆。
例如,炸药在运输、搬运或使用过程中不慎被撞击,就可能引发爆炸。
火花起爆火花起爆是利用火花电弧产生的高温点火,使炸药起爆的方式。
这种方式适用于对炸药进行接触点火操作,常见于炸药加工和使用过程中。
由于火花起爆容易引发不可控的火灾和爆炸,因此在使用中必须加强控制和防护。
热量起爆热量起爆是将热源以瞬间高温的形式作用于炸药上,使其爆炸的方式。
常见的热源有导火线、电烙铁等。
这种方式可以通过控制热源的温度和作用时间来控制炸药的起爆。
激波起爆激波起爆是利用气体压缩产生的激波力量,使炸药起爆的方式。
例如,在炸药试验的过程中,可以用爆炸产生的激波来起爆下一批样品。
这种方式也有一定危险性,需要专业人员进行控制和操作。
炸药的感度炸药感度是指炸药对各种外界刺激(如撞击、摩擦、火焰、电波)的敏感程度。
对于军事、工业和民用领域中需要使用炸药的场合,正确评估炸药的感度具有重要意义。
常见的炸药感度测试方法有以下几种:撞击感度测试撞击感度测试是测量炸药在一定撞击强度下的变化,以评估其敏感性程度。
测试方法有单撞击法、多撞击法和差动撞击法等。
摩擦感度测试摩擦感度测试是测量炸药在与其他物体接触或摩擦时的敏感性。
测试方法包括手摩擦法、自摩擦法和直角摩擦法等。
火焰感度测试火焰感度测试是测量炸药在一定温度和火焰条件下的敏感性,以进一步确定炸药的安全性。
测试方法有顶燃法、屈折点法等。
电波感度测试电波感度测试是通过关键的电磁波辐射源和带电指示物来间接评估炸药的敏感性,主要用于测试铁磁炸药、电子炸药和随身携带的设备等。
浅析 C-4 塑胶炸药的性能及应用摘要:本文列举了C-4塑胶炸在全球恐怖袭击事件中的应用,分别从C-4塑胶炸药的由来、组成、特点、引爆、威力、应用和管控等七个方面进行了详细介绍,旨在让人们正确认识C-4塑胶炸药为什么会倍受全球关注,如何让C-4塑胶炸药在经济及国防建设中发挥作用。
关键词:C-4塑胶炸药特点应用在上个世纪末,大多数人可能不知道C-4炸弹是什么;不过到现在,它已成为一个全世界都熟悉的名词。
我们在电视、广播、网络上,很难看到关于C-4炸药在军用或民用上的正面报道,但在众多恐怖袭击的新闻里,常常都有C-4炸弹的身影。
1996年,恐怖分子利用C-4炸毁沙特阿拉伯的霍巴特塔美国军事住宅区。
2000年10月,恐怖分子使用C-4炸药袭击了美国海军“科尔”号驱逐舰,炸死船员17人。
2012年发生在曼谷城区的3起爆炸案,就是C-4炸弹制造的。
2019年4月21日,斯里兰卡连续发生8起爆炸袭击事件。
据称,袭击者使用了大量C-4塑性炸药。
C-4炸弹为什么会被恐怖分子所青睐,C-4塑胶炸药具有什么样的特殊技术性能,值得我们进行深入研究分析,这对人们正确认识C-4塑胶炸药并将其合理运用到军事和国民建设中有着重要的意义。
一、C-4塑胶炸药的由来C-4炸药(C-4 explosive),全称为C-4塑胶炸药,简称C-4。
C-4炸药的名称由来是每个单分子结构里有4个碳。
C-4炸药是从二战时期一系列Composition炸药(C-1、C-2、C-3)演变而成。
原产捷克,现在美国是主要生产国。
C-4塑胶炸药属于塑性炸药范畴。
塑性炸药发展历史较短,但发展速度较快。
第二次世界大战前后才出现第一代塑性炸药,那时是以黑索今为主要成分。
加入塑性油的塑性炸药,供特种兵使用。
以后相继出现了以黑索今为主要成分,加入卵磷脂和太安或石油为主要成分的塑性炸药,这两种塑性炸药都曾广泛应用于军事爆破工程。
1961年美国陆军部研究出一种以聚异丁烯为粘结剂的C-4塑性炸药。
炸药的爆轰、爆速与间隙效应爆轰是炸药在瞬间会发生分解应应的一种特定形式,其实质是爆轰波有炸药中均的传播。
爆轰波是炸药爆轰时的前阵面,是带冲击波的化学应区,爆轰波是爆轰作用的激发源。
爆轰的特点是:(1)化学反应区很薄,凝聚相炸药四区的化学反应区厚度在0.5mm~2.5mm之间;(2)化学反应区以常速传播,该音速大于炸药中的声速。
(3)在波阵面上产生很高的消除温度梯度和压力梯度。
一、爆速炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。
常用炸药的爆速在2500m\s~7000m/s之间。
影响炸药爆速的因素有:(1)药柱直径。
爆速随药柱直径增大而增大,当药柱直径减少到一定值后,爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭,爆轰产物不发生径向流动射流时即可达到理想爆速)。
反之,减少药柱直径,爆速将相应降低。
当药柱直径减小到初始值后,混合气体波就不再能稳定传播,最终将导致熄爆,这是因为有效能量已减少到不能再到持爆轰波稳定传播。
爆轰波能稳定传播的最小药柱直径称为临界直径,临界直径的爆速成称为临界爆速。
(2)炸药密度。
对于单质炸药,爆速随密度的增大而增大;对于混合炸药,密度与爆速的关系比较简单。
在一定范围内,噌大密度能提高理想爆速;但超过这个继续范围继续变小密度,就会导致爆速下降,最终导致熄爆。
(3)炸药粒度。
粒度虽不会影响炸药的理想爆速,但减小粒度一般能提高炸药的反应速度,减小反应时间和反应区宽度厚度,从而减小临界直径,提高爆速。
(4)药柱外壳。
药柱外壳炸药不会影响炸药的理想爆速。
但直径铝制能减小炸药的临界直径,所以当药柱直径较小,时候爆速距理想爆速相差较大时,增强外壳可提高爆速,其效果清晰度与加大药柱直径相同。
二、间隙效应混合炸药粗短连续药柱,通常在空气中都能虽然恒定传爆。
但在炮眼内,如果药柱与炮眼孔壁间存在存间隙,常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的会发生弊病。
这种现象称为间隙效应(曾叫突起效应或管道效应)。
它不仅降低了爆破效果,而且在瓦斯矿山中进行爆破时,若炸药发生燃烧,就有引发事故的可能将。
第六章 炸药的性能随着科学技术和经济建设的发展,炸药已成为一种特殊的能源,其用途日益广泛,不仅消耗量逐年增加,而且对炸药的性能提出了新的要求。
在制造炸药产品、改进炸药品种的过程中,只有通过性能的研究和测试,才能提供充分的数据,说明该炸药的引爆和爆轰性能是否满足使用要求,说明在生产、运输、储存和使用过程中是否安全可靠。
研究炸药的性能对推动炸药品种和使用的发展,确保产品制造质量,起着极其重要的作用。
炸药的性能,一是决定于它的组成和结构,二是决定于它的加工工艺,三是决定于它的装药状态和使用条件。
各种不同的炸药及其使用领域,对其性能有不同的要求。
本章主要介绍炸药的密度、爆速、爆压、做功能力、猛度、殉爆距离、有毒气体产物等知识。
6.1 炸药的密度密度是炸药,特别是实际使用的装药形式炸药的一个很重要的性质。
机械力学性能、爆炸性能和起爆传爆性能等均与密度有密切的关系。
6.1.1 理论密度对于爆炸化合物,理论密度指炸药纯物质的晶体密度,或称最大密度。
对于爆炸混合物,理论密度则取决于组成该混合炸药各原料的密度。
定义混合炸药的理论密度等于各组分体积分数乘以各自密度的加权平均值,其表达式为:/ii i T iiim V Vm ρρρ==∑∑∑∑ (6-1)式中 T ρ—炸药的理论密度;i m —第i 组分的质量;i V —第i 组分的体积; i ρ—第i 组分的理论(或最大)密度炸药的理论密度是指理论上炸药可能达到的最大装药密度。
实际上所得到的炸药装药密度,不论采用何种装药工艺,均小于理论密度。
6.1.2 实际装药密度和空隙率炸药装药中总存在一定的空隙,空隙率可由下式定义:0(1)100%T ερρ=-⨯ (6-2) 而装药的实际密度可由下式求得:(1)(1)ii Tim m V V ρερε==-=-∑∑∑(6-3)式中:0ρ—装药的实际密度;ε—空隙率;V —装药的实际体积例1、已知某炸药T ρ=1.833g cm -,装药密度0ρ=1.61~1.693g cm -,求其空隙率。
解:0(1)100%T ερρ=-⨯=12.7%~7.8%例2该炸药的装药密度是1.6863g cm -⋅,计算该炸药的理论密度和空隙率。
解:根据(6-1)式,知:ii iT iiim V m V ρρρ==∑∑∑∑=100/56.045=1.784(3g cm -)根据式(6-2)式,得:0(1)100%T ερρ=-⨯=(1-1.686/1.784)⨯100%=5.49% 炸药的实际密度除决定于炸药品种外,还与它的加工工艺和装药条件有关。
这主要是各固体组分的颗粒度及粒度分布、颗粒形式、表面情况、装药工艺及条件、附加物的作用及其它措施。
例如,对于模压装药炸药,密度与装药条件有关,加载压力是首要因素;但在一定加载压力作用下,炸药的可塑性、流动性就起决定的作用,而这些往往受温度、颗粒情况、附加物等因素影响。
表6-1列出了几种炸药的装药密度随加载压力而变化的情况。
由表中数据可见,装药密度随加载压力增大而增加,最后分别趋近于它们的理论密度1.7224、1.780、1.8503g cm -⋅。
某高分子粘结炸药在20002kg cm -⋅加载压力的模压条件下,药柱密度随药温变化的情况如表6-2所示。
表6-2 药柱密度与药温的关系对于铸药炸药,熔融组分在冷却凝固过程中,晶核形成和晶体生长速度应有适当控制。
精细结晶可以获得较高密度,而粗大结晶只能得到较小密度。
其中固体组分的颗粒规正、表面圆滑、粒度及其级配合理,加入表面活性剂和晶形改性剂,以及采用真空浇铸、加压或振动凝固等措施时,均有利于提高装药密度。
例如,黑索今/梯恩梯65/35混合炸药,用普通浇铸法装药密度为1.6583⋅,用振动浇铸法密g cm-度为1.689 3g cm-⋅,此时的⋅,而若用真空振动浇铸法装药时,密度可达1.7303g cm-空隙率仅为1.13%。
对于主要用于军事目的的混合炸药装药,在知道它们的理论密度和实际密度后,为了判断装药的质量,也可以对此炸药的成型性能进行评价,常用比值来标志压装炸药的可压性。
与此相反,对于某些工业炸药或特种炸药,为了提高起爆感度或者降低爆轰性能参数,常通过向炸药内引入气体的办法来降低密度,例如在乳化炸药、浆状炸药、泡沫炸药内加入微气泡。
6.2 炸药的爆速炸药的爆速是它的重要爆轰参数之一,也是它的重要性能指标。
爆速是目前能准确测量的爆轰参数,而且它与其它性能,如爆轰压、猛度等密切相关,因此爆速是衡量炸药爆炸能力的重要指标之一。
对爆速的研究和测试是炸药爆炸理论的重要内容。
经过第四章的学习已经知道:炸药爆轰过程是爆轰波沿炸药装药一层一层地进行自动传播的过程。
从本质上讲,爆轰波就是沿炸药传播的强冲击波。
爆轰波与一般冲击波的区别,主要在于爆轰波传播时炸药受到高温高压作用而产生高速爆轰化学反应,放出巨大能量,放出的部分能量又支持爆轰波对下一层未反应的炸药进行强烈冲击压缩,因而爆轰波可以不衰减地稳定地传播下去。
在一定条件下,爆轰波以一定的速度进行传播。
爆轰波在炸药中传播的速度叫做爆轰速度,简称爆速,其单位是1⋅。
m s-一般所说的爆速,就是在稳定条件下的爆速。
文献和书刊中给出的爆速实测值,均为在一定条件下炸药稳定爆轰的爆速值。
单体炸药、猛炸药混合物炸药和某些混合炸药的爆速有较大的差异。
由于单体炸药、猛炸药混合物炸药的极限直径较小,在一般使用条件下,其爆轰大多处于理想爆轰的状态,爆速的数值除装药密度之外,主要决定于炸药本身的结构和性质。
对于混合炸药,特别是由较大比例的惰性添加剂组成的混合炸药,以及绝大部分工业炸药,它们的极限直径和临界直径都较大。
在一般使用条件下,炸药装药或药包的直径大多处于极限直径以下、临界直径以上的范围。
炸药的爆轰处于非理想爆轰状态,所以其爆速的影响因素比单体炸药要复杂得多。
6.2.1 炸药爆速的经验计算在炸药爆轰参数的计算中,爆速和爆压是最重要的两个特性参数。
炸药界除应用发展起来的状态的确方程和计算机技术对爆轰性能进行理论上全面和准确的预报外,还总结、研究了许多计算爆速和爆压的经验和半经验方法。
这些经验计算方法快速有效,精度符合要求,为炸药合成、设计提供了得心应手的武器。
A、Kamlet公式康姆莱特(Kamlet M J)等人根据BKW Ru by代码的计算结果和炸药爆速实验数据的分析,归纳出计算炸药爆速和爆压的简易经验公式。
康姆莱特认为炸药的爆速可以简化地归结为以下四个参数的关系上,即单位质量炸药的爆轰气体产物的摩尔数、爆轰气体产物的平均摩尔质量、爆轰反应的化学能(爆热)和装药密度。
前面三个参数直接决定于炸药的爆炸反应,炸药的爆炸反应是一个很复杂的反应,第二章虽已对不同氧平衡的炸药提出了一些经验估算方法,但每种方法均有很大局限性,只能进行近似估算。
康姆莱特的进一步研究表明,虽然这三个参数均随着爆炸反应式的不同而有很大变化,但按用不同方法确定的反应式进行计算时,爆热高时气态产物的物质的量就小,爆热低时气态产物的物质的量就大,也就是说爆炸反应式对这三个参数的综合影响是不敏感的,他们称这种现象为缓冲平衡。
康姆莱特提出的计算炸药爆速的经验公式是:120.7062(1 1.30)D ϕρ=+ (6-4)其中:112NM Q ϕ=式中:D —密度为ρ时炸药的爆速,1km s -⋅;ρ—炸药装药密度,3g cm -⋅; N —每克炸药爆轰时生成气态产物的物质的量; M —气体爆轰产物的平均摩尔质量;ϕ—炸药的特性值 Q —每克炸药的爆炸化学能,即单位质量的最大爆热,1J g -⋅;在确定N 、M 、Q 时,假设爆炸反应按最大放热原则(22H O CO -平衡)进行,即碳、氢、氧、氮炸药爆炸时,全部氮生成氮气,全部氢生成水,剩余的氧使碳生成二氧化碳;如氧不足以使全部碳氧化,则多余的碳以固体炭形式存在;如全部碳氧化后仍有氧剩余,则以氧气的形式存在。
对于a b c d C H O N 炸药的N 、M 、Q 值的计算可按表6-3进行。
表6-3 N 、M 、Q 的计算方法1g -)1mol -)31()J g --120.9注:表中r M —炸药的摩尔质量;0f H ∆—炸药的标准生成焓,1kJ mol -⋅。
例3、奥克托今(4888C H O N )的f H θ∆=75.11kJ mol -⋅,以康姆莱特公式计算其装药密度为1.8173g cm -⋅时的爆速。
解:r M =296 氧平衡处于20.50.5a b c b +>>的条件,按表6-3的计算公式得:N=224b c d Mr ++=828284296+⨯+⨯⨯=0.03378M=5688822d c b b c d +-++=5688888882828⨯+⨯-⨯+⨯+⨯=27.20Q=3120.9196.8(0.5)10o fb c b H Mr+-+∆⨯=3120.98196.8(80.58)75.1106181296⨯+-⨯+⨯=112NM Q ϕ=1120.0337827.20618113.851=⨯⨯=120.7062(1 1.30)D ϕρ⇒=+110.706213.851(1 1.30 1.817)8.836()km s -=⨯+⨯=实测爆速为8.1571km s -⋅,误差达-6.39%。
Kamlet 公式适用于装药密度大于1.03g cm -⋅的碳、氢、氧、氮元素组成的炸药,爆速计算值与实验测试值之差一般不大于2%,但对于太安、硝基胍等及其混合炸药的计算误差较大。
表6-4列举了部分炸药的计算结果,并与实验值进行了比较。
3cm -)1km s -) (1km s -) 1.00 1.30 1.45 1.56 1.63 1.68 5.111 5.977 6.411 6.725 6.929 6.947 5.100 6.040 6.457 6.640 6.940 6.932B 、氮当量和修正氮当量公式计算炸药爆速的氮当量公式是我国炸药工作者国遇贤于是1964年提出的,公式的表达式如下:1.850 1.160(1)D N N ρ=+-∑∑ (6-5) 式中:D —炸药的爆速;ρ—炸药装药密度;N ∑—炸药的氮当量他认为,炸药的爆速除与装药密度有关外,还与爆轰产物的组成密切相关,为此可将爆速表示为产物组成特密度的函数,在爆轰产物中,取氮气对爆速的贡献为1,其它爆轰产物的贡献与氮气相比较的系数称为氮当量系数,它们的取值列于表6-5中。
表6-5 爆轰产物的氮当量系数炸药的氮当量以100克炸药为基准,将各种爆轰产物的物质的量与其氮当量系数乘积的总和称为氮当量。
爆轰产物的组成按下述规则确定:首先将分子中的氢氧化为水;然后碳再被氧化为一氧化碳,有多余的氧再将一氧化碳氧化为二氧化碳;若还有氧多余即以氧气状态存在,若不能将碳完全氧化为一氧化碳时,则出现固体炭。