Wykład 3 - 15.04.2015

Materiały wybuchowe dzielą się na:

- wolnodziałające (miotające) < 1000 m/s (proch górniczy skalny)

- szybkodziałające (kruszące) > 1000 m/s

Związki chemiczne o właściwościach wybuchowych - poza trotylem, stanowią wyłącznie składniki MW mieszaninowych lub wykorzystywane są do wytwarzania wyrobów zawierających MW

- nitroestry; nitroceluloza; nitrogliceryna; nitroglikol

- nitropochodne; trójnitrotoluen - trotyl, (dwunitrotoluen)

MW inicjujące:

- pierwotne: azydek ołowiu, piorunian rtęci

- wtórne: pentryt; heksogen; tetrazen

Nitroceluloza - dobrze rozpuszcza się w nitroglicerynie lub glikolu, wystarczy stężenie 8% do otrzymania żelatyny wybuchowej stosowanej do uczulenia MW mieszaninowych nitroestrowych. Szybkie, stałe MW z uwagi na małą gęstość w obrocie występuje wyłącznie w postaci nawilżanej (minimum 25% wody lub alkoholu)

Nitrogliceryna - oleista ciecz, gęstość 1.6 g/cm^3, żółtawa, toksyczna o słodkawym, charakterystycznym smaku i zapachu. Powoduje zaburzenia pracy układu krwionośnego. Pierwsze objawy to ból głowy; przy silnym zatruciu zagrożenie życia. Temperatura zamarzania +8°C, a po zamarznięciu nadzwyczaj wrażliwa, kapryśna. Zamarzniętego materiału nie można dalej dotykać. Nie nadaje się do użytku. Prędkość detonacji 8000m/s. Skuteczność w bloku ołowianym 600cm^3. Dobrze miesza się z nitroglikolem i dobrze rozpuszcza nitrocelulozę.

Nitroglikol - ciecz bezbarwna, bez smaku i zapachu, bardziej lotny niż nitrogliceryna i bardziej toksyczny. Oddziaływanie na organizm podobne jak nitrogliceryna. Temperatura zamarzania -22°C, a w mieszaninie z nitrogliceryną -39°C. Prędkość detonacji ~8000m/s, skuteczność w bloku ołowianym ok. 680cm^3.

Proces nitrowania jest procesem egzotermicznym, produkcja w temperaturze ±0.3°C, w innym wypadku reakcja zostaje przerwana.

Trójnitrotoluen (trotyl) - ciało krystaliczne koloru od żółtawego do brunatnawego, nierozpuszczalny w wodzie, bardzo duża trwałość chemiczna, nie reaguje z metalami, toksyczny, gorzkawy w smaku, wchłaniany głównie przez skórę, bardzo trudno usuwalny z organizmu, powoduje dolegliwości układu trawiennego, uszkadza wątrobę, kancerogenne (rakotwórcze). Postać handlowa - od proszku poprzez łuskowany, granulowany, prasowany, odlewany. Gęstość od ok. 0.7 do 1.6 g/cm^3. Prędkość detonacji 4000-7000 m/s w zależności od gęstości. Ze wzrostem gęstości maleje wrażliwość MW. Zagęszczanie w przypadku średnicy krytycznej maleje. Skuteczność w bloku ołowianym 662-885 cm^3. Bilans tlenowy ~74%.

MW inicjujące charakteryzują się znacznie większą wrażliwością na bodźce zewnętrzne. Pierwotne mają dużą wrażliwość, ale małą skuteczność. Ich niewielki ładunek zwykle jest na samym początku łańcucha detonacji. Są używane głównie w zapalnikach jako ładunki pierwotne w części spłonkowej.

Wtórne są nieco mniej wrażliwe, ale są bardzo silnymi MW. Pentryt używany jest głównie do formowania ładunków wtórnych w zapalnikach oraz do wytwarzania lontów detonacyjnych dla górnictwa odkrywkowego i podziemnego.

Heksogen ma umiarkowaną termostabilność i wysoką wytrzymałość na ciśnienie. Używany do produkcji ładunków specjalnych (kierunkowych), lontów detonacyjnych dla górnictwa otworowego, a także jako ładunek wzmacniający w niektórych konstrukcjach zapalników.

Oktogen - ma wyższą termostabilność (ok. 190°C), podobną jak heksogen odporność na wysokie ciśnienia, zastosowanie - do wyrobu MW dla górnictwa otworowego.

Dla wszystkich MW wtórnych prędkość detonacji 8000-9000 m/s, skuteczność 450-530cm^3.

Skuteczność MW rośnie wraz z kwadratem prędkości.

Materiały wybuchowe mieszaninowe:

Wszystkie składniki tlenonośne muszą być zawarte w MW. Strzelanie nawet w atmosferze czystego tlenu nie poprawi parametrów wybuchu.

Pył lub proszek glinowy wyraźnie podnosi ciepło wybuchu.

Nagazowanie (przemiana adiabatyczna bez wymiany ciepła) - parametr dla materiałów o roztworach wodnych, polega na umieszczeniu w masie materiału wybuchowego wielkiej liczby maleńkich pęcherzyków gazu (o wymiarach rzędu do kilkudziesięciu mikronów (?)). Fala detonacyjna przemieszczająca się w ładunku spręża adiabatycznie - rośnie temperatura. Pod wpływem sprężania wewnątrz pęcherzyków tworzą się palne aerozole, które pod wpływem wysokiej temperatury ulegają zapaleniu stając się ogniskami dalszego rozwoju przemiany. Prędkość nawet do 9900 m/s.

Salmiak - chlorek amonowy

Nagazowanie fizyczne polega na umieszczeniu w MW pęcherzyków gazu w mikrosferach, charakteryzują się dużą trwałością.

Nagazowanie chemiczne polega na dodawaniu w określonym momencie procesu technologicznego substancji, która ulega rozkładowi z wydzielaniem gazów lub reakcji z wydzielaniem gazów. Pęcherzyki utrzymują się w MW dzięki lepkości, ale z upływem czasu mogą migrować powodując odgazowanie (czas kilkadziesiąt godzin).