диаметром 30—-32 мм нужно принимать такой зазор между стенкой шпура и патроном, который обеспечил бы свободную проходимость
патронов до дна шпура. Таким является зазор не более 4—5 мм.
Зазор, превышающий эту величину, является вредным, так как он значительно снижает мощность взрыва, что особенно важно при производстве взрывных работ в крепких и весьма крепких породах.
>§ 44. Объем и состав газообразных продуктов взрыва
При прочих равных условиях наиболее сильным будет то ВВ, у которого больше объем газов взрыва. При детонации ВВ продук ты взрыва представляют собой смесь нескольких газов. Чтобы определить константы этих газов, необходимо составить химическое уравнение взрывчатого превращения ВВ. Подавляющее большин ство современных промышленных ВВ, состоящих в основном из углерода, кислорода, водорода и азота, построено так, что в их составе имеется количество кислорода, достаточное для окисления горючих элементов (водорода и углерода) с расчетом на образова
ние воды и углекислоты в |
результате реакции. В этом |
случае |
|
реакция взрывчатого превращения может быть выражена |
схема |
||
тической формулой |
|
|
|
Ь |
с |
b |
|
d — 2а-\- —~- |
(52) |
||
CaH6NcOrf = «СО2 + |
Н2О +4~ N, +-------- 2-----~~ °2’ |
||
где в левой части помещено твердое ВВ, а в |
правой — смесь газо |
||
вых продуктов детонации. |
|
|
|
При характеристике каждого ВВ необходимо знать его кис |
|||
лородный баланс, величина которого |
служит показателем |
||
достаточности кислорода в составе ВВ по отношению к тому коли
честву, которое потребно для полного окисления всех горючих элементов, входящих в него. Кислородный баланс может быть нулевой, положительный и отрицательный. Нулевым кислородный баланс будет тогда, когда количество кислорода в составе ВВ равно тому количеству, которое необходимо для полно
го окисления горючих элементов данного ВВ. Если в составе ВВ
имеется избыток кислорода против потребного для указанных
целей, то баланс считается положительным. При недостатке кисло рода баланс называется отрицательным. Величины отрицательного или положительного кислородного баланса вычисляются как соот ношение между весом избытка или недостатка кислорода и общим весом молекул веществ, участвующих в реакции взрывчатого превращения.
Кислородный баланс имеет огромное значение. Наиболее эффективным будет то ВВ, которое имеет нулевой кислородный
баланс, так как при полном окислении горючих элементов выде ляется максимально возможное количество тепла, а следовательно, обеспечивается наибольшее выделение энергии в форме механи ческой работы взрыва.
180
Приведенная формула (52) пригодна для расчета реакции
взрывчатого превращения ВВ с положительным и нулевым кислородным балансом. При отрицательном кислородном балансе эта реакция пойдет следующими путями:
CaH6NfOrf = d-^~ СО2 + 2a~d СО + d-^- Н2О +
+ |
Н2 + Y N2' |
(53) |
На основании построенных |
химических уравнений |
реакций |
взрывчатого превращения можно рассчитать объем газовых про дуктов взрыва, теплоту взрыва и другие константы ВВ. В качестве примера приводится расчет взрывных констант аммонита № 6, состоящего из аммиачной селитры (79%) и тротила (21 %).
Для перевода весовых соотношений в молекулярные следует поделить входящее в 1 кг ВВ число граммов каждого компонента
на вес его грамм-молекулы. В результате получим, что в 1 кг аммо-
нита содержится: |
790 |
молекулы селитры и |
120 |
моле |
-gQ-=9,875 |
227=0,92 |
кулы тротила, или 9,875 NH4NO3 и 0,92 C7H5N3O6.
Подсчитав раздельно число атомов каждого элемента, получаем
35,145 атома кислорода, 6,44 атома углерода, 44,1 атома водорода и 22,51 атома азота. Кислородный баланс аммонита № 6 положи тельный (число атомов избыточного кислорода составляет 0,215), что подсчитывается по выражению
d —(2а + —) = + 0,215.
\2 /
Состав продуктов взрыва рассчитывается следующим образом:
9,875NH4NO3+0,92C7H5N3O6 = 6,44СО2+22,05Н2О+11,755N2+ +0,10802.
Объем продуктов взрыва будет равен:
К = von,
где п —число грамм-молекул образовавшихся газов;
v —объем, занимаемый 1 грамм-молекулой при нормальных условиях и равный 22,4 л для любой грамм-молекулы.
Следовательно, объем газов взрыва аммонита № 6 равен: V —
= 40,353-22,4 = 910 л/кг.
Теплоту взрыва определяют по уравнению
Q =Qj — Q2 + 0,58 п ккал)кг ВВ,
где Q.i—общая сумма теплоты образования продуктов взрыва; ф2—общая сумма теплоты образования компонентов ВВ;
0,58—поправочный коэффициент на работу, совершаемую газами;
п — число грамм-молекул образовавшихся газов.
Теплоту образования находят по -справочнику физико-химиче ских величин; отдельные данные в пределах, интересующих взрыв ников, приведены в табл. 31.
181
Таблица 31
Теплота образования некоторых веществ
Название вещества |
Формула |
Теплота обра |
Грамм-моле- |
зования1 |
кулярный вес |
||
|
|
в ккал[моль |
в г |
Азид свинца . . . . :
Азота закись .....................
Азота окись ......................
Азота двуокись
Азотная кислота ....
Аммиак................................
Аммиачная селитра . . .
Асфальтит ............................
Бертолетовая соль
Вода (жидкость) ....
Вода (пар) .......................
Гексоген..............................
Гоемучая ртуть
Динитоонафталин
Древесная мука ....
Жмыховая мука ....
Калиевая селитра
Коллодионный хлопок . .
Ксилил ...
Метан ......•■
Натровая селитра ....
Нитрогликоль ....................
Нитроглицерин ....
Пикриновая кислота . . .
Сернистый газ
Сероводород ......................
Синильная кислота ....
Тенерес . .
Тетрил . .
Тетранитрометан ....
Торфяная мука ....
Тротил . .
Тэн . .
Углекислый газ ....
Углерода окись ....
Циан ... ......
Этан ........
Pb (N2)3 |
— 107 |
|
291 |
|
n2o |
— 18 |
|
44 |
|
NO |
— 22 |
|
30 |
|
no2 |
— |
4 |
|
46 |
HNO3 |
4- |
34 |
|
63 |
NH3 |
4- |
10 |
|
17 |
NH4NO3 |
4- |
88 |
1 |
80 |
CeelleoU1^15-^2 |
+ 767 |
141 |
||
KC1O3 |
+ 95 |
|
123 |
|
H2O |
4- |
68 |
|
18 |
H2O |
+ 58 |
|
18 |
|
C3H,;N3(NO2)3 |
— 21 |
|
222 |
|
Hg(CNO)2 |
— 65 |
|
284 |
|
CjoHib(NU2)2 |
— 5 |
1 |
218 |
|
С4о*^5 оОзо |
4-677 |
010 |
||
C’o Н4еОц; |
4-695 |
|
873 |
|
KNO3 |
4-120 |
1 |
101 |
|
1“-24H31Uh(ON(J2)9 |
+639 |
053 |
||
CeH(N62)s(CH3)2 |
4- |
19 |
|
241 |
CH4 |
4- |
18 |
|
16 |
NaNO3 |
4-111 |
|
85 |
|
C2H,(ONO2)2 |
4- 56 |
|
152 |
|
С3Нз(О1\О2)з |
4- 94 |
|
227 |
|
CeH2(NO2)sOH |
4- |
54 |
|
229 |
SO2 |
4- |
84 |
|
64 |
H2S |
+ |
5 |
|
34 |
HCN |
4- |
12 |
|
27 |
CGH(NO2)3O2Pb |
-100 |
|
450 |
|
CGH2(NO2)3NCH3NO2 |
— 9 |
|
287 |
|
C(NO2)4 |
4- |
5 |
|
196 |
C44H15O22 |
4-680 |
|
925 |
|
CeH2( 1\О2)зСНз |
4- |
13 |
|
227 |
C(CH2ONO2)4 |
4-123 |
|
316 |
|
co2 |
4- |
94 |
|
44 |
co |
4- |
26 |
|
28 |
CjN2 |
+ 18 |
|
52 |
|
СгЩ |
4- |
30 |
|
28 |
‘Для упрощения приближенного вычисления все величины округлены до целых чисел.
Приняв числовые значения по табл. 31, получим:
Qi = 6,44-94 4-22,05-58 = 1884,3 ккал\
Q2 = 9,875-88 4-0,92 (—13) = 857 ккал-,
Q = 1884,3 — 857 + 0,58-40,353 = 1050,7 ккал/кг.
182
Температура Т взрыва (в град. Кельвина) может быть опреде лена по формуле (54):
г= 1 000Q_j_273> |
(54) |
«с»
где с0 —теплоемкость при постоянном объеме;
п —число молей газов взрыва.
Подставляя в формулу (54) числовые значения, получаем:
Т = 1 027-1 000 = з100ок.
40,353-9
В табл. 32 приведены числовые значения кислородного баланса
для некоторых ВВ, а также для |
некоторых |
составных |
частей |
|||||||
этих ВВ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 32 |
||
|
|
Кислородный баланс некоторых веществ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Кисло |
|
|
|
|
|
|
Кислород |
|
|
|
родный |
|
|
|
|
|
|
|
Наименование вещества |
Наименование вещества |
|
|
ный ба |
||||||
баланс |
|
|
||||||||
|
|
|
в % |
|
|
|
|
|
|
ланс в % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аммиачная селитра .... |
+ 20 |
Нефтяной аммонит № 3 . |
|
-0.3 |
||||||
Нитроглицерин....................... |
|
+3,5 |
Серный |
аммонит |
№ 2 |
|
|
-0,5 |
||
Аммонит №8......................... |
обыкновен- |
+3,5 |
Аммонал |
ВА-8 .... |
|
—0.5 |
||||
62°/о-ный |
динамит |
|
Победит ПУ-2.................... |
|
|
|
-0 53 |
|||
ный |
|
. |
+3,4 |
Аммонит В-3.................... |
|
|
|
-0,64 |
||
Аммонит № 9......................... |
|
+ 2,9 |
Аммонит № 6 |
ЖВ .... |
—0,64 |
|||||
Аммонит № 10...................... |
|
+ 1,5 |
Серный аммонит № 1 |
|
|
—0,8 |
||||
Аммонит АП-4ЖВ .... |
+0,9 |
Скальный аммонит № 1 |
|
|
—2,2 |
|||||
Аммонит |
ПЖВ-20 .... |
+0,72 |
Тэн . . |
|
|
|
|
|
-10,1 |
|
Аммонит |
АП-1...................... |
|
+0,57 |
Гремучая ртуть .... |
|
— 11,3 |
||||
Аммонит № 7......................... |
|
+0,55 |
Гексоген |
. . |
|
|
• |
|
—21,6 |
|
Победит ВП-1......................... |
|
-0,51 |
Коллодионный хлопок . . . |
-33,6 |
||||||
62%-ный динамит труднозамер- |
+ 0,3 |
Пикриновая кислота . . |
|
—45,4 |
||||||
зающий |
... |
. . • . |
Тетрил ... . |
■ |
• |
—47,4 |
||||
Аммонит № 6......................... |
|
+0,3 |
Тенерес |
... |
. • |
—56 |
||||
Победит |
ВП-2....................... |
|
i 0,3 |
Тротил |
... |
. . |
• . |
• |
—74 |
|
Аммонал |
ВА-4....................... |
|
+0.26 |
Алюминий ... |
. |
• |
-89 |
|||
Аммонит № 7ЖВ .... |
+0,2 |
Бумага |
.... |
. . |
• . |
-116,1 |
||||
Скальный |
аммонит № 2 . . |
+0,13 |
Древесная мука .... |
|
-125 |
|||||
Нефтяной аммонит № 2 . . |
+0,1 |
Динитронафталин . . . . |
-129,4 |
|||||||
Аммонит АП-2........................ |
|
+0,06 |
Хлопковый жмых |
|
|
• |
—151.2 |
|||
Аммонит АП-5ЖВ .... |
0 |
Торф |
|
|
|
|
-153 |
|||
Динитригликоль ......................... |
|
0 |
Камыш |
|
|
|
|
|
—154,5 |
|
Динафталит ............................ |
|
0 |
Асфальтит .....-• -329 |
|||||||
Аммонал |
ВА-2...................... |
|
0 |
Парафин |
.....•• |
|
-345,4 |
|||
Победит № 6 ..... . |
—0,14 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Скальный аммонит № 1ЖВ |
-0.17 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Нефтяной аммонит № 1 . . |
-0,21 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Необходимо |
упомянуть |
о простейшем |
способе |
расчета |
кисло |
|||||
родного баланса с использованием данных табл. 32 путем подсчета
183