Бризантні речовини: опис, характеристики, застосування

Вибухові речовини (скорочено ВВ) – це особливі хімічні сполуки, а також їх суміші, які здатні вибухати під впливами зовнішніх умов або відбуваються внутрішніх процесів, при цьому утворюються надзвичайно нагріті гази і виділяється тепло. Розрізняють три групи вибухових речовин, мають різну сприйнятливість до зовнішніх впливів і різні типи вибуху. До них відносяться: ініціювальні, метальні, а також вибухових речовини. У цій статті представлена інформація про бризантных ВВ і сферах їх застосування.

Загальні поняття

Вибух – це стрімке перетворення вибухової речовини в значну кількість надзвичайно стислих і нагрітих газів, які, розширюючись, здійснюють наступну роботу: переміщують, дроблять, руйнують, викидають.

Вибухова речовина являє собою механічну суміш або сполуки хімічних елементів, які можуть швидко перетворитися в гази. Вибух схожий на горіння вугілля або дров, але відрізняється великою швидкістю протікання цього процесу, яка часто складає десятитисячні частки секунди. Залежно від швидкості перетворення вибухи поділяють так:

• Горіння. Передача енергії від одного шару речовини до іншої відбувається внаслідок теплопровідності. З невеликою швидкістю протікає процес горіння і виникнення газів. Такий вибух властивий пороху, при якому куля викидається, але гільза не руйнується.
• Детонація. Енергія від шару до шару передається практично миттєво. Гази утворюються з надзвуковою швидкістю, тиск стрімко збільшується, і відбуваються сильні руйнування. Такий вибух притаманний гексогену, аммониту, тротилу.

Для того, щоб почався процес вибуху, потрібен вплив ззовні на вибухову речовину, яке буває наступних типів:

• детонаційне – вибух поряд іншої ВР;
• теплове – нагрівання, іскра, полум’я;
• хімічне – хімічна реакція;
• механічне – тертя, накол, удар.

Вибухової речовини типу неоднаково реагують на впливи ззовні:

• деякі здатні швидко вибухати;
• інші – чутливі тільки до певного впливу;
• треті можуть вибухати навіть без будь-якого впливу на них.

Основні властивості ВВ

Їх головними властивостями є:

• сприйнятливість до зовнішніх впливів;
• бризантність;
• характерне агрегатний стан;
• кількість енергії, що виділяється при вибуху;
• хімічна стійкість;
• швидкість детонації;
• щільність;
• фугасность;
• тривалість і обставини працездатного стану.

Кожне вибухову речовину можна докладно описати, використовуючи всі його характеристики, але у більшості випадків використовують дві з них:

• Бризантність (ламати, розбивати, розбити). Тобто це здатність вибухової речовини проводити руйнівної дії. Чим вище бризантність, тим швидше формуються при вибуху гази і з більшою силою відбувається вибух. В результаті добре раздробится корпус снаряду, осколки розлетяться з великою швидкістю, відбудеться сильна ударна хвиля.
• Фугасность – міра працездатності ВР, виконує руйнівні, метальні та інші дії. Основний вплив на неї надає об’єм газу, що виділяється при вибуху. Величезна кількість газу здатне здійснити велику роботу, наприклад, викинути з району вибуху бетон, грунт, цегла.

Бризантні вибухові речовини, що володіють підвищеною фугасностью, підійдуть для підривних робіт у шахтах, при ліквідації льодових заторів, пристрої різних котлованів. При виготовленні снарядів спочатку звертають увагу на бризантність, а фугасность відступає на другий план.

Класифікація

Вибухові речовини мають декілька класифікацій. На основі своїх властивостей вони поділяються наступним чином:

• Ініціювальні – знаходять застосування для підриву інших ВВ. Вони мають високу чутливість до факторів ініціації і володіють більшою швидкості детонації. А також їх ще називають первинні ВВ, які здатні вибухнути від слабкого механічного впливу. До групи входить: диазодинитрофенол, гримуча ртуть.
• Бризантні вибухові речовини – характерні великий бризантностью і застосовуються як основний заряд для більшої частини боєприпасів. Це вторинні вибухові речовини, мають меншу чутливість до зовнішніх впливів по відношенню до первинних ВВ. У своєму хімічному складі вони містять нітрати та їх сполуки, що володіють потужним вибуховим дією. Для їх вибуху використовують невелику кількість ініціюючих речовин.
• Метальні – служать джерелом енергії для метання куль, снарядів, гранат. До них відносяться різного виду ракетні палива і порох.
• Піротехнічні склади використовують для спеціальних боєприпасів. Згораючи, вони дають характерний ефект – сигнальний, освітлювальний.

Крім цього, за фізичним станом вони бувають:

• тверді;
• рідкі;
• газоподібні;
• емульсійні;
• суспензії;
• пластичні;
• гелевидні;
• еластичні.

Бризантні ВВ

Свою назву вибухових речовини отримали від французького слова briser, що в перекладі на російську означає розламувати, дробити. Такі ВВ можуть являти собою як окремі хімічні сполуки – тен, тротил, нітрогліцерин, так і суміші – динаміти, динамони, амоніти. У них не відбувається детонації від простих імпульсів: променя полум’я чи іскри, яких досить для вибуху ініціюючих речовин. Низька сприйнятливість бризантных ВВ до впливу тепла, тертя і удару забезпечує безпеку при роботі з ними. Їх застосовують для виготовлення осколкових і авіаційних бомб, морських та інженерних мін, де необхідний потужний вибух з дробленням оболонки снаряда.

Класифікація по потужності

Бризантні та ініціювальні речовини використовуються спільно. Детонація у вторинних СТ порушується вибухом первинного вибухової речовини. Бризантні ВВ мають підвищену, нормальну і знижену потужність.

Речовини, що володіють підвищеною потужністю, найбільш чутливі до зовнішніх впливів, тому їх часто використовують у суміші з знижують чутливість або мають нормальну потужність. А також їх можуть застосовувати для проміжних детонаторів.

Бризантні речовини підвищеної потужності

Вибухові речовини, що мають підвищену потужність, розташовують великою швидкістю детонації і при вибуху виділяють значну кількість тепла. Вони дуже чутливі до зовнішнього імпульсу.

Вибух відбувається від будь-якого детонатора, в тому числі і від удару гвинтівкової кулі. При дії відкритого вогню вони сильно горять, не виділяючи сажі і диму, світлим полум’ям, можливий вибух. До цієї групи речовин належать:

• Тен – білий порошок, що складається з кристалів. Це бризантна речовина не реагує з металами і водою, розчиняється в ацетоні і вважається найбільш вразливим до зовнішніх факторів впливу. Його використовують для шнурів детонації, допоміжних детонаторів і капсулів детонаторів.
• Тетрил – порошок кристалічного типу жовтуватого кольору, солоний на смак. Добре розводиться ацетоном і бензином, погано – спиртом, не реагує з металами, добре піддається пресування. Використовують для виготовлення детонаторів.
• Гексоген – одне з найбільш бризантных речовин, яке складається з дрібних кристалів білого кольору, не мають запаху і смаку. З водою і металами в реакцію не вступає, погано пресується. Від зовнішнього впливу відбувається вибух, горить з шипінням, полум’я яскравого білого кольору. Застосовують для деяких зразків капсулів-детонаторів, виготовлення сумішей для промислових вибухів, морських хв.

Бризантні ВВ, що володіють нормальною потужністю

Ці речовини мають тривалий період зберігання (за винятком динамітів), на них не справляють відчутного впливу зовнішні фактори, при практичному використанні вони безпечні.

До бризантным вибухових речовин відноситься:

• Тротил – це речовина у вигляді кристалів, має жовтуватий або коричневий колір, гірке на смак. Температура плавлення – 81 °С, а спалахи – 310 °С. На відкритому повітрі горіння тротилу супроводжується полум’ям жовтуватого кольору з сильною кіптявою без вибуху, а в закритому приміщенні може виникнути детонація. Речовина з металами хімічної активності не проявляє, практично не чутливий до ударів, тертя і теплової дії. Вступає у взаємозв’язок з соляною та сірчаною кислотою, бензином, спиртом, а також ацетоном. Наприклад, при прострілі литий і пресований рушничного кулею тротил не загоряється, і вибуху не відбувається. Для боєприпасів його застосовують у різних сплавах і чистому вигляді. Речовина використовують у вигляді пресованих шашок різних розмірів при виконанні підривних робіт.
• Пикриновая кислота – речовина бризантна у вигляді кристалів, що мають жовтий колір і гіркий смак. Вона володіє більшою сприйнятливістю до дії тепла, удару і тертя, ніж тротил, може вибухнути від прострілу рушничного кулі. Полум’я при горінні сильно коптить. При великому скупченні речовини відбувається детонація. Порівняно з тротилом, пикриновая кислота є більш потужним ВВ.
• Динаміти – мають різну рецептуру і містять нітрогліцерин, нітроефіри, селітру, деревне борошно та стабілізатори. Основне застосування – народне господарство. Головна властивість динамітів – водостійкість і значна потужність. Їх недоліком вважається збільшена чутливість до термічних і механічних впливів. Це вимагає прояву обережності при транспортуванні та проведенні вибухових робіт. Через півроку динаміти втрачають здатність до детонації. Крім того, вони замерзають при негативній температурі близько 20 °С і стають небезпечними при експлуатації.

Знижена потужність ВВ

Бризантні речовини зниженої потужності мають зменшену працездатність з-за малої швидкості детонації і невеликого виділення тепла. Вони поступаються за властивостями бризантності тим речовинам, у яких нормальна потужність, але мають таку ж фугасность. Найбільш часто використовувані ВВ з цієї групи виготовляються на основі аміачної селітри. До них відноситься:

• Аміачна селітра – біле або жовтувате кристалічна речовина, що є мінеральним добривом, прекрасно розчиняється у воді. Вона відноситься до малочутливим, слабо вибухових речовин. Не загоряється від вогню та іскри, процес горіння починається тільки в сильному осередку полум’я. Невелика вартість аміачної селітри дозволяє виготовляти з неї недорогі ВВ при додаванні в неї вибухових або легкозаймистих речовин.
• Динамони – це суміш аміачної селітри з горючими, але невибуховими речовинами, наприклад, деревним вугіллям, торфом або тирсою.
• Амонали – суміші для вибухів, що містять селітру, з додаванням горючих і вибухових добавок і алюмінієвої пудри для підвищення теплоти вибуху.

Всі види вибухових речовин, виготовлених на основі аміачної селітри, безпечні у використанні. Вони не злітають на повітря при терті, ударі, прострілі кулею з рушниці. Запалені на повітрі, тихо горять, не вибухаючи, полум’ям жовтого кольору з кіптявою. Для зберігання їх складують в добре провітрювані приміщення. Іноді додають селітру жирні кислоти і сірчисте залізо, що сприяє тривалому перебуванню ВВ у воді без втрати властивостей.

Використання бризантных ВВ

Бризантні вибухові речовини – це вторинні ВВ, для яких детонація є основним видом вибухового перетворення, возбуждаемая завдяки невеликому початкового заряду ВВ. Вони наділені здатністю дробити і розколювати. Їх використовують для начинки хв, різних засобів для підриву, торпед і снарядів. Речовини, що володіють вибуховими властивостями, являють собою концентрований і економічний джерело механічної енергії. Вони знаходять широке застосування в народному господарстві. Велика частина кольорової руди, а також майже весь обсяг чорних металів, добувається за допомогою вибухів.

Бризантні ВВ знайшли своє застосування в наступних областях:

• для розробки пластів вугілля і покладів корисних ресурсів;
• насипів для залізничних колій та автошляхів;
• спорудження дамб;
• риття водних каналів;
• прокладання газо – і нафтопроводів;
• розробки шахтних стволів.

Де використовують вибухових речовини ще? Крім перерахованого вище, їх застосовують:

• при ущільненні грунту;
• проведенні систем зрошення;
• гасінні пожеж лісових масивів;
• вирівнювання і очищення місцевості.

А також ведуться наукові дослідження і розробки по розширенню використання цієї потужної енергії вибуху – прискоренню хімічних процесів із застосуванням високих тисків, штучного дождеванию і вибухового буріння.

Хімія і технологія вибухових речовин

Молекули хімічних сполук або їх сумішей, що містять певний запас хімічної енергії, отримали назву енергонасичених речовин. Енергія, в результаті перетворення, що відбувається під впливом зовнішніх факторів, перетворюється в світлову, механічну або теплову.

Піротехнічні склади, порох та інші ВВ відносяться до найбільш відомих типів енергонасичених речовин. Хімічна енергія в них перетворюється за рахунок швидкого протікання вибуху в інші види. Значна кількість тепла, що викидається завдяки вибуху, є основним критерієм його працездатності. Будучи компактними і потужними джерелами механічної енергії, бризантні ВВ повсюдно використовуються в різних галузях промисловості.