Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»

Скорость горения двойных смесей окислитель-металл быстро возрастает с увеличением, до известного предела, содержания в составе металлического горючего. Это увеличение скорости горения в известной мере связано с повышением теплопроводности состава при увеличении в нем содержания металла, хорошо проводящего тепло.

При одинаковом содержании металла двойные смеси нитратов щелочных металлов с магнием горят быстрее, чем смеси хлоратов щелочных металлов с магнием. Причиной этому, по-видимому, является взаимодействие расплава нитрата с магнием в конденсированной фазе.

Из смесей, не содержащих в себе металлических горючих, быстро горят хлоратные смеси, дымный порох, «карамельное» горючее, безсерный и тиопорох, разработанные автором.

Среднюю скорость горения имеют смеси нитрата калия с углем и идитолом.

Составы с нитратами, не содержащие металлических горючих, горят в большинстве случаев медленно и малоинтенсивно.

Сравнительные данные о скорости горения некоторых хлоратных и нитратных двойных смесей, не содержащих металлических горючих, приведены в таблице 18.

Как видно из таблицы 18, смеси хлората с серой горят довольно энергично, смеси же нитратов натрия и калия с серой при обычной температуре зажигаются с большим трудом и горение их малоустойчиво.

Наибольшую скорость горения из пиросоставов, не содержащих металлы имеет смесь хлората калия и красного фосфора, однако, коэффициент уплотнения такой смеси незначителен, поскольку эта смесь является крайне чувствительной и не поддается значительному уплотнению. С точки зрения экспериментальной науки представит интерес попытка спрессовать такую смесь под значительным давлением при сверхнизких температурах. В этом случае возможно получить медленногорящие прессованные заряды указанной смеси, причем фосфор в такой смеси может представлять собой модификацию Бриджмена.

Очень большую скорость горения в неуплотненном состоянии дают также смеси хлората и перхлората калия с желтой кровяной солью или роданидом калия.

Составы хлорат-желтая соль, будучи подожженными на голой руке воспламеняются со вспышкой и сильным хлопком, не причиняя ни малейших неприятных ощущений. Такой эксперимент можно повторить только с неуплотненным пироксилином (гомогенное ВВ), из чего понятно, что в данной достаточно устойчивой и поддающейся уплотнению смеси присутствует чрезвычайное сродство компонентов. Смеси желтой соли с нитратами горят медленно.

ВЗРЫВЧАТЫЕ СВОЙСТВА ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Большинство пиротехнических составов предназначено для спокойного равномерного горения и потому желательно, чтобы такие составы обладали минимальными взрывчатыми свойствами или не имели их вовсе. Однако знать взрывчатые свойства пиросоставов необходимо, так как именно от этого знания зависят условия производства (типы зданий и сооружений, толщина стен и взрывозащитных окон и потолка, выбор аппаратуры и все прочее, касающееся производства и хранения готовой продукции).

Необходимо иметь ясное представление об условиях, при которых возможно возбуждение взрыва в пиросоставах, и условиях, при которых начавшийся табельный режим горения может перейти во взрыв. Для этого необходимо проводить испытания на способность к возникновению взрыва в пиросоставе.

При проведении испытаний должны соблюдаться ряд жестких требований:

1. Употребление для испытаний возможно больших по массе зарядов испытуемых составов.

2. Употребление мощного взрывного импульса (капсюль детонатор № 8 и дополнительный тетриловый детонатор массой не менее 8 г).

3. Помещение испытуемого заряда в прочную оболочку (железная труба, свинцовый блок).

Практические испытания можно вести в блоке Трауцля, увеличив диаметр его канала до 40 мм. Признаком наличия у состава (навеска 50 г в порошке) способности к возникновению взрыва будет служить значительное, не менее 100 см3, расширение канала свинцового блока после испытания.

Испытание способности состава к устойчивому распространению взрыва (детонации) должно заключаться в подрыве удлиненных зарядов пиросоставов диаметром не менее 40 мм и длиной не менее 10…15 см. Для создания жестких условий необходимо и здесь применять дополнительный детонатор и заключать состав в прочную оболочку. Подходящим «свидетелем» того, дойдет ли взрыв до другого конца заряда или затухнет по пути, может служить свинцовый столбик (диаметром 40 мм), используемый при пробе Гесса, или пластина из жести толщиной 2 мм. Скорость распространения детонации может быть определенна по методу Дотриша.

При проведении этих испытаний надо иметь ввиду, что способность к возникновению и устойчивому распространению взрыва у большинства составов резко уменьшается с увеличением плотности состава. В прессованных составах взрывное разложение возбуждается весьма трудно, и, будучи вызвано, легко и быстро затухает. Учитывая это, следует признать наиболее опасным при изготовлении пиротехнических изделий те операции, при которых состав находится в не спрессованном виде.

Из многих видов пиросоставов взрывчатое разложение легко возбуждается и надежно распространяется только в пиросоставах, содержащих в себе хлораты (не менее 60 %) либо перманганаты (не менее 70 %) и металлические или органические горючие, а так же в пиросоставах с перхлоратом аммония, в составах с добавками индивидуальных ВВ.

Смеси хлоратов с магнием и алюминием развивают при взрыве очень высокую температуру, но вместе с тем дают сравнительно небольшое количество газов (пар КСl). Этим можно объяснить, что смеси хлоратов с металлами обладают меньшими взрывчатыми свойствами, чем смеси тех же окислителей с органическими веществами.

Смеси перманганатов с металлами также не выделяют при взрыве значительных количеств газа, однако взрыв в таких смесях легко возбуждается что, по-видимому, объясняется легкостью разложения перманганатов.

Легкость возбуждения детонации в смеси 85 % перманганата калия с 15 % алюминиевой пудры и хлоратите-3, проверялась при помещении обоих составов в количестве 30 г в легкую жестяную оболочку, в качестве начального импульса использовался капсюль-детонатор в 1 г гремучей ртути. В составах перманганат-алюминий детонация безотказно возбуждалась, оболочка разрывалась на множество осколков. В хлоратит-3 детонация не возбуждалась, оболочка разрывалась по шву от импульса детонатора, после чего происходило горение остатков не выброшенной смеси.

Таблица 19–21*.

Для смеси из 69 % хлората и 31 % алюминия при испытании ее на бризантность по пробе Гесса величина обжатия свинцовых столбиков получается равной 7 мм (для тротила 16 мм). Введение в хлоратные смеси инертных примесей (например, для дымовых составов NH4Cl, органических красителей) и сравнительно малое количество остающегося хлората (не более 40…45 %) почти прекращают возможность развития взрывного превращения. Как инертные примеси действуют также оксалаты и карбонаты соответствующих металлов, введенные в хлоратные составы сигнальных огней в количестве 20…30 %.

Необходимым, но недостаточным условием для возникновения взрыва является образование в результате реакции значительного количества газов. Поэтому безгазовые и малогазовые составы не будут обладать взрывчатыми свойствами (термиты и замедлительные составы).

Вторым непременным, но в отдельности недостаточным условием, для того чтобы система имела взрывчатые свойства, следует считать высокую экзотермичность реакции.

Так как скорость реакции в большой степени зависит от температуры, то реакция взрывчатого разложения может осуществляться только в том случае, если развиваемая при этом температура будет не менее 500…600 °C.

Третьим условием является гомогенность системы, свойство которым пиросоставы обладают в весьма относительной степени.

Пиротехнические составы — это твердые смеси, и сильно