Водосодержащий взрывчатый состав

Водосодержащий взрывчатый состав

Реферат

Изобретение относится к области водосодержащих промышленных взрывчатых веществ на основе гелеобразной матрицы, сенсибилизированной мощными взрывчатыми составами, с добавками алюминия, извлекаемыми из боеприпасов повышенного могущества.

Известен состав (пат. РФ №2203258 от 27.04.2003), включающий жидкую фазу на основе неорганического окислителя и бризантное взрывчатое вещество. В качестве жидкой фазы он содержит 45-б5%-ный водный или водно-гликолевый раствор неорганического окислителя, а в качестве бризантного взрывчатого вещества - гексоген и/или октоген при следующем соотношении компонентов, мас.%: 45-65%-ный водный или водно-гликолевый раствор неорганического окислителя - 5-25; гексоген и/или октоген - 95-75.

Известный состав обладает высокой детонационной способностью, большой мощностью. Недостатками известного состава является повышенная опасность применения, связанная с высоким содержанием опасных в обращении ВВ (гексоген или октоген) и соответственно малым содержанием флегматизированного водного раствора. Снижение опасности в обращении с этим составом может быть достигнуто увеличением содержания флегматизирующего раствора. Однако в этом случае в отсутствии структурирующих добавок состав будет расслаиваться и соответственно терять однородность. Кроме этого, чистые гексоген и октоген не использовались для снаряжения боеприпасов.

Известен также водосодержащий пороховой взрывчатый состав (пат. РФ №2183209 от 10.06.2002), взятый нами за прототип, включающий 40,0-65,0% пороха пироксилинового или смеси его с баллиститным порохом, используемых в качестве сенсибилизатора, 6,0-15,0% натриевой селитры, 4,0-10,0% органического горючего, 10,0-25,0% воды, 0,3-2,0% полиакриламида, 0,01-0,1% бихромата калия, 0,02%-0,2% тиосульфата натрия, остальное - аммиачная селитра.

Этот состав обладает высокой детонационной способностью, использование полиакриламида в качестве желатинизатора и бихромата калия и тиосульфата натрия в качестве структурирующего агента обеспечивают простоту изготовления и высокое качество изделий на основе этого состава.

Недостатком этого состава является невозможность использования в качестве сенсибилизатора мощных взрывчатых составов, извлекаемых из утилизируемых боеприпасов, в рецептуру которых входит алюминий. Алюминий, входящий в рецептуру таких составов, реагирует с водным раствором аммиачной селитры, входящей в состав гелеобразной матрицы, снижая стабильность состава при его хранении.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение стабильности гелеобразных взрывчатых составов, сенсибилизированных взрывчатыми веществами, в рецептуру которых входит алюминий.

Поставленная задача решается тем, что в составе, включающем сенсибилизатор, аммиачную селитру, нитрат натрия, воду, полиакриламид, бихромат калия и тиосульфат натрия, дополнительно содержится калий фосфорнокислый однозамещенный, а в качестве сенсибилизатора используется извлеченное из боеприпасов утилизируемое взрывчатое вещество на основе гексогена и алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сенсибилизатор 20-60

Натриевая селитра 4-16

Вода 10-30

Полиакриламид 0,3-2,5

Тиосульфат натрия 0,02-0,2

Бихромат калия 0,01-0,1

Калий фосфорнокислый 0,03-0,1

Аммиачная селитра - остальное.

Кроме этого, состав может дополнительно содержать пироксилиновый или баллиститный порох, при этом его содержание составляет 10-40 мас.%.

Сущность изобретения заключается в том, что фосфорнокислый калий, введенный в состав матрицы, образует на поверхности частиц алюминия защитную пленку, предотвращающую взаимодействие алюминия с водным раствором аммиачной селитры.

Кроме этого, при введении однозамещенного фосфата калия в водный раствор нитратов аммония и натрия образуется буферная среда с рН 4,5÷5,5, которая обеспечивает высокую стабильность защитной пленки на частицах алюминия и соответственно химическую стойкость состава в течение длительного (в течение до 3 лет) срока хранения. При этом сохраняются все достоинства прототипа: высокая детонационная способность, малая чувствительность состава к механическим воздействиям, низкая горючесть и соответственно высокая степень безопасности при использовании изделий на основе этого состава. Минимальное содержание фосфата калия, обеспечивающее химическую стабильность состава, составляет 0,03%. При меньшем его содержании (пример 2) химическая стабильность в условиях длительного хранения не обеспечивается. Увеличение содержания фосфорнокислого калия сверх 0,1% не является целесообразным, т.к. не приводит к дальнейшему увеличению химической стабильности состава.

Минимальное содержание сенсибилизатора в составе составляет 20%. При меньшем его содержании резко снижается детонационная способность, при этом не обеспечивается полнота детонации в зарядах диаметром менее 100 мм. Максимальное содержание составляет 60%. При большем содержании сенсибилизатора возрастает чувствительность к удару, при этом не обеспечивается необходимая степень безопасности при обращении.

Соотношения между водой (10-30%), натриевой селитрой (4-16%) и аммиачной селитрой взято таким, чтобы все соли в гелеобразной матрице находились в виде раствора при достаточно высокой их концентрации. Высокая концентрация окислителей обеспечивает приближение кислородного баланса к нулю с целью снижения количества ядовитых газов (СО) в продуктах детонации и проведении взрывных работ. Содержание полиакриламида в количестве 0,3-2,5% обеспечивает вязкость гелеобразной матрицы, необходимую для оптимальных условий процесса изготовления состава и стабильности состава при хранении. При меньшем содержании полиакриламида, чем 0,3%, структурирование геля происходит с очень малой скоростью и при этом не обеспечивается необходимая прочность структуры готового изделия. При содержании полиакриламида больше 2,5% вязкость матрицы становится слишком высокой, что затрудняет процесс смешения матрицы с сенсибилизатором. Содержание бихромата калия (0,01-0,1) и тиосульфата натрия (0,02-0,2) позволяет в широких пределах регулировать скорость структурирования и обеспечивает неизменность реологических характеристик при патронировании и стабильность физико-химических и детонационных характеристик в условиях длительного хранения, достаточную прочность структуры состава.

Введение в состав дополнительно зерненого или дробленого пироксилинового или дробленого баллиститного пороха целесообразно в тех случаях, когда содержание гексогенсодержащего сенсибилизатора составляет менее 30% для улучшения технологии изготовления состава и предотвращения расслаивания состава в процессе структурирования матрицы.

Следует отметить, что извлеченное из боеприпасов взрывчатое вещество на основе гексогена и алюминия может быть использовано в предлагаемом составе как в виде порошка, так и в виде кусочков, полученных при дроблении шашек.

Для проверки химической стойкости и оценки детонационных характеристик были изготовлены образцы, состав которых приведен в табл. 1.

Способ изготовления гелеобразной матрицы заключается в следующем.

Навеска калия фосфорнокислого однозамещенного высыпается в отмеренное количество воды, затем при перемешивании засыпается навеска аммиачной селитры, затем также при перемешивании добавляется смесь нитрата натрия с полиакриламидом. Всю массу при постоянном перемешивании нагревают до температуры 50-60°C и оставляют до полного набухания и растворения полиакриламида. В полученную таким образом гелеобразную матрицу вводят навески тиосульфата натрия и бихромата калия. Раствор перемешивают и вводят сенсибилизатор в виде порошка или кусков, полученных при дроблении шашек. Массу тщательно перемешивают. В том случае, если в рецептуру состава входит порох, его всыпают вместе с гексогенсодержащим сенсибилизатором.

Оценка химической стойкости состава производилась при температуре 80°С. Для определения химической стойкости пробирку диаметром 16-20 мм заполняли составом и помещали в термостат с температурой 80°С. При отсутствии химической реакции между раствором аммиачной селитры и алюминием, входящим в состав сенсибилизатора, структура заряда оставалась стабильной в течение 30 дней, что соответствовало обеспечению стабильности состава при хранении при комнатной температуре в течение, по крайней мере, 12 месяцев после изготовления состава. При низкой химической стойкости в результате химической реакции между раствором аммиачной селитры и алюминием выделялся газ, при этом масса вспучивалась.

Определялась бризантность составов по ГОСТ 5984-79. Инициирование детонации осуществлялось капсюлем-детонатором №8. Средняя величина обжатия свинцовых столбиков определялась по данным 2-3 опытов. Определение бризантности проводили через 48 часов после изготовления и для сравнения после хранения зарядов в течение 6 месяцев при комнатной температуре.

Результаты испытаний приведены в табл.1.

В качестве сенсибилизатора были использованы взрывчатые составы, извлеченные из артиллерийских боеприпасов и боевых частей торпед и мин: A-IX-2 (75% гексогена, 5% флегматизатора, 20% алюминиевой пудры), смесь ТГАФ (41% гексогена, 40% тротила, 4% флегматизатора, 15% алюминия).

Из анализа результатов табл. 1 следует, что в отсутствие стабилизатора (КН₂PO₄) состав обладает малой химической стабильностью.

Пример 1. Вспучивание состава происходило через 1,5 дня после начала термостатирования, что соответствует сохранению стабильности состава при комнатной температуре в течение 20 дней.

Пример 2. При введении в состав 0,02% стабилизатора стабильность состава повышается до 2 дней (при комнатной температуре около двух месяцев).

Пример 3. При введении в состав 0,03% стабилизатора стабильность состава повышается до 10 дней (при комнатной температуре семь месяцев).

В остальных примерах при содержании фосфорнокислого калия 0,06% и более химическая стойкость состава возрастает как минимум до 30 дней, что обеспечивает стабильность состава при хранении при комнатной температуре более 12 месяцев.

Введение в состав дополнительно до 40% пороха не повлияло на химическую стабильность состава независимо от того, баллиститный или пироксилиновый порох был использован (табл.2).

Из таблицы 1 видно, что детонационные свойства составов во всем интервале изменения компонентов, указанных в формуле, обеспечивают высокую детонационную способность, которая сохраняется в течение, по крайней мере, 6 месяцев. Таким образом, совокупность признаков, указанных в пункте 1 формулы изобретения, обеспечивает достижение технического результата.

Таблица 1
Содержание компонентов	Примеры
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
A-IX-2	50/п	50/п	50/п	50/п	17/п	20/к	60/п	45/к	-	-
Смесь ТГАФ	-	-	-	-	-	-	-	-	30/к	50/к
Натриевая селитра	8	8	8	8	16	16	4	11	12,8	8
Вода	12	12	12	12	30	30	10	22	32	12
Полиакриламид	1	1	1	1	2,5	2,5	0,3	1	1	1
Тиосульфат натрия	0,4	0,4	0,4	0,4	0,1	0,1	0,02	0,4	0,4	0,4
Бихромат калия	0,2	0,2	0,2	0,2	0,05	0,05	0,01	0,2	0,2	0,2
Калий фосфорнокислый	-	0,02	0,03	0,1	0,1	0,1	0,06	0,1	0,1	0,1
Аммиачная селитра	28,4	28,38	28,37	28,3	34,25	31,25	25,61	20,3	23,5	28,3
Свойства
Бризантность, мм	38	37	39	36	5	10	45	44	29	37
Стабильность (80°С), дни	1,5	2	10	более 30	30	более 30	более 30	более 30	более 30	более 30

Таблица 2
Содержание компонентов	Примеры
11	12	13	14	15	16
Порох пироксилиновый	40	20	10	-	-	-
Порох баллиститный	-	-	-	40	20	10
A-IX-2	20/п	30/п	25/п	28/п	28/п	28/п
Натриевая селитра	4	8	10	4	8	12
Вода	10	12	20	10	12	23
Полиакриламид	0,3	1	1,4	0,3	1	1,7
Тиосульфат натрия	0,02	0,4	0,1	0,02	0,4	0,12
Бихромат калия	0,01	0,2	0,05	0,01	0,2	0,06
Калий фосфорнокислый	0,06	0,03	0,07	0,06	0,03	0,08
Аммиачная селитра	25,61	28,37	33,38	17,61	30,37	25,04
Свойства
Бризантность, мм	27	29	27	28	29	27
Стабильность (80°С), дни	более 30	более 30	более 30	более 30	более 30	более 30

1. Водосодержащий взрывчатый состав, включающий сенсибилизатор, аммиачную селитру, нитрат натрия, воду, полиакриламид, бихромат калия и тиосульфат натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит калий фосфорнокислый однозамещенный, а в качестве сенсибилизатора используется извлеченное из боеприпасов утилизируемое взрывчатое вещество на основе гексогена и алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сенсибилизатор	20-60
Натриевая селитра	4-16
Вода	10-30
Полиакриламид	0,3-2,5
Тиосульфат натрия	0,02-0,2
Бихромат калия	0,01-0,1
Калий фосфорнокислый	0,03-0,1
Аммиачная селитра	Остальное

2. Водосодержащий взрывчатый состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит до 40% зерненого или дробленого пироксилинового пороха или дробленого баллиститного пороха.