К.т.н. Оспанов С.С., м.х.т. Ибраев Т.Н., Ерубай А.А., Ескендирова М.М.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Республика Казахстан

Эффективные методы использования конверсионных взрывчатых материалов на взрывных работах

Боеприпасы имеют гарантийный срок хранения, в течение которого обеспечивается неизменность их технических характеристик и боевых свойств. После окончания гарантийного срока хранения боеприпасы подлежат списанию и утилизации. Перспективным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их расснаряжение.

В настоящее время утилизируются наиболее простые боеприпасы, снаряженные преимущественно тротилом: артиллерийские осколочно-фугасные снаряды, противотанковые мины и другие. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая боевые части (тротил), метательные заряды (нитроцеллюлозный порох), средства инициирования и т.д.

Тротил относится к физически и химически стойким взрывчатым веществам (ВВ). Однако, проведенные исследования показали, что с ним при длительном хранении происходят изменения. Например, в боеприпасах, снаряженных недостаточно очищенным тротилом, наблюдается выделение тротилового масла в виде вязкой маслянистой жидкости темно-коричнево-черных тонов.

Нитроцеллюлозный (пироксилиновый и баллиститный) порох при хранении также претерпевает ряд изменений. Например, пироксилиновый порох теряет содержащийся в них летучий растворитель, при этом изменяется структура пороха, кроме того, в порохе происходят химические превращения.

Скорость химического превращения (разложения) нитратов спиртов (пироксилина и коллоксилина) и углеводов (нитроэфиров), в том числе полученных на их основе нитроцеллюлозных порохов (НП) значительно больше чем у нитросоединений. При хранении в условиях затрудненного газо- и теплоотвода, сопровождающегося соответственным повышением давления газа и температуры ВВ, скорость разложения может в сотни и тысячи раз превосходить скорость первичного распада. При таких условиях процессы распада могут привести к самовоспламенению и взрыву.

НП очень чувствительны к тепловому импульсу и искровому разряду. При пересыпании они могут электризоваться до высоких потенциалов, что может привести к искровому разряду и вызвать воспламенение пороховой пыли или паров летучего растворителя. По чувствительности к удару пороха аналогичны динамитам, т.е. относятся к наиболее чувствительным промышленным ВВ.

С целью повышения безопасности использования НП осуществляют флегматизацию их нефтепродуктами (индустриальным маслом, дизельным топливом), водой и другими органическими добавками. Например: НИИ «Росконверсвзрывцентром» и НТФ «Взрывтехнология» (Россия) разработаны способы и технология флегматизации устаревших пироксилиновых порохов с получением разных марок гранипоров ППФ. Одна из марок данного ВВ представляет механическую смесь пороха с индустриальным маслом (жидкий нефтепродукт в количестве 1.5%). Также предложен на основе баллиститных порохов промышленное ВВ – дибазит, который представляет собой зерна дробленного баллиститного трубчатого пороха. Такие же взрывчатые вещества получаются в РК.

Однако, кислородный баланс предлагаемых ВВ на основе порохов отрицательный, что приводит к образованию большого количества оксида углерода в продуктах взрыва. НП являются не сбалансированными нитросоединениями. При взрыве пороховых зарядов в продуктах взрыва находится свободный углерод и оксид углерода, что свидетельствует о низком коэффициенте использования энергии, заключенной в порохах. То же самое можно сказать и о гранипорах. Максимально использовать энергию порохов возможно путем добавления к ним вещества с положительным кислородным балансом для сбалансированности получающейся смеси. Одним из наиболее дешевых и распространенных веществ, обладающих положительным кислородным балансом, является аммиачная селитра.

Проведены термохимические исследования трехкомпонентных взрывчатых смесей, состоящих из аммиачной селитры, пироксилинового пороха и нефтепродукта. Теплота взрывчатого превращения для данных смесей при содержании в них пороха 26-34 % составляет 4230-4400 кДж/кг, температура взрыва 2370-2480 ⁰С, объем газообразных продуктов 870-890 л/кг и давление газов при взрыве 2,29*10⁹-2,32*10⁹ Па.

Вместе тем высокая чувствительность к тепловым и механическим воздействиям ограничивает применение как порохов, так их смесей с другими ВВ. Этот недостаток может быть устранен введением в состав смеси небольшого количества воды (10-12%). В результате параметры детонации снижаются незначительно (скорость детонации уменьшается на 300-400 м/с), а безопасность использования таких веществ значительно возрастает. Обладающая пассивирующим действием вода способна значительно снизить чувствительность к механическим и тепловым воздействиям и обеспечить отсутствие пыления и электризации.

Определено оптимальное содержание пороха в водосодержащих ВВ. Предлагаемое ВВ представляет собой плотные нерасслаивающиеся суспензии, твердой фазой у которых является смесь гранулированной аммиачной селитры с зерненным порохом, а жидкой – насыщенный раствор этой же селитры, полностью заполняющий пустоты в заряде ВВ. Для придания заряду водоустойчивости в заряд вводится загуститель и структурообразующийся агент. Водоустойчивые ВВ можно получить также на основе смесей гранулированной аммиачной селитры с гранипором.

По сравнению с гранипором предлагаемое водосодержащее ВВ с порохом более безопасно в обращении и значительно меньше выделяет токсичных газов при взрыве.

Основные физико-химические и взрывчатые характеристики гранипоров (для сравнения) и предлагаемых ВВ представлены в таблице.

Таблица. Физико-химические и взрывчатые характеристики ВВ

Наименование характеристики	Показатели
	Гранипоры	Водосодержащее ВВ
Теплота взрыва, кДж/кг	3340-3800	4000-4660
Объем газов, л/кг	850-900	850-900
Объем ядовитых газов в пересчете на СО, л/кг	270-290	10-40
Кислородный баланс	(-24)-(-70)	(+0,1)-(+1)
Работоспособность по ГОСТ 4546, см^3	270-300	300-360
Насыпная плотность, г/см^3	0,8-0,85	-
Чувствительность к первичным средствам инициирования (ЭД-8)	Не чувствительны	Не чувствительны

В РК решен вопрос промышленного извлечения тротила из тротилсодержащих боеприпасов. Выплавленный из снарядов тротил пока выпускается в виде гранулотола. При использовании его на взрывных работах также образуется свободный углерод и оксид углерода. Поэтому конверсионный тротил целесообразно использовать в сбалансированных по кислороду ВВ: граммоните 79/21 и аммонитах.

Организация производства предлагаемых ВВ позволит удовлетворить потребность горнодобывающих предприятий во взрывчатых материалах, а также решить экологические и экономические проблемы, связанные с уничтожением боеприпасов с истекшими гарантийными сроками хранения.