ВОДОСОДЕРЖАЩИЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ Российский патент 2007 года по МПК C06B25/34 C06B31/28 C06B47/14 

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 1Содержание компонентовПримеры12345678910A-IX-250/п50/п50/п50/п17/п20/к60/п45/к--Смесь ТГАФ--------30/к50/кНатриевая селитра8888161641112,88Вода12121212303010223212Полиакриламид11112,52,50,3111Тиосульфат натрия0,40,40,40,40,10,10,020,40,40,4Бихромат калия0,20,20,20,20,050,050,010,20,20,2Калий фосфорнокислый-0,020,030,10,10,10,060,10,10,1Аммиачная селитра28,428,3828,3728,334,2531,2525,6120,323,528,3           Свойства          Бризантность, мм3837393651045442937Стабильность (80°С), дни1,5210более 3030более 30более 30более 30более 30более 30

Таблица 2Содержание компонентовПримеры111213141516Порох пироксилиновый402010---Порох баллиститный---402010A-IX-220/п30/п25/п28/п28/п28/пНатриевая селитра48104812Вода101220101223Полиакриламид0,311,40,311,7Тиосульфат натрия0,020,40,10,020,40,12Бихромат калия0,010,20,050,010,20,06Калий фосфорнокислый0,060,030,070,060,030,08Аммиачная селитра25,6128,3733,3817,6130,3725,04       Свойства      Бризантность, мм272927282927Стабильность (80°С), дниболее 30более 30более 30более 30более 30более 30

Изобретение относится к области водосодержащих промышленных взрывчатых веществ на основе гелеобразной матрицы, сенсибилизированной мощными взрывчатыми составами и алюминием. Предложен водосодержащий взрывчатый состав, содержащий сенсибилизатор, аммиачную селитру, нитрат натрия, воду, полиакриламид, бихромат калия и тиосульфат натрия, калий фосфорнокислый однозамещенный. В качестве сенсибилизатора используется извлеченное из боеприпасов утилизируемое взрывчатое вещество на основе гексогена и алюминия. Водосодержащий взрывчатый состав может содержать до 40% зерненого или дробленого пироксилинового пороха или дробленого баллиститного пороха. Изобретение позволяет получить стабильный гелеобразный взрывчатый состав, сенсибилизированный взрывчатыми веществами, в рецептуру которых входит алюминий. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

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.%:

Сенсибилизатор20-60Натриевая селитра4-16Вода10-30Полиакриламид0,3-2,5Тиосульфат натрия0,02-0,2Бихромат калия0,01-0,1Калий фосфорнокислый0,03-0,1Аммиачная селитраОстальное