«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 20 из 31)
где U (м/с)– скорость распространения пламени, определяемая как
, (4.16)где Sуд – удельная поверхность дисперсной фазы, мм2/г;
К – параметр, определяемый теплофизическими свойствами горючей ПВС.
Зависимость (4.16) качественно подтверждается экспериментально.
Поскольку чувствительность ВВ к искровому разряду зависит от их физического состояния и может колебаться в широких пределах при изменении влажности, плотности, дисперсности порошков, то ее принято определять для наиболее опасной аэровзвеси. Значения минимальных энергий воспламенения аэровзвесей некоторых взрывчатых веществ в зависимости от дисперсности приведены в таблице 4.8 [32].
Таблица 4.8 – Значения минимальных энергий воспламенения
аэровзвесей ВВ в зависимости от дисперсности
| Вещество | Дисперсность, мкм | Минимальная энергия воспламенения, мДж |
| Гексоген | 150 | 3 |
| Тротил | 100-300 | 2,8-3 |
| Алюминиевая пудра | 50-100 | 9,6-60 |
| Аммонит 6ЖВ | 125 | 1500 |
| Гранулит АС-8 | 200-300 | 1600 |
| Игданит | 200-300 | 1900 |
| Аммиачная селитра | 100-300 | 2000 |
Из компонентов промышленных ВВ наибольшей чувствительностью характеризуется гексоген, тротил и алюминиевая пудра.
Для поиска минимальных пределов воспламенения от электростатических разрядов при разбавлении ПВС инертными газами или при разрежении среды используют установку, позволяющую проводить исследование зависимости чувствительности к искре в замкнутом пространстве (рисунок 4.9).
В этой установке, в отличие от установки, представленной на рисунке 4.8, где концентрация пылевоздушной смеси (ПВС) создается при свободном падении частиц, заданная концентрация достигается за счет взвешивания.
 |
| Рисунок 4.9 - Принципиальная схема установки определения чувствительности к электрическому разряду в зависимости от различных факторов |
ПВС создается в известном объёме (4 см3) в диэлектрической сборке 1, которая установлена на якоре электромагнита 2, управляемого источником питания G2. Электростатическая энергия от конденсатора Ск поступает в межэлектродное пространство с помощью вакуумного выключателя ВВ-20 от высоковольтного источника G1 через ограничительное сопротивление R. Полное смешивание газовой смеси с частицами достигается при помощи вентилятора 3 через крышку сборки из мелкоячеистого капронового сита. Сборка 1, электромагнит 2 и вентилятор 3 размещены в герметичной стальной испытательной камере 4, из которой воздух откачивается вакуумным насосом 5.
Результаты испытаний на данной установке порошкообразного циркония, используемого как один из компонентов для инициирующих составов, приведены на рисунках 4.10 и 4.11.
Нижним пределом содержания кислорода в среде азота является 10 % при оптимальной для воспламенения концентрации порошка в смеси 50 кг/м3, при других концентрациях порошка такая смесь не воспламеняется (см. рисунок 4.10). При снижении остаточного давления в камере от значения атмосферного до 400 мм. рт. ст. (при содержании кислорода 21 %) минимальная энергия зажигания циркония увеличивается на несколько порядков, что снижает чувствительность циркония при использовании. Результаты испытаний порошкообразного циркония на данной установке позволили разработать рекомендации по безопасной технологии переработки порошка в производстве (см. рисунок 4.11).
 |
| Рисунок 4.10 - Чувствительность к искре ПВС циркония в зависимости от концентрации К (кг/м3) и остаточного давления Р (мм. рт. ст.) |
 |
| Рисунок 4.11 – Возможность воспламенения циркония в зависимости от содержания кислорода в среде азота и массовой концентрации порошка в смеси газов |
Для пастообразных взрывчатых веществ, например, гексопласта, или литых твердых образцов сборка для испытаний представляет несколько иную конструкцию, изображенную на рисунке 4.12. Устройство позволяет определить чувствительность к сканирующему разряду за счет вращения подложки 1 с образцом 2 относительно подвижного высоковольтного электрода 3. Кроме того, за счет смещения осевого центра заземленного электрода 4 относительно центра вращающейся подложки, одновременно можно выявить оптимальную величину разрядного промежутка l (мм) при воспламенении образцов.
 |
| 1 – подложка; 2 – ВВ; 3 – высоковольтный электрод; 4 – заземленный электрод; 5 – генератор высоковольтного напряжения; 6 – блок синхронизации Рисунок 4.12 - Устройство определения чувствительности к сканирующему разряду |
Для оценки электризуемости ВВ наиболее важными характеристиками являются их удельное объёмное (rV, Ом×м) и поверхностное (rS, Ом) электрические сопротивления, которые определяются в соответствии с ГОСТ 6433.2-81 по схеме измерения (рисунок 4.13). В качестве измерительного прибора используется тераомметр типа ЕК6-7.
Удельные сопротивления веществ определяются по следующим формулам:
, 
, (4.17)где RV и RS– соответственно измеренное объёмное и поверхностное сопротивление материала, Ом;
D0 – диаметр измерительного электрода, м;
h – толщина исследуемого образца, м;
d - зазор между измерительным и охранным электродами, м.
 |
| 1 – охранный электрод; 2 - исследуемый материал; 3, 4 – измерительные электроды Рисунок 4.13 - Схема измерения удельных электрических сопротивлений ВВ |
Установлено, что материалы и продукты способны электризоваться в том случае, если удельное объёмное сопротивление их превышает 106 Ом×м. При оценке сравнительной электризации различных ВВ обычно используют установки [7], основанные на принципе образования электростатических зарядов при ударе частиц пылегазовоздушной струи о наклонную преграду, выполненную из различных конструкционных материалов.
Электризуемость выражают потенциалом (В) или удельным зарядом вещества (Кл/кг), находящегося в металлической емкости, после ссыпания в него контактируемых частиц порошка. Электрические характеристики и сравнительная способность к электризации некоторых ВВ приведены в таблице 4.9 [7].
Таблица 4.9 – Электростатические характеристики некоторых ВВ
| Вещество | Влажность, j, % | Электрические характеристики | Электризуемость при ударе о пластину, В | ||
| rV, Ом×м | rS, Ом | латунь | алюминий | ||
| Гексоген | 0,01 | 1015 | 1016 | 5000-7000 | - |
| Тротил | 0,01 | 2×1013 | 1011 | 4000 | - |
| Аммонит 6ЖВ | 0,04 | 5,7×1010 | 7,5×1010 | 650 | 1000 |
| 0,03 | 9,6×105 | 2,1×107 | 900 | 1500 | |
| Аммонал | 0,16 | 1,2×106 | 108 | 900 | 1100 |
| 0,47 | 1,5×105 | 2×107 | 500 | 800 | |
| Аммонит скальный №1 | 0,05 | 1,7×107 | 1,5×107 | 2000 | 1900 |
| Гранулит АС-8 | 0,33 | 3,5×108 | 2,7×108 | 50 | 50 |
| 0,77 | 2,8×107 | 1,6×107 | 0 | 0 | |
| Гранулит М | 0,08 | 2,1×107 | 1,5×107 | 90 | - |
| 0,50 | 1,1×105 | 1,3×106 | 0 | - | |
Наиболее высокую электризуемость имеют гексоген и тротил. Существенно меньше электризуется аммиачная селитра, особенно в гранулированном виде. Диэлектрические свойства и соответственно электризуемость промышленных ВВ, основным компонентом которых является гигроскопичная аммиачная селитра, как правило, снижаются при повышении их влажности и увеличении размеров частиц. На электризуемость ВВ влияют следующие факторы: относительная влажность воздуха, концентрация ВВ и скорость его перемещения в пневмопотоке, профиль пневмотранспортной линии (число поворотов и крутизна) и материал ее внутренней поверхности.
Интенсивность электризации в пневмотранспортных магистралях пропорциональна скорости потока в степени 1,8 и определяется как [29]:
J = æpDLmu1,8,
где J – ток электризации, мкА;
æ – коэффициент электризации, мкКл×с0,8/м3,8;
m - массовая концентрация транспортируемого материала в потоке, кг/кг;