1.炸药及爆炸基本理论分解

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பைடு நூலகம்29
2.影响炸药感度的因数
(1)炸药的化学结构 (2)炸药的物理性质 1)炸药的相态 2)炸药的粒度 3)装药密度 4)微气泡 5)掺合物
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1.5炸药的热力学与性能参数
一、热力学参数 热力学参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大 小的内在参数,综合反映了炸药爆炸性能的优 劣。 1.爆容 是指每公斤炸药爆炸后生成的气体,在标准条 件下的体积数。即
3.爆温 指炸药在爆炸瞬间放出的热量,将爆生产物加热,待达到热平衡后 所能达到的温度。提高炸药的爆温可以增加炸药膨胀做功的能力。 提高爆温的途径是增加爆热和减少爆炸产物的热容。但在有瓦斯 矿井中使用煤矿许用炸药时,则要求降低炸药的爆温,而且要严 格限制。降低爆温与提高爆温的途径正好相反。因此,在安全炸 药中,为降低爆温,需要加人消焰剂。常用的消焰剂是食盐(氯 化钠)。 4.爆压 指炸药爆轰结束后,爆生产物在炸药的原始体积内达到热平衡时流 体的静压。一般工业炸药的爆压在(0.22~2.33)×104MPa之间。
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3.爆炸反应 (1)反应特点 爆炸的反应过程和燃烧相类似,都是可燃元素 的氧化反应,反应也只在局部区域内进行,且 也能在炸药内部自动传播。 (2)爆炸反应与燃烧反应的区别 1)燃烧靠热传导来传递能量和激起化学反应, 受环境条件影响较大,而爆炸反应则依靠压缩 冲击波的作用来传递能量和激起化学反应,基 本上不受环境条件的影响;
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三、炸药组成特点
(1)炸药是能发生自身燃烧和爆炸反应的物 质; (2)炸药是具有相对稳定的物质系统 ; (3)炸药的能量全部存储于分子结构中,也 就是说炸药的分子要具有爆炸结构; (4)炸药是具有高能量密度的物质。
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四、炸药化学反应的基本形式
1.缓慢分解反应 (1)反应特点 1)反应在全部炸药中进行; 2)炸药内部各点的温度相同,没有集中的反 应区; 3)环境温度对其反应速度影响较大。
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(4)静电火花感度
1)炸药对静电火花感度,可用使炸药发生爆炸 所需最小放电电能来表示,或用在一定放电电能 条件下所发生的爆炸频数来表示。 2)防止静电事故,主要是防止静电产生,一旦 产生后要及时消除,使静电不致产生过多积累。 防止静电的主要措施有:设备接地;增加工房潮 度;在工作台或地面铺设导电橡胶;在炸药颗粒 和容器壁上加入导电物质;使用压气装药时,应 采用敷有良好导电层的抗静电聚乙烯软管作输药 管等。
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2.炸药氧平衡的分类 (1)正氧平衡
b d 2 a 氧化外,还有剩余,即: 。 2
1)定义:炸药中的氧量除了把可燃元素完全
2)正氧平衡炸药的危害 ①生成的氮氧化物中,NO是瓦斯发生爆炸反
应的催化剂;
②生成的氮氧化物对人类有害;
③生成氮氧化物的反应需要吸收大量的热。
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造成伤害; ②CO可以产生二次火焰,浓度适宜时还可造
成爆炸。
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1.4炸药的起爆与感度
一、炸药的起爆理论 1.起爆能的形式 (1)热能:如火焰、火星、电热等形式。 (2)机械能:如撞击、摩擦、针刺等机械能。 (3) 爆炸冲能:如爆轰波。
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2.起爆机理 (1)活化能起爆机理 1)化学反应只是在具有活化能量的活化分子 之间互相接触和碰撞时才能发生; 2)为了使炸药起爆,就必须有足够的外能使 部分分子变为活化分子,活化分子的数量愈多, 其能量同分子平均能量相比愈大,则爆炸反应 速度也愈高,图1-1表示炸药爆炸反应过程中 能量的变化。
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2)热点形成的原因
①炸药中的空气隙或微小气泡在机械作用下的绝 热压缩; ②炸药颗粒间,炸药与杂质之间,炸药与容器之 间发生强烈摩擦而生热;
③高粘性液体炸药的流动生热。
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3)热点发展成爆炸的条件 ①热点温度300~600℃,视炸药品种而定;
②热点半径,d要达到10-3~10-5cm;
1.炸药及爆炸的基本理论
1.1爆炸现象及其特征
一、定义 爆炸:是指在适宜的条件下,某些物质发生急剧 的物理和化学变化,其内部的能量瞬间释放,并 借助系统内原有气体或爆炸后生成气体的迅速膨 胀,对系统周围介质做功,使之发生冲击破坏效 应的现象。
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二、爆炸现象分类
根据爆炸引起的原因和特征,爆炸现象大致可 分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸等三类。 1.物理爆炸 2.核爆炸 3.化学爆炸
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(2)零氧平衡 1)定义:炸药中的氧量刚够把可燃元素完全
b 。 氧化,没有剩余,即: d 2a
2)大量的实验证明,当炸药处于零氧平衡时, 其爆炸后放出的热量最大,生成的有毒有害气 体量最小。
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(3)负氧平衡
b 氧化,即: d 2a 。 2
1)定义:炸药中的氧量不能把可燃元素完全 2)负氧平衡炸药的危害 ①生成大量的CO气体有毒,对人体呼吸系统
图2-4 摩擦摆 1-摆锤;2-击柱;3-角度标盘;4-上下击柱;5-油压机 6-压力表;7-顶板;8-导向套;9-柱塞
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(3)冲击波感度和殉爆距离 1)冲击波感度
是指被动炸药包和主动炸药包在惰性介质(空气、 蜡等)作隔板的实验条件下,当主动药包爆炸时 所激起的冲击波,经惰性介质隔板传入被动药包, 并使被动药包发生爆炸频数为50%,此时的隔板 厚度,单位为cm。
导爆索法测爆速装置 1-被测炸药;2-导爆索;3-铅(或铝)板;4-雷管; 5-导爆索中点;6-爆轰波相遇点。
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2)计时器测定法
爆速测定仪测定爆速的工作原理图
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2.猛度 (1)定义 指炸药爆炸瞬间爆轰波压力和冲能对装药邻近 的介质产生局部压缩、破碎和击穿的能力,它 是用一定规格铅柱被压缩的程度来表示,其单 位为mm。 (2)测定方法
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能 量 级
B E1 ΔE
ⅠA Ⅱ
C
反应过程
图1-1 炸药爆炸时能量变化示意图
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(2)热能起爆机理 炸药在热能作用下,发生爆炸的条件就是单位 时间的发热量必须超过单位时间的散热量。 (3)机械能起爆机理 1)热点学说 在机械能作用下产生的热来不及均匀地分散到 全部炸药分子中,而是集中在炸药个别的小点 上,使这些小点上的温度达到爆发点,就会首 先在这里发生爆炸反应,然后再扩展开去,而 导致整个炸药爆炸。
③热点作用时间在10-7s以上;
④热点的热量, q 4.18108 4.181010 J
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(4)爆炸冲能起爆 爆炸冲能起爆机理同机械能起爆机理相似,由 于瞬间爆轰波(强冲击波)的作用,首先在炸 药某些局部造成热点,然后由热点周围炸药分 子的爆炸再进一步扩展。
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试验测定装置
图2-2 卡斯特立式落锤仪 1-落锤;2-撞击器;3-钢砧;4-基础;5-上击柱 6-炸药;7-导向套;8-下击柱;9-底座
图2-3 圆弧形落锤仪 1-手柄;2-有刻度的弧架;3-击柱; 4-击柱与火帽定位器;5-落锤
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2)摩擦感度
炸药在一定压力(表压 50kg/cm2)作用的击柱之 间,通过固定摆锤(有 1kg和1.5kg两种)在固定 摆角(960)的实验条件下, 击打击柱时的炸药爆炸频 数,以百分数表示。通常 用摩擦摆来测定炸药的摩 擦感度。
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二、炸药的感度 1.炸药感度的概念 炸药在热、电、光、冲击波、机械摩擦与撞击 等外界能量作用下发生爆炸反应的难易程度。 它包括炸药的热感度、机械感度、冲击波感度 和静电火花感度等。 危险感度:如果炸药对某些形式起爆能的感度 过高,在生产、运输、储存、使用过程中造成 危险的感度。 使用感度:用来起爆炸药的起爆能所呈现的感 度称为使用感度。
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1.3炸药的氧平衡
1.定义 炸药的氧平衡:即炸药中的含氧量能够把可燃 元素完全氧化所需氧量之间的关系 。 炸药一般含有碳、氢、氧、氮,其通式可写为: CaHbNcOd。发生爆炸时,可燃元素碳、氢元 素完全氧化的反应式为:
b 1 b c C a H b N c Od aCO2 H 2 O d 2a O2 N 2 2 2 2 2
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2)殉爆距离
是指主爆药卷和从爆药卷被置于直径略大于药卷 直径的半圆槽中,使两药卷的纵轴处于同一水平 上且相距一段距离,当主爆药卷被8#雷管引爆后, 所产生的空气冲击波足以使从爆药卷全爆的药卷 间最大距离,单位为cm。
图2-5 炸药殉爆试验 A-主爆药卷;B-从爆药卷;C-殉爆距离
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1.2炸药及其相关概念
一、定义 炸药:是一种相对不稳定的系统,在一定外 界条件下,能够发生快速化学反应,放出热 量,生成大量气体产物,显示爆炸效应的化 合物或混合物。 二、炸药爆炸的三要素 1.放出大量热量 2.产生大量的气体 3.能自动传播的高速反应过程
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(2)炸药的机械感度 是指炸药在机械能作用下发生爆炸反应的难易 程度。它主要包括撞击感度和摩擦感度两个方 面。 1)撞击感度 是指炸药在某一固定锤重(标准10kg)和固 定高度(标准25cm)条件下,进行撞击实验 时的爆炸频数,以百分数表示。猛炸药通常用 垂直落锤仪来测定,起爆药通常用弧形落锤仪 来测定。
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(2)反应速度取决于热平衡,如果释放的热 量大于散发出去的热量,炸药分解反应速度就 会加快,释放出的热量就会更多,从而导致反 应型式的升级,造成炸药的燃烧或爆炸。 (3)分解反应反映了炸药化学的安定性,在 存储炸药时不要堆放过密、过高,注意通风, 防止炸药因温度过高,导致分解反应加速而产 生爆炸事故的发生。
V0 22.4 n M 1000
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2.爆热 指定量炸药在定容条件下爆炸时所释放出的热量。爆热是炸药做功 的能源,也是决定炸药爆速的重要因素之一,它与炸药的其他许 多性能有首直接或间接的关系。因此,提高爆热和炸药威力对于 矿山爆破具有重要的实际意义。爆热不仅决定于炸药的组成和配 方,而且受到装药条件的影响,因此,即使是同一种炸药,装药 条件不同,产生的爆热也不同。
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2.燃烧反应 (1)反应特点 1)反应不是在全部炸药中同时发生,而是在 局部区域内进行; 2)反应不需要外界供氧; 3)能量靠热传导来传递; 4)反应可在炸药中自动传播。
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(2)燃烧速度能否保持稳定,决定于燃烧过 程中的热平衡,如果燃烧释放的热量与传 导到炸药邻层和周围介质散失的热量相等, 则燃烧就能稳定进行,否则燃烧速度加快 或降低,形成爆炸或缓慢分解反应。 (3)炸药用焚烧法销毁时,要注意让所生成 的气体和热量及时排出时,否则燃烧反应 就可以转化成爆炸反应。
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2)爆炸反应比燃烧反应更为激烈,单位时间 放出的热量与形成的温度也更高;
3)燃烧时产物的运动方向与反应区的传播方 向相反,而爆炸时产物运动方向则与反应区的 传播方向相同。因此,燃烧产生的压力较低, 而爆炸则可产生很高的压力;
2 4)燃烧速度是亚音速的而爆炸速度则是超音 0 速的。 1 8 / 1 1 / 1 0
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(1)炸药的热感度 是指在热能作用下引起炸药爆炸的难易程度。 它包括加热感度(即爆发点)和火焰感度; 1)加热感度 是指炸药在规定时间内(5min)起爆所需加热 的最低温度。爆发点愈低炸药愈易受热爆炸, 其加热感度愈高。 2)火焰感度 是指炸药在明火(火焰、火星)作用下发生爆 炸的难易程度。常用炸药对导火索喷出的火焰 的最大距离值来表示,单位为mm。
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二、炸药的性能参数
性能参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大 的具体表现形式,热力学参数指标决定性能 参数指标。 1.爆速 (1)定义 爆速是指炸药爆炸后爆轰波在炸药药柱中的 传播速度,单位为m/s。
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(2)爆速的实验室测试 1)导爆索比较法(道特里斯法 )
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