содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

6.6. Кислородный баланс взрывчатых веществ. Ядовитые газообразные продукты взрыва

При ведении взрывных работ образуется значительное количество газов. Учитывая, что взрыв, как правило, основан на окислении кислородом горючих веществ (углерода, водорода, металлов), рецептуру промышленных ВВ составляют с таким расчетом, чтобы в результате взрыва образовались продукты, представляющие наименьшую опасность для горнорабочих. Это возможно в том случае, когда ВВ изготовляют с нулевым или близким к нему кислородным балансом, под которым понимают отношение количества кислорода, содержащегося в составе ВВ, к его количеству, необходимому для полного окисления всех горючих компонентов, входящих в состав этого ВВ.

В зависимости от избытка или недостатка фактически содержащегося кислорода в ВВ различают нулевой, положительный и отрицательный кислородный баланс.

Нулевым называют такой кислородный .баланс, при котором кислорода в составе ВВ достаточно для полного окисления всех горючих элементов, входящих в состав ВВ, т. е. количество кислорода полностью соответствует количеству горючих компонентов. Если в составе ВВ имеется избыток кислорода, то кислородный баланс считается положительным, а если его недостаточно — отрицательным.

Следует отметить, что, добавляя к ВВ с положительным кислородным балансом горючие добавки (например, к аммиачной селитре древесную муку), можно получить взрывчатую смесь большей работоспособности.

При взрыве ВВ с нулевым кислородным балансом теоретически должно происходить полное окисление горючих элементов с максимальным выделением энергии. При взрыве такого ВВ образуется минимальное количество ядовитых газов. Таким об-

разом, ВВ с нулевым кислородным балансом является наиболее эффективным. При большом недостатке кислорода, наряду с продуктами неполного окисления (СО, Н2 и др.), часть углерода зыделяется в свободном виде, резко снижая образование газов, а при большом избытке кислорода, наряду с оксидами азота (NO, N02, N203) в продуктах взрыва может находиться азот в свободном состоянии.

ПРИМЕР 1. Определить кислородный баланс аммиачной селитры, химическая формула которой NH4NO3.

Решение. Горючим элементом в аммиачной селитре является водород. Для окисления четырех атомов кислорода необходимо два атома кислорода. В молекуле же имеется три атома кислорода. Следовательно, кислородный баланс является положительным, а число избыточных атомов кислорода п = 3—2=1. Относительная молекулярная масса аммиачной селитры равна 80. Подставляя значения п и М в формулу (6.2), определяем кислородный баланс аммиачной селитры:

К = (16-1/80)• 100% = + 20%.

ПРИМЕР 2. Определить кислородный баланс тротила, химическая формула которого C7H5(N02)a.

Решение. Горючими элементами в тротиле являются углерод и водород. Для окисления семи атомов углерода и пяти атомов водорода необходимо 14+2,5=16,5 атома кислорода. Молекула содержит только шесть атомов кислорода. Следовательно, кислородный баланс тротила отрицательный, а недостающее число атомов кислорода в молекуле /2=16,5—6=10,5. Относительная молекулярная масса тротила равна 227. Подставляя значения п и М в формулу (6.2), определяем кислородный баланс тротила:
К = [ 16 (—10,5)/227] 100% =—74%.
Как видим, тротил обладает резко выраженным отрицательным кислородным балансом. В связи с этим он и ему подобные ВВ не могут быть применены в подземных горных выработках, так как выделяют много ядовитых газов.

Кислородный баланс некоторых ВВ, их компонентов и продуктов взрыва приведен в табл. 6.1, откуда видно, что кислородный баланс определяется не только для ВВ, но и для других веществ, которые можно использовать в качестве компонентов ВВ.

ТАБЛИЦА 6.1

Кислородный баланс взрывчатых смесей определяют по фор­муле

К = K_iP₁+К₂Р₂ + К₃Р₃ +--- + К_пР_п,     (6.4)

где КI, Кг, Кз, Кп — кислородный баланс каждого из компо­нентов взрывчатой смеси, %; Р_и Р%, Р₃+...+Рл— содержание каждого из компонентов, доли единицы.

ПРИМЕР 3. Определить кислородный баланс ВВ, состояще­го из 50% тротила и 50% аммиачной селитры.

Решение. В соответствии с условием задачи содержание аммиачной селитры и тротила Pi=P₂=0,5. Кислородный баланс

аммиачной селитры Кi = 20% и тротила К2 = —74% (см. примеры 1 и 2). Подставляя значения Р1, Р2, К1 и К2 в формулу

(6.4), получаем кислородный баланс смеси:

К = (20—74) -0,5 = —27 %.

Поскольку при нулевом кислородном балансе выделяется минимальное количество токсичных газов, для промышленных целей преимущественно выпускаются ВВ с нулевым кислородным балансом, а в подземных условиях допускаются к применению ВВ, имеющие только нулевой кислородный баланс.

Для получения взрывчатой смеси с нулевым кислородным балансом к основному компоненту, кислородный баланс которого обычно значительно отличается от нулевого, добавляют один или больше компонентов, имеющих кислородный баланс, противоположный кислородному балансу первого компонента. Соотношение компонентов должно быть строго определено.

Как уже отмечалось, при взрыве ВВ выделяются ядовитые газы. В основном это оксид углерода и оксиды азота. Однако при разрушении горных пород, содержащих серу и сернистые соединения, образуется также сернистый ангидрит и сероводород, которые во много раз токсичнее, чем окись углерода.

При подсчете содержания ядовитых газов обычно их приводят к так называемой условной окиси углерода, предельное содержание которой в рудничной атмосфере не должно превышать 0,008% по объему.

Оксид углерода — газ без цвета, вкуса и запаха, и в этом его значительная опасность. Лишь при объемной доле 0,0016% он не вызывает какого-либо вредного воздействия на организм человека. При больших концентрациях появляется головокружение, потеря сознания и может наступить смертельное отравление.

В случае отравления оксидом углерода пострадавшего нужно вынести на свежую струю, дать подышать кислородом, а в случае потери сознания — сделать искусственное дыхание до оказания специальной медицинской помощи.

Оксиды азота — газы красно-бурого цвета, опасны тем, что разрушают слизистые оболочки дыхательных путей и легких. Вдыхание оксидов азота вызывает кашель, слезотечение и одышку. Предельно допустимая объемная концентрация оксидов азота 0,0001%. Эти газы коварны тем, что имеют скрытый период действия (4—6 ч), после которого может наступить отек легких.

Сероводород—бесцветен, имеет запах тухлых яиц. Он сильно раздражает дыхательные пути, слизистые оболочки глаз и носа. При сильных отравлениях наблюдаются судороги и потеря сознания. Предельно допустимая объемная концентрация сероводорода 0,000 66%.

Сернистый ангидрид — бесцветен, отличается резким раздражающим запахом, вызывающим чихание, кашель и спазмы в горле. При сильных отравлениях могут наблюдаться воспаления бронхов и отек легких. Предельно допустимая объемная концентрация 0,0007%.

Во всех случаях отравления ядовитыми газами требуется срочная медицинская помощь.

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..