חומרי נפץ (בקיצור חומרי נפץ) הם תרכובות כימיות מיוחדות, כמו גם תערובות שלהן, שעלולות להתפוצץ בהשפעת תנאים חיצוניים או תהליכים פנימיים מתמשכים, בעוד גזים חמים במיוחד נוצרים ומשתחרר חום. ישנן שלוש קבוצות של חומרי נפץ עם רגישות שונה להשפעות חיצוניות וסוגי פיצוץ שונים. אלה כוללים: ייזום, הנעה, וכן חומרים פיצוץ. מאמר זה מספק מידע על חומרי נפץ גבוהים והיישומים שלהם.
מושגים כלליים
פיצוץ הוא הפיכה מהירה של חומר נפץ לכמות משמעותית של גזים דחוסים ומחוממים במיוחד, אשר, מתרחבים, עושים את העבודה הבאה: הם זזים, מוחצים, הורסים, פולטים.
חומר נפץ פירושו תערובת מכנית או תרכובות של יסודות כימיים שיכולים להפוך במהירות לגזים. פיצוץ דומה לשריפת פחם או עצי הסקה, אך שונה במהירות הגבוהה של תהליך זה, שהיא לרוב עשרת אלפיות השנייה. בְּבהתאם למהירות הטרנספורמציה, הפיצוצים מחולקים באופן הבא:
- בעירה. העברת אנרגיה משכבה אחת של חומר לאחרת נובעת מהולכת חום. תהליך הבעירה ויצירת גזים מתנהלים במהירות נמוכה. פיצוץ כזה מאפיין אבק שריפה, שבו הכדור נפלט, אך השרוול לא נהרס.
- פיצוץ. אנרגיה מועברת משכבה לשכבה כמעט באופן מיידי. גזים נוצרים במהירויות על-קוליות, הלחץ עולה במהירות ומתרחש הרס חמור. פיצוץ כזה טבוע ב-RDX, אמוניט, TNT.
כדי שתהליך הפיצוץ יתחיל, נדרשת השפעה חיצונית על חומר הנפץ, שיכולה להיות מהסוגים הבאים:
- פיצוץ - פיצוץ ליד חומר נפץ אחר;
- תרמית - חימום, ניצוץ, להבה;
- כימיקל - תגובה כימית;
- מכני - חיכוך, דקירה, השפעה.
חומרים מסוג חומר נפץ מגיבים בצורה שונה להשפעות חיצוניות:
- חלקם מסוגלים להתפוצץ במהירות;
- אחרים רגישים רק להשפעות מסוימות;
- שלישים יכולים להתפוצץ אפילו בלי שום השפעה עליהם.
מאפיינים בסיסיים של BB
הנכסים העיקריים שלהם הם:
- רגישות להשפעות חיצוניות;
- brisance;
- מצב צבירה אופייני;
- כמות האנרגיה ששוחררה מהפיצוץ;
- התנגדות כימית;
- פיצוץ מהיר;
- density;
- explosiveness;
- משך ונסיבותמצב בריא.
כל חומר נפץ ניתן לתאר בפירוט תוך שימוש בכל המאפיינים שלו, אבל ברוב המקרים משתמשים בשניים מהם:
- בריסאנס (לשבור, לרסק, לרסק). כלומר, זוהי היכולת של חומר נפץ לייצר פעולות הרסניות. ככל שהברק גבוה יותר, כך הגזים נוצרים מהר יותר במהלך הפיצוץ והפיצוץ מתרחש בעוצמה גדולה יותר. כתוצאה מכך, גוף הקליע יימעך היטב, השברים יתפזרו במהירות גבוהה ויתרחש גל הלם חזק.
- נפיצות היא מדד ליעילותו של חומר נפץ המבצע פעולות הרסניות, זריקה ואחרות. ההשפעה העיקרית עליו היא נפח הגז המשתחרר במהלך הפיצוץ. כמות עצומה של גז יכולה לעשות הרבה עבודה, למשל, לזרוק בטון, אדמה, לבנים מאזור הפיצוץ.
חומרי נפץ גבוהים מתאימים לפיצוץ במכרות, בזמן חיסול פקק קרח ובניית בורות שונים. בייצור פגזים, קודם כל שמים לב לבריק, והחומר הנפץ נסוג אל הרקע.
Classification
לחומרי נפץ יש כמה סיווגים. בהתבסס על הנכסים שלהם, הם מסווגים כדלקמן:
- ייזום - משמשים לערעור חומרי נפץ אחרים. יש להם רגישות גבוהה לגורמי ייזום ויש להם מהירות פיצוץ גבוהה יותר. וגם הם נקראים גם חומרי נפץ ראשוניים, המסוגלים להתפוצץ מפגיעה מכנית חלשה. לקבוצהכולל: דיאזודיניטרופנול, כספית פולמינאט.
- חומרי נפץ גבוהים - מאופיינים בבריק גבוה ומשמשים כמטען העיקרי לרוב התחמושת. מדובר בחומרי נפץ משניים שפחות רגישים להשפעות חיצוניות ביחס לחומרי נפץ ראשוניים. בהרכב הכימי שלהם, הם מכילים חנקות ותרכובות שלהם, יש אפקט נפץ רב עוצמה. נעשה שימוש בכמות קטנה של חומרים יוזמים כדי לפוצץ אותם.
- זריקה - משמשים מקור אנרגיה לזריקת כדורים, פגזים, רימונים. אלה כוללים סוגים שונים של דלק רקטות ואבק שריפה.
- קומפוזיציות פירוטכניות - משמשות לתחמושת מיוחדת. בוער, הם נותנים אפקט אופייני - אות, תאורה.
בנוסף, לפי מצבם הגופני, הם:
- hard;
- נוזל;
- גז;
- תחליב;
- suspensions;
- פלסטיק;
- ג'לטיני;
- אלסטי.
Brazing BB
חומרי הבריזנט קיבלו את שמם מהמילה הצרפתית briser, שבתרגום לרוסית פירושה לשבור, לרסק. חומרי נפץ כאלה יכולים להיות תרכובות כימיות נפרדות - PETN, TNT, ניטרוגליצרין, או תערובות - דינמיטים, דינמונים, אמוניטים. הם אינם מתפוצצים מדחפים פשוטים: אלומת להבה או ניצוץ, אשר מספיקים כדי לפוצץ את החומרים היוזמים. הרגישות הנמוכה של חומרי נפץ לחום, חיכוך ופגיעה מבטיחה בטיחות כאשרעובדים איתם. הם משמשים לייצור פצצות פיצול ותעופה, מוקשים ימיים ומוקשים הנדסיים, שבהם יש צורך בפיצוץ חזק עם פיצול פגז הקליע.
סיווג כוח
משתמשים בחומרים גבוהים וחומרים יוזמים יחד. פיצוץ בחומרי נפץ משניים מתרגש מהפיצוץ של חומר הנפץ הראשי. חומרי נפץ בריזנט הגדילו, הספק נורמלי והקטין.
חומרים בעלי כוח מוגבר הם הרגישים ביותר להשפעות חיצוניות, ולכן הם משמשים לעתים קרובות בתערובות עם אלה המפחיתים רגישות או בעלי כוח תקין. והם יכולים לשמש גם עבור מפוצצי ביניים.
חומרי פיצוץ בעוצמה גבוהה
חומרי נפץ בעלי כוח מוגבר הם בעלי מהירות פיצוץ גבוהה ומשחררים כמות משמעותית של חום במהלך הפיצוץ. הם רגישים מאוד לדחפים חיצוניים.
פיצוץ מתרחש מכל נפץ, כולל פגיעת כדור רובה. בחשיפה ללהבה פתוחה הם נשרפים בחוזקה, ללא פליטת פיח ועשן, בלהבה בוהקת יתכן פיצוץ. לקבוצת חומרים זו שייכת:
- טנג היא אבקה לבנה המורכבת מקריסטלים. חומר פיצוץ זה אינו מגיב עם מתכות ומים, מדולל באציטון ונחשב לפגיע ביותר להשפעות חיצוניות. הוא משמש לחבלי פיצוץ, מפוצצי עזר ומכסי נפץ.
- Tetryl היא אבקה גבישית צהבהבה עם טעם מלוח. זה מדולל היטב עם אצטון ובנזין, רע עם אלכוהול, זה לא מתמוסס עם מתכות.מגיב, נכנע היטב ללחיצה. משמש לייצור נפץ.
- RDX הוא אחד החומרים המבריקים ביותר, המורכב מגבישים לבנים קטנים, חסרי ריח וחסרי טעם. הוא אינו מגיב עם מים ומתכות, הוא לחוץ בצורה גרועה. פיצוץ מתרחש מהשפעה חיצונית, הוא בוער ברעש, להבה של צבע לבן בוהק. משמש לכמה דוגמאות של מכסי פיצוץ, ייצור תערובות לפיצוצים תעשייתיים, מוקשים ימיים.
חומרי נפץ גבוהים עם עוצמה רגילה
לחומרים אלו חיי מדף ארוכים (למעט דינמיטים), הם אינם מושפעים משמעותית מגורמים חיצוניים, בשימוש מעשי הם בטוחים.
חומרי נפץ גבוהים כוללים:
- TNT הוא חומר גבישי צהבהב או חום עם טעם מר. נקודת ההיתוך היא 81 מעלות צלזיוס, ונקודת הבזק היא 310 מעלות צלזיוס. באוויר הפתוח, שריפת ה-TNT מלווה בלהבה צהבהבה עם פיח חזק ללא פיצוץ, ופיצוץ יכול להתרחש בתוך הבית. חומר עם מתכות אינו מפגין פעילות כימית, הוא כמעט בלתי רגיש להלם, חיכוך והשפעות תרמיות. זה יוצר אינטראקציה עם חומצה הידרוכלורית וגופריתית, בנזין, אלכוהול ואציטון. לדוגמה, כאשר נורה דרך, יציקה ולחיצה עם כדור רובה, TNT אינו נדלק, ולא מתרחש פיצוץ. לתחמושת הוא משמש בסגסוגות שונות ובצורתו הטהורה. החומר משמש בצורה של דמקה דחוסה בגדלים שונים.בעת ביצוע עבודות הריסה.
- חומצה פיקרית היא חומר פיצוץ בצורת גבישים בעלי צבע צהוב וטעם מר. הוא רגיש יותר לחום, פגיעה וחיכוך מאשר TNT, ויכול להתפוצץ כאשר יורים דרך כדור רובה. הלהבה מעשנת הרבה בעת השריפה. עם הצטברות גדולה של חומר, מתרחשת פיצוץ. בהשוואה ל-TNT, חומצה פיקרית היא חומר נפץ חזק יותר.
- דינמיטים - בעלי ניסוחים שונים ומכילים ניטרוגליצרין, ניטרוסטרים, מלפטטר, קמח עץ ומייצבים. היישום העיקרי הוא הכלכלה הלאומית. המאפיין העיקרי של הדינמיטים הוא עמידות למים וכוח משמעותי. החיסרון שלהם נחשב לרגישות מוגברת להשפעות תרמיות ומכניות. זה דורש טיפול בעת הובלה ופיצוץ. לאחר שישה חודשים, הדינמיטים מאבדים את יכולתם להתפוצץ. בנוסף, הם קופאים בטמפרטורה שלילית של כ-20 מעלות צלזיוס והופכים למסוכנים במהלך הפעולה.
הספק BB מופחת
לחומרי בריזנט עם עוצמה נמוכה יש ביצועים מופחתים עקב מהירות פיצוץ נמוכה ומעט חום. הם נחותים מבחינת תכונות הברק לאותם חומרים בעלי עוצמה רגילה, אך בעלי אותה נפיצות. חומרי הנפץ הנפוצים ביותר מקבוצה זו מיוצרים על בסיס אמוניום חנקתי. אלה כוללים:
- אמוניום חנקתי הוא חומר גבישי לבן או צהבהב, שהוא דשן מינרלי, מסיס לחלוטין במים. היא שייכת לחסרי רגישותחומרי נפץ נמוכים. הוא אינו מתלקח מאש וניצוצות, תהליך הבעירה מתחיל רק במוקד חזק של להבה. העלות הנמוכה של אמוניום חנקתי מאפשרת לייצר ממנה חומרי נפץ זולים על ידי הוספת חומרי נפץ או חומרים דליקים אליו.
- דינמונים הם תערובת של אמוניום חנקתי עם חומרים דליקים, אך לא נפיצים, כגון פחם, כבול או נסורת.
- אמונלים הם תערובות לפיצוצים המכילות מלח, עם תוספת של תוספים דליקים ונפיצים ואבקת אלומיניום להגברת חום הפיצוץ.
כל סוגי חומרי הנפץ הגבוהים המבוססים על אמוניום חנקתי בטוחים לשימוש. הם לא עפים לאוויר כשהם משפשפים, מכים, יורים בכדור מרובה. מוארים באוויר, הם בוערים בשקט, בלי להתפוצץ, עם להבה צהובה עם פיח. לאחסון, הם מאוחסנים באזורים מאווררים היטב. לפעמים מוסיפים למלח חומצות שומן וגופרית ברזל, מה שתורם לשהות ארוכה של חומרי נפץ במים ללא אובדן תכונות.
שימוש בחומרי נפץ
חומרי נפץ גבוהים הם חומרי נפץ משניים, שעבורם פיצוץ הוא הסוג העיקרי של טרנספורמציה של חומר נפץ, הנרגש עקב מטען קטן של חומר הנפץ הראשוני. הם ניחנו ביכולת לרסק ולהתפצל. הם משמשים למילוי מוקשים, אמצעים שונים לערעור, טורפדו ופגזים. חומרים בעלי תכונות פיצוץ הם מקור מרוכז וחסכוני לאנרגיה מכנית. הם נמצאים בשימוש נרחב בכלכלה הלאומית.רוב העפרות הלא-ברזליות, כמו גם כמעט כל נפח המתכות הברזליות, נכרות באמצעות פיצוצים.
חומרי נפץ גבוהים מצאו את היישום שלהם באזורים הבאים:
- לפתח תפרי פחם ומרבצי מינרלים;
- סוללות לרכבות וכבישים;
- בניית סכר;
- חפירת ערוצי מים;
- הנחת צינורות גז ונפט;
- פיתוח פירי מכרה.
היכן עוד משתמשים בחומרי פיצוץ? בנוסף לאמור לעיל, הם משמשים:
- כאשר מהדקים את האדמה;
- ביצוע מערכות השקיה;
- לחימה בשריפות יער;
- פילוס ופינוי האזור.
מחקר ופיתוח נערכים גם כדי להרחיב את השימוש באנרגיה הנפיצה החזקה הזו - האצת תהליכים כימיים באמצעות לחצים גבוהים, גשמים מלאכותיים וקידוח פיצוץ.
כימיה וטכנולוגיה של חומרי נפץ גבוהים
מולקולות של תרכובות כימיות או תערובות שלהן, המכילות כמות מסוימת של אנרגיה כימית, נקראות חומרים רוויים באנרגיה. אנרגיה, כתוצאה מהטרנספורמציה המתרחשת בהשפעת גורמים חיצוניים, הופכת לאור, מכאני או תרמית.
קומפוזיציות פירוטכניות, אבק שריפה וחומרי נפץ אחרים הם בין הסוגים המפורסמים ביותר של חומרים רוויים באנרגיה. אנרגיה כימית בהם מומרת עקב הזרימה המהירה של הפיצוץ לצורות אחרות. כמות משמעותיתהחום הנפלט עקב הפיצוץ הוא הקריטריון העיקרי לביצועיו. בהיותם מקורות קומפקטיים וחזקים של אנרגיה מכנית, חומרי נפץ גבוהים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות שונות.
