1. Методы получения простейших взрывчатых веществ местного приготовления

Простейшее взрывчатое вещество (ВВ) представляет собой механическую смесь окислителя и горючего [1]. Для того, чтобы вещество было взрывчатым, необходимо придать ему способность к быстрому химическому превращению, протекающему с выделением большого количества тепла и образованием газов. Взрывчатыми могут быть как смеси, так и индивидуальные вещества, в молекулы которых входят горючие элементы и кислород. По применению ВВ делятся на следующие классы: инициирующие, бризантные, метательные и пиротехнические [2]. Это весьма условное деление, т.к. в различных условиях эти вещества могут вести себя по-разному. Основная масса метательных веществ может выступать как бризантные. В то же время пиротехнические составы могут быть отнесены ко всем классам, а некоторые бризантные могут выступать инициирующими веществами.

По отношению к действию воды смесевые взрывчатые вещества можно разделить на неводоустойчивые и водоустойчивые. В свою очередь, неводоустойчивые вещества делятся на гранулированные и порошкообразные смеси, а водоустойчивые - на гелеобразные и эмульсионные смеси.

Взрывчатые вещества, изготавливаемые на местах применения, являются значительно более дешевым источником энергии для разрушения горных пород по сравнению с взрывчатыми веществами заводского изготовления. По своему качественному составу смесевые ВВ очень близки к пиротехническим составам, а по действию их относят к бризантным (или дробящим) взрывчатым веществам.

Если воспользоваться требованиями к пиротехническим составам [3], близким по качественному составу к смесевым ВВ, то последние должны обладать: максимально возможными энергетическими свойствами; устойчивой скоростью детонации; химической и физической стабильностью при длительном хранении; возможно малой чувствительностью к механическим и тепловым воздействиям; отсутствием в продуктах реакции сильно действующих ядовитых веществ; максимально возможной простотой технологического процесса изготовления; недефицитностью компонентов, используемых для изготовления состава ВВ; отсутствием токсического действия компонентов ВВ на человеческий организм.

Для изготовления ВВ, удовлетворяющих упомянутым требованиям, необходимо в каждом отдельном случае тщательно подходить к выбору окислителей и горючего и рассчитать количественные соотношения между ними. При этом необходимо учитывать химическую совместимость окислителя и горючего.

Принципы создания составов смесевых ВВ определяются требованиями, предъявляемыми к таким ВВ. Для максимального выделения энергии и уменьшения образования вредных газов при взрыве окислитель и горючее в составе ВВ должны находится в стехиометрических соотношениях, т.е. ВВ должно обладать нулевым кислородным балансом. Кислородный баланс (КБ) – соотношение между содержанием кислорода в составе ВВ и его количеством, необходимым для полного окисления горючих компонентов:

КБ = %,

где: d – число атомов кисорода,

a – число атомов углерода,

b – число атомов водорода,

M – молекулярная масса ВВ,

16 – атомная масса кислорода.

Разработка состава и расчет количественных соотношений между компонентами ВВ значительно усложняются тем, что выполнение всех требований, предъявляемых к ВВ, в рамках простой двойной смеси (окислитель - горючее) часто бывает невозможно, поэтому в составы ВВ, как правило, приходится добавлять дополнительные компоненты, выполняющие то или иное специальное назначение.

В качестве дополнительных во взрывчатые вещества могут входить различные компоненты – загустители; флегматизаторы (вещества, снижающие чувствительность к внешнему импульсу), например парафины; сенсибилизаторы (вещества, повышающие чувствительность к внешнему импульсу) - в основном это индивидуальные ВВ, такие как тротил, гексоген и т.д.; стабилизаторы - нитрат калия и натрия [4-6], карбонаты кальция, натрия или аммония, триэтиламин или пиперидин; растворители; противослеживающие [7, 8] и другие добавки [2, 9-12]. В ряде случаев один и тот же компонент может выполнять несколько различных функций.

В качестве окислителей во взрывчатых веществах используются в основном аммиачная селитра и другие соли азотной кислоты - NaNO₃, KNO₃, Ca(NO₃)₂, реже - перхлораты щелочных и щелочноземельных элементов [13-15]. Окислитель должен обладать положительным КБ и способностью легко отдавать кислород.

В качестве горючих применяют мазут, минеральные масла, керосин или дизельное топливо и др. виды жидких горючих, твердые углеводороды, например - парафин, тонко измельченный уголь, а также металлы – алюминий, магний, бор, ферросилиций и т.д. Горючие, также как и окислители, должны быть устойчивыми, нетоксичными соединениями, выделять значительное количество газов и тепла при сгорании.