что такое кислородный баланс

Кислородный баланс

Кислородный баланс зависит в основном от состава ВВ, а также от состояния заряда (плотность, влажность, степень измельчения) и условий взрывания (наличие оболочки, материал оболочки и др.).

При полном соответствии количества кислорода количеству окисляемых компонентов ВВ кислородный баланс равен нулю (нулевой кислородный баланс). Соотношение компонентов при этом называют стехиометрическим. При избытке кислорода баланс считается положительным (положительный кислородный баланс), а при недостатке — отрицательным (отрицательный кислородный баланс).

Обычно кислородный баланс выражают:

* в граммах избытка (+) или недостатка (-) кислорода на 1 грамм ВВ;

в процентах.В зависимости от кислородного баланса при взрыве ВВ образуются различные продукты взрыва.

Кислородный баланс некоторых ВВ:

* Аммонит скальный № 1 (- 0,8) %

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Кислородный долг, также известный как EPOC (англ. excess postexercise oxygen consumption) — количество кислорода, необходимое для окисления накопившихся в организме при интенсивной мышечной работе недоокисленных продуктов обмена.

Азотные установки — установки для получения азота. В промышленно развитых странах мембранные азотные установки практически полностью вытеснили альтернативные способы получения технического азота в случаях, когда не требуются большие его объёмы и высокая чистота.

Уникальные свойства позволили воде играть в клетке роль растворителя, терморегулятора, а также поддерживать структуру клеток и осуществлять транспорт веществ и пр.

Источник

Расчет кислородного баланса ВВ

Кислородным балансом (КБ) называется выраженное в процентах отношение массы свободного кислорода, остающегося после окисления всего углерода, содержащегося в ВВ, в углекислый газ СО₂, всего водорода в H₂O, всех металлов в высшие оксиды к массе взятого ВВ. Азот при этом должен оставаться свободным в виде N₂.

Вещества с положительным КБ (селитра, нитроглицерин), т.е. окислители, для увеличения мощности ВВ необходимо смешивать с соединениями, имеющими отрицательный кислородный баланс, или с горючими, в которых не содержится кислорода.

,

Для смесевых ВВ вычисление КБ производится, исходя из процентного содержания компонентов смеси и по ее условной химической формуле, или по величине кислородного баланса каждого компонента, приводимого в справочниках.

,

Кислородный баланс смесевых ВВ на практике чаще вычисляют, относя к одному килограмму смеси. В этом случае расчетная формула имеет вид:

.

В случае, когда известны величина кислородного баланса и массовое содержание (w_i) каждого компонента смесевого ВВ, формула для расчета кислородного баланса примет вид:

Источник

ЛитЛайф

Жанры

Авторы

Книги

Серии

Форум

Девяткин Павел Николаевич

Книга «Технология и безопасность взрывных работ»

Оглавление

Читать

Помогите нам сделать Литлайф лучше

Таким образом, из определения следует, что КБ может быть положительным, отрицательным и нулевым.

Нулевой КБ – в составе ВВ кислород содержится в количестве, необходимом для полного окисления всех горючих элементов.

Отрицательный КБ – наличие кислорода недостаточно для окисления всех горючих элементов и компонентов в продуктах взрывчатого превращения.

По составу ВВ делятся на индивидуальные химические вещества и механические смеси компонентов, которые вступают между собой в реакцию.

Для смесевых ВВ вычисление КБ производится, исходя из процентного содержания компонентов смеси и по ее условной химической формуле, или по величине кислородного баланса каждого компонента, приводимого в справочниках.

Кислородный баланс смесевых ВВ на практике чаще вычисляют, относя к одному килограмму смеси. В этом случае расчетная формула имеет вид:

В инженерной практике применяют также следующие расчетные формулы при определении КБ. Так для индивидуальных ВВ можно использовать следующее выражение:

где АГ – грамм-атомный вес излишка или недостатка кислорода в составе ВВ; М – грамм-молекулярный вес данного ВВ; 16 – грамм-атомный вес кислорода; КГ– необходимое число атомов кислорода для полного окисления атомов углерода в СО2 и атомов водорода в воду; KB – число атомов кислорода в составе взрывчатого вещества; АГ=(КВ–КГ)·16.

Нулевому КБ соответствует кислородный коэффициент К, равный 1:

Относительно 1 кг смеси ВВ расчет КБ можно производить по формуле:

Если в смеси ВВ содержится алюминий, то уравнения для КБ и К будут иметь следующий вид:

где е – количество грамм-атомов алюминия.

В таблице П-4 приложения приведены значения КБ некоторых ВВ и их компонентов.

2.7.1 Примеры определения КБ ВВ

Пример 1. Вычислить кислородный баланс нитроглицерина C3H5(ONO2)3.

Решение. В молекуле нитроглицерина число атомов: кислорода d = 9, углерода a = 3, азота c = 3 и водорода b = 5. Подставляя эти данные, получим:

Нитроглицерин имеет слегка положительный кислородный баланс.

Решение. В молекуле тринитротолуола число атомов: кислорода d = 6, углерода a = 7, азота c = 3 и водорода b = 5. Подставляя эти данные, получим:

Как следует из этого расчета, тринитротолуол имеет резко отрицательный кислородный баланс.

Пример 3. Вычислить кислородный баланс нитрата аммония (аммиачной селитры) NH4NO3.

Решение. В молекуле NH4NO3 число атомов: кислорода d = 3, углерода a = 0, азота c = 2 и водорода b = 4. В итоге получим:

Пример 4. Вычислить кислородный баланс аммонала, смесевого ВВ, состоящего из аммиачной селитры (80% по массе), тротила C7H5(NO2)3 (15%) и алюминия (5%). Расчет выполнить, исходя из массы ВВ, равной 1 кг.

Решение. Первый способ – по условной химической формуле смеси.

В 1000 г ВВ заданного состава содержится 800 г NH4NO3 (масса одного моля М = 80), 150 г тротила (М = 227) и 50 г алюминия. Число молей этих компонентов в 1 кг их смеси заданного состава составляет: nNH4NO3 =

а кислородный баланс ВВ равен

Второй способ решения этой задачи – по величине кислородного баланса (приложение) и доле по массе (i) каждого компонента смесевого ВВ. Формула для расчета кислородного баланса в этом случае имеет вид:

=-88,9%. Для смеси заданного состава КБ = 0,820 + 0,15(-74) + 0,05(-88,9) = + 0,46%.

Решение. Обозначив искомую массу тротила за x, получим

2.8 Чувствительность ВВ к внешним воздействиям

Начальными импульсами могут быть различные виды воздействий. Любое внешнее воздействие по физической сути является энергетическим. ВВ об-

ладает избирательной чувствительностью к различным видам начальных импульсов. Так, одни ВВ более чувствительны к механическим воздействиям (трение, накол и т.п.), другие – к тепловым (открытый огонь, контактный нагрев), третьи – к энергии лазерного излучения, рентгеновского или инфракрасного. Чувствительность к внешним воздействиям классифицируют по видам начального импульса, рассматривая отдельно чувствительность к удару, лучу огня, ударной волне и др.

Источник

КИСЛОРОДНЫЙ БАЛАНС И РЕАКЦИИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Рецептуры ВВ составляются с таким расчетом, чтобы при ре­акции взрыва образовались в основном пары воды, азот и угле­кислота, т. е. газообразные продукты, наименее опасные для человеческого организма. Когда в составе ВВ не хватает кисло­рода или имеется избыток его по сравнению с необходимым коли­чеством, при взрыве образуются более ядовитые газы, в основном окись углерода и окислы азота.

О к и с л ы а з о т а NO, N0₂ при вдыхании в легких, всту­пая в реакцию с водой, образуют азотную и азотистую кислоты, действие которых приводит к отеку легких и смерти. Особую опасность окислы азота представляют из-за того, что они способны накапливаться в организме. Поэтому по токсическому действию они считаются в 6,5 раза более ядовитыми, чем окись углерода.

К и с л о р о д н ы й б а л а н с характеризуется отношением избытка или недостатка кислорода в составе ВВ к количеству его, необходимому для полного окисления горючих элементов в составе ВВ. Кислородный баланс наиболее просто определяется выраженным в процентах отношением грамм-атомной массы из­бытка или недостатка кислорода к грамм-молекулярной массе ВВ. вг. При записи химической формулы ВВ в виде C_aH_bN_cO_d кисло­родный баланс в процентах можно вычислить из следующего выражения:

где d, а и b — число атомов кислорода, углерода и водорода в составе ВВ; М_вв — молекулярная масса ВВ.

Различают нулевой, положительный и отрицательный кисло­родный баланс.

Кислородный баланс считается н у л е в ы м, если в составе ВВ содержится количество кислорода, необходимое для полного окисления горючих компонентов. Если в составе ВВ не хватает кислорода для полного окисления горючих элементов, то такое ВВ имеет о т р и ц а т е л ь н ы й, а при избытке кислорода — п о л о ж и т е л ь н ы й кислородный баланс.

При взрыве ВВ с нулевым кислородным балансом образуется минимальное количество ядовитых газов и выделяется максималь­ное количество энергии. При недостатке кислорода образуется ядовитая окись углерода. Образование этого соединения идет с меньшим выделением тепла (116 кДж/моль), чем при образова­нии двуокиси углерода (396 кДж/моль). При избытке кислорода последний образует с азотом весьма ядовитые окислы. Реакции образования окислов азота идут с поглощением тепла (эндотермичны), таким образом, и в этом случае количество тепла, выде­лившееся при взрыве единицы массы ВВ, будет меньше.

Кислородный баланс определяет запас энергии ВВ и состав газообразных продуктов взрыва, который зависит не только от химического состава ВВ, но и от условий взрывания заряда (сте­пени ограничения пространства, в котором расположен заряд

влажности ВВ) и свойств породы, влияющих на протекание вто­ричных химических взрывных реакций.

Промышленные ВВ для взрывания в подземных условиях обычно имеют незначительный положительный кислородный ба­ланс — от 0,1 до 4 %. Избыток кислорода расходуется на окисление бумажных оболочек и парафинового покрытия патрониро­ванных ВВ. Масса бумажной оболочки на 100 г ВВ не должна превышать 2 г и парафина 3 г.

Для расчета состава продуктов и приближенных реакций процесса взрыва принято ВВ делить на три группы и пользо­ваться следующими правилами.

1. ВВ с количеством кислорода, достаточным (или избыточ­ным) для полного окисления всех горючих элементов. В этом случае весь углерод превращается в углекислый газ, а водород — в воду. Так протекает реакция разложения нитрогликоля (табл. 3.1).

2. ВВ с количеством кислорода, достаточным для полного газообразования. При этом принимается, что кислород сначала окисляет весь водород в воду, углерод — в окись углерода, а за­тем оставшаяся часть кислорода образует с частью окиси угле­рода углекислый газ. Так протекает реакция разложения ТЭНа (см. табл. 3.1).

3. ВВ с количеством кислорода, недостаточным для полного газообразования. В этом случае водород полностью окисляется в воду, оставшимся кислородом окисляется

часть углерода в окись углерода и выделяется свободный углерод. Так протекает реакция разложения тротила (см. табл. 3.1).

Эти правила составления реакций дают только ориентировоч­ную характеристику газообразных продуктов взрыва и не позво­ляют найти вторичные продукты реакции, которые часто, осо­бенно у ВВ с отрицательным кислородным балансом, резко ме­няют состав газов взрыва.

На карьерах разрешается применять ВВ с кислородным балансом, отличным от нулевого, однако при крупных взрывах и при взрывании на глубоких горизонтах карьеров при определе­нии опасной зоны необходимо учитывать направление движения газового облака после взрыва, чтобы избежать случаев отравле­ния рабочих. С увеличением глубины карьеров целесообразность применения ВВ с нулевым кислородным балансом с точки зрения санитарно-гигиеничных условий атмосферы и охраны окружающей среды увеличивается.

Пример 1. Определить кислородный баланс нитроглицерина, формула которого С₃Н₅(ONO₂)₃.

Для полного окисления 3 атомов углерода (в углекислоту) требуется 6 атомов кислорода и для окисления 5 атомов водорода (в воду) — 2,5 атома кислорода, всего — 8,5 атома кислорода. В нитроглицерине содержится 9 атомов кислорода, т. е. имеется избыток кислорода 0,5 атома, следовательно, его кислородный баланс положительный.

Грамм-атомная масса избытка 0,5 атома кислорода равна 0,5-16 = 8, а грамм-молекулярная масса нитроглицерина равна 227. Таким образом, кислородный баланс нитроглицерина поло­жительный и равен:

Расчет кислородного баланса ВВ, представляющего собой смесь нескольких химических соединений, производится сумми­рованием произведений доли каждого компонента на его кисло­родный баланс.

Пример 2. Определить кислородный баланс аммонита 6ЖВ, химическая формула которого имеет вид

Для окисления водорода в воду требуется атомов кислорода

для окисления углерода в углекислый газ 7·2 = 14. В аммоните 6ЖВ содержится атомов кислорода

Именно такое количество кислорода и необходимо для полу­чения нулевого кислородного баланса.

Зная кислородный баланс исходных компонентов, легко со­ставить рецептуру любого ВВ.

Пример 3. Определить массу входящих в состав услов­ного ВВ компонентов из аммиачной селитры и солярового мас­ла. Чтобы кислородный баланс ВВ был нулевым, на одну часть солярового масла требуется аммиачной селитры (табл. 3.2)

316,7/20 = 15,83 части.

В расчете на 100 г смеси необходимо: солярового масла 100/15,83 = 6,3 г;

аммиачной селитры 100 — 6,3 = 93,7 г.

В гранулированной аммиачной селитре содержится до 2% примесей, поэтому приведенный расчет относится к игданиту на химически чистой селитре.

Аналогично производится расчет многокомпонентных ВВ.

Источник

Тема 1.5 Понятие о кислородном балансе взрывчатых веществ. Газообразные продукты взрыва

Как уже говорилось, в состав ВВ входят горючие компоненты – С (углерод) и Н (водород) и окислитель – О (кислород).

При взрыве происходит окисление горючих компонентов и, очевидно, на это затрачивает определенное количество атомов кислорода.

Разница между количеством кислорода фактически находящимся в составе ВВ и тем его количеством, которое необходимо для полного окисления горючих компонентов, называется кислородным балансом. Если в составе ВВ кислорода ровно столько, сколько необходимо для полного окисления горючих компонентов, то кислородный баланс такого ВВ нулевой (КБ-0); если в составе ВВ кислорода недостаточно для полного окисления горючих компонентов, то кислородный баланс ВВ отрицательный – (-) КБ; а если кислорода больше того количества, которое нужно для полного окисления горючих элементов, то такое ВВ имеет положительный кислородный баланс – (+) КБ.

Лучше всего, когда кислородный баланс нулевой, при этом выделяется максимальное количество энергии и не образуется вредных газов. Если КБ отрицательный, мощность взрыва меньше и образуются вредный газ – окись углерода, если КБ положительный, образуются вредные газы – окислы азота.

Чтобы рассчитать кислородный баланс взрывчатого вещества необходимо знать его химическую формулу и атомную массу С (углерода), Н (водорода), N (азота) и О (кислорода).

Пишем химическую реакцию взрывчатого превращения так, как С (углерод) и Н (водород) были окислены полностью и уравниваем правую часть химической реакции по горючим компонентам

Кислородный баланс подсчитывается в % выражении. Для этого подсчитывают молекулярную массу ВВ и принимают ее за 100%. Затем подсчитывают атомную массу избытка или недостатка кислорода и принимают ее за Х%. Составляют пропорцию и находят Х.

Необходимо рассчитать кислородный баланс тротила.

В составе ВВ только 6 атомов кислорода, необходимо – 16,5.

Находим недостающее количество атомов кислорода

Находим атомную массу недостающего кислорода

Источник