爆破安全管理爆破安全管理工程爆破理论与技术系列培训之工程爆破理论与技术系列培训之一、爆炸基本知识爆炸:是物体的能量(热、化学、电磁、核能或动能等)极快的释放或转化过程,并伴有强烈的力学效应和破坏作用的现象是非常迅速的物理、化学变化过程,内能瞬间变为机械功及光和热辐射,炸点周围发生剧烈的压力突跃变化 物理爆炸:形态变化学成分不变闪电、轮胎、蒸气锅炉按性质分:爆炸安全管理爆炸安全管理化学爆炸:化学成分发生变化甲烷、乙炔、炸 药 Al 核 爆 炸:U235裂,或聚变如氘、氚、锂的聚 变爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理炸药 是一种相对的不稳定系统,常温常压极缓慢进行反应,不易察觉,在高温、高压冲击即燃爆,极高速——自动传播——化学变化,改变物质状态参数——释放高温、高压气体,对周围介质释放能量,形成压力1纳米 = 2 ~ 10个原子 由经典的质能方程 E=mc2 ,质量是能量的极度浓缩1g巧克力E = 1小车不间断行驶1万年 核 电:裂变1/1000,聚变1/100爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理化学爆炸条件:(从化学反应角度看) 化学变化中,过程的放热性、快速性及生成气体产物,是化学反应成为爆炸性反应三要素。
1、反应的放热性,以草酸盐为例ZnC₂O₄ →2CO₂ +Zn - 21 KJ/mol 不爆Ag₂C₂O₄ →2CO₂ +2Ag + 123 KJ/mol 爆炸2、过程高速度 一般0.00001~0.000001s反应结束,单位质量放热性而言,常不如普通燃料(如1Kg汽油在发动机燃5~6分钟 而1000g炸药(0.01~0.00001s)炸药快,维持极高能量密度,形成高温高压气体~巨大的功率 和强烈破坏作用爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理3、生成气体产物 如 2Al+Fe₂O₃ =Al₂O₃ +2Fe+ 828 KJ/mol 反应产生热量很高,但无气体生成,体系膨胀几乎为零1 kg TNT能生成1180 L气态产物体系膨胀1000余倍由于反应过程的放热性,造成气体产物瞬时被强烈压缩在近似于原有的体积内,形成高温、高压(数十万个大气压)气体对外界进行膨胀作功 爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理化学变化的基本形式 (热分解、燃烧、爆轰) 受激发条件、反应环境、本身性质影响,一般可由前者转为后者 1、热分解:(发火下的分解) (1)分解速度主要取决T,T↑、V↑ (2)分解放热失重,增大气体量,反过来又增大压力P PV=n RT (3)分解生成气体产物(NO₂ NO 、N2O 、CO₂、H2O 高T) 对孤立体系而言, 热分解具有催化作用。
掩埋的炸药自燃、西充县瓶盖厂的自燃爆炸爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理热分解表示:炸药(固、液)→ 气体产物+固体产物(残渣)+ 热 故常用测热,测气体压力,测凝聚相失重等方法来确定炸药的热分解情况从储存来讲,要求:1、存量不宜过多 2、堆放不宜过密过紧3、库内温度不宜过高4、良好的通风条件爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理2、燃烧与爆轰变化过程变化过程 燃烧燃烧 爆轰(在炸药内部)爆轰(在炸药内部) 传播速度:传播速度:每秒几每秒几mmmm至数至数mm,, (小(小 于炸药中音速)受外界压于炸药中音速)受外界压 力影响大力影响大 数百数百mm至数至数km/skm/s(大于炸(大于炸 药中音速)受外界压力药中音速)受外界压力 影响小 传播的性质传播的性质 :: 热传导、扩散、辐射热传导、扩散、辐射 冲击波 对外界作用:对外界作用: 燃点压力升高不大,在一燃点压力升高不大,在一 定条件下才对周围介质产定条件下才对周围介质产 生作用 爆炸点有剧烈的压力突跃爆炸点有剧烈的压力突跃 ,无需封闭系统便能对周,无需封闭系统便能对周 围介质产生强烈的爆破作围介质产生强烈的爆破作 用。
用 产物运动方向:产物运动方向: 与波阵面运动方向相反与波阵面运动方向相反 与波阵面运动方向一致与波阵面运动方向一致 炸药的组成、结构、聚集状态、装药尺寸和形状等因素,对于实际的爆轰过程有着很大的影响 爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理炸药有关性能参量 1、爆热:爆炸反应过程放出的热KJ/kg 提高装药密度,改善氧平衡 (绝热法测)加入高能物硼、氟、Al、Mg2、爆温:爆炸放出热将产物加热到最高T(测爆炸瞬时产物色温)取决于产物及放热如煤矿、要求T↓,加KCl、MSO₄ MCO3 MC2O₄ 3、比容:(也称爆容) 1Kg 气态物在标准状态下占的体积V 表示,L/Kg 炸药能量大 小的示性参数4、 爆速:爆轰波沿炸药内部直线传播速度m/s ,测量爆速用导爆索法,高速摄影法 爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理5、 威力:爆力,高温高压气体产物膨胀对外作功 测量威力的方法:铅铸扩孔法、弹道摆臼炮法.爆破漏斗法6 、猛度:爆炸时对接触的物质和介质的粉碎能力(局部破坏能力)猛度与威力的比较相 同: 爆炸功表现形式,两者从不同角度表现热能向机械能转化 不同点: 猛度为爆炸初始阶段在气体高压作用下的做功能力。
而威力则是整个药包的做功总量一般来说:威力大,猛度大 爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理炸药威力测试铅铸氧平衡 爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理(自身完全反应后对氧气“+ ”“ 0 ”“ – ” 问题 )理想的是反应后氧为0,要求接近0 井下爆破+0平衡,NO化物→均有毒- 0平衡,CO化物→均有毒燃爆伴黑烟留黑烟痕 TNT -0.740 AN +0.2001#岩铵锑 +0.057 2#岩铵锑 +0.0342#煤铵锑 +0.013 3#煤铵锑 +0.019铵油(AN/柴油/木粉=92/4/4) -0.0021#铵松蜡+0.019 2#铵松蜡 -0.0104#浆状 -0.054 5#浆状 +0.056常用炸药的氧平衡参数爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理感度:外界作用下发生爆炸的能力,用引发所必需的最小起始冲量示。
1、热感度(1)爆发点 5s 起爆药 DDNP 0.05g5min猛炸药 用伍德合金浴测 (2)火焰感度(长度,距离概念) 上限 100﹪ 发火最大距离下限 100﹪ 不发火最小距离2、机械感度 外界机械作用下发生爆炸变化能力爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理(1)摩檫感度 击垂90°下落击板,板间0.02g药,击滑动距离1.5~2mm平行试验25次,算爆炸百分数2)撞击感度 对猛炸药(立式)10kg重25cm落高、或5kg锤25cm ,一般取0.05g 对起爆药(弧型) 400g锤 一般药取0.02g3、爆轰感度: 引起炸药完全爆炸的最小起爆药量 ,用0.5g试药、以500㎏/㎝²压入8号铜雷管壳内,再装入起爆药,以3000㎏力/cm²加压,插入导火索(装带导火索的这种雷管)放在厚4㎜厚铅板上,点燃导火索,炸药起爆后,铅板被打穿,其直径≧雷管壳的外径,试出极限药量(反复多次)爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理安定性在一定时期内承受一定外界影响后,不改变原有物理、化学性质的能力关系储存、运输和使用安全,同时储存条件又直接影响炸药安定性。
1、物理安定性:保持其物理性质不变能力(吸湿、挥发、保持机械强度能力) 2、化学安定性:保管过程虽受外界影响,仍保持其化学性质酸、碱、杂质、光照、温度,湿度如TNT、常T不与水、强酸作用;与NaOH、氨水、Na2CO3 等碱性物及其水溶液发生激烈反应生成的盐极敏感,与雷汞和DDNP相似 爆炸基本知识爆炸安全管理爆炸安全管理TNT + Na0H 爆炸80℃在常温下AN也缓慢分解放出氨和硝酸 ,与TNT长期接触会生成极危险物热安定性:取决于热分解情况3、 炸药、常温、分解速度缓慢 当温度积聚不散而↑ 分解便加速——自燃自爆 一般,当T↑10℃反应速度V上升2~4倍 当TNT由27℃升至37℃,分解速度增加9~18倍 热分解的N2O、NO2 对炸药的再分解有催化作用 绝热、药量一定,环境T低也会自燃自爆掩埋自燃问题 散热通风好,热扩散,分解速度减慢,较好 爆炸安全管理爆炸安全管理二、常见爆炸物品及性质 按物理状态:气体、液体、固体······乳化、塑性按用途分类:起爆药、炸药、发射药、烟火剂 按组成成分: 雷汞 ON≡C ON≡C Hg ‖N-Pb-N ‖ N N N N 叠氮化铅 爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 起爆药 1、单质:雷汞Hg(ONC)₂、曡氮化铅 Pb(N₃ )₂ C H₈ON、二硝基重氮酚 DDNP C₆ H₂ (NO )2H₂ O 、 斯蒂劳酸铅 THPC C₆ H(NO₂)₃ O₂ Pb.H2O2、混合:爆粉,共晶氮化铅及其它。
爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 炸药: 硝基化合物:(硝基烷、TNT、特屈儿)酯肪族、硝基乙烷CE芳 香 族:三硝基苯酚(苦味酸)硝 酸 酯:硝化甘油NG 、泰安PETN硝 胺:硝基胍、黑索金、奥克托金 环状:环三亚甲基三硝胺RDX 2、混合 : 硝化甘油类:代那买特Cl 酸 盐 类:卡里特炸药硝 铵 炸 药:铵梯炸药、铵油炸药高 能 炸 药:梯黑炸药、8321、梯黑Al炸药 1、单质 爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 其它:许用含水、粒子交换、当量、被筒炸药低爆速炸药(1500-2000M/S,以TNT,RDX,PETN为组分)水泥炼铝 渣石膏生石 灰氢氧化 钙硫铝酸 钙水氧化 钙1261824322202524313291452923发射药 爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 1、黑火药及其它以硝酸盐为主的火药2、无烟火药其它以硝酸脂为主火药(NC、NG等)3、以过cl 酸盐为主的复合药 烟火剂 照明剂、信号剂、燃烧剂、烟花爆竹用药剂。
爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 DDNP 1、 物理性质 黄色针状结晶,工业品为棕色,棕紫色球状聚晶密度1.71g/㎝³,空气中挥发性较小,微溶于水,可不同程度溶于绝大部分有机溶剂,丙酮中溶解度最大吸湿性小,储12小时,吸收水分0.22%,储存227小时吸水分0.28%,吸湿后,起爆能力无大的变化 爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 2、化学性质 干燥的与Fe、Cu、Zn、Mg、Sn、Al等均无作用,湿时有腐蚀作用,铜——棕色,Fe——褐色,Mg——绿色,DDNP对镍铬合金作用较小呈弱酸性,冷酸性介质中安定,热浓H₂ SO₄ 可使其分解DDNP在碱介质中不稳定,可分解、偶联、聚合等放热生成气体,从而失爆热安定性较好,60℃长时间加热无分解75℃48小时失重0.079% ,升高温度会逐渐分解阳光照射,色度深,纯度下降,起爆性↓,染皮肤为棕色 爆炸安全管理爆炸安全管理常见爆炸物品及性质 撞击、摩檫感度小于雷汞、斯蒂劳酸铅、迭氧化铅,火焰感度较敏感,与雷汞接近,是起爆药中较安定的一种,且起爆能力大于雷汞爆发点170~173℃/5s撞击感度:。