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

Положительный КБ - наличие кислорода в составе ВВ превышает количество, необходимое для окисления горючих элементов (при взрывчатом превращении ВВ образуются ядовитые окислы азота, вследствие чего такие ВВ не допускаются для взрывных работ над землей). 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.

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.

При отрицательном кислородном балансе в результате взрыва могут образоваться ядовитые газы (СО), сажа (С), а при положительном - ядовитые оксиды азота. Поэтому в промышленности стремятся использовать ВВ такого состава, чтобы их кислородный баланс приближался к нулю. Кислород ВВ в этом случае расходуется таким образом, что в первую очередь он идёт на окисление металлов, водорода, серы в диоксид, углерода первостепенно в оксид, далее в диоксид.

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

Кислородный баланс индивидуальных взрывчатых веществ можно вычислить по их химическим формулам. Если индивидуальное ВВ содержит атомы кислорода, водорода и азота и его химический состав описывается формулой CaHbNcOd , то его кислородный баланс вычисляется по формуле:

,

где 2a - число атомов кислорода в СО2 , b/2 - число атомов кислорода в H2O, а знаменатель - это масса моля ВВ, г/моль.

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.

В том случае, если помимо атомов водорода, кислорода, углерода и азота в состав ВВ входит алюминий и его химический состав выражается условной формулой CaHbNcOdAll , кислородный баланс ВВ вычисляют по формуле:

,

в которой 3/2 l - число атомов кислорода в Al2O3.

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.

KГ =2·Сn+0,5·Hm.

Нулевому КБ соответствует кислородный коэффициент К, равный 1:

К=d/(2a+0,5b)=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.

Пример 2. Вычислить кислородный баланс тринитротолуола (тротила) C7H5(NO2)3 .

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:

=

.

Положительный КБ.

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 =

, nC7H5(NO2)3 =

, nAl =

= 1,85 или  в ней содержится 10NH4NO3 + 0,66 C7H5(NO2)3 + 1,85Al. Для вывода условной химической формулы, которая должна иметь общий вид CaHbNcOdAll , вычисляем число молей: атомов углерода a = 0,667 = 4,62; атомов водорода b = 104 + 0,665 = 43,3; атомов азота с = 102 + 0,663 = 21,98; атомов кислорода d = 103 + 0,666 = 33,96; атомов алюминия  l = 1,85. Условная химическая формула ВВ, таким образом, имеет вид:

C4,62 H43,3N21,28O33,96Al1,85 ,

а кислородный баланс ВВ равен

= =

= + 0,47% .

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:

КБ = (КБi  I)

Кислородный баланс NH4NO3 равен +20% (см. пример 3), для тротила КБ = – 74% (пример 2), для алюминия КБ = -

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

Пример 5. Какое количество тротила (КБ = -74%) следует добавить к 1 кг нитрата аммония (КБ = +20%), чтобы кислородный баланс этой смеси был равен нулю?

Решение. Обозначив искомую массу тротила за x, получим

КБ = (КБi  I) =

, откуда x =

= 270,3 г.

2.8 Чувствительность ВВ к внешним воздействиям

Взрывчатые свойства ВВ определяют лишь потенциальную возможность их взрывчатого превращения. Для реализации этой возможности необходимо произвести на ВВ такое воздействие, которое было бы способно вызвать в нем взрывчатое превращение, т.е. воздействие, которое называют инициирующим импульсом. Способность ВВ реагировать на внешние воздействия путем химического превращения в форме детонации (взрыва) - это чувствительность ВВ к внешним воздействиям. Чувствительность ВВ является важнейшим параметром, определяющим не только принципиальную возможность практического применения ВВ, но и области применения.

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.