Страница 114 из 214
При использовании пиротехнических составов возможны два варианта.
1. Йодиды серебра или свинца содержатся в составе в готовом виде:
Йодид серебра или свинца… 40–60%
ПХА… 25–45%
Идитол… 10–25%
Графит или минеральное масло… 1,5–2%
2. Йодиды серебра или свинца образуются в результате химической реакции, протекающей при горении состава. В такие составы входят: порошок свинца и йодсодержащие вещества (йодид аммония, йодоформ, йоданил). К этим веществам добавляется термическая смесь из горючего и окислителя идитол + ПХА, напри-
Порошок свинца… 20–25%
Йодид аммония… 25–34%
ПХА… 20–30%
Идитол… 10–20%
ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
Назначением зажигательных составов является уничтожение всевозможных горючих материалов. Особо выделяются зажигательные составы, применяемые по живым целям (огнеметные составы).
Все существующие зажигательные составы, если рассматривать их с точки зрения потребности при горении в кислороде воздуха, можно разделить на две группы.
Составы с окислителем.
1. Термиты и термитно-зажигательные составы с окислителем — окислом металла.
2. Составы с окислителем — кислородсодержащей солью.
1. Нефтепродукты.
2. Сплав «электрон».
3. Фосфор и его соединения.
4. Прочие зажигательные вещества и смеси.
Термиты
Реакции, протекающие по схеме МO + Ml = МlO + М + Q ккал, где МО — окисел металла, Ml — металл, применяющийся для восстановления (алюминий), были названы алюмино-термическими реакциями, а реакционноспособные смеси окислов металлов с другим металлом получили название термитов.
В качестве примера можно привести хорошо известную реакцию горения железо-алюминиевого термита:
Fе2О3 + 2Аl = Аl2O3 + 2Fe + 205 ккал
Характерными особенностями, отличающими процесс горения термитов от горения других пиротехнических составов, являются:
1. Почти полное отсутствие при горении газообразных продуктов реакции, что обусловливает беспламенность горения.
2. Высокая температура реакции. Для большинства применяемых термитов она находится в пределах 2000…2800 °C.
3. Образование при горении расплавленных огненно-жидких шлаков.
Следует указать на трудность воспламенения термитов, температура самовоспламенения всех алюминиевых термитов выше 800 °C, железо-алюминиевого термита около 1300 °C.
Термиты, применяемые в качестве зажигательных средств, должны удовлетворять следующим требованиям:
1. Выделять при горении максимальное количество тепла.
2. Иметь наивысшую температуру горения.
3. Шлаки, образующиеся при их горении, должны быть легко растекающимися, легкоплавкими и труднолетучими.
4. Легко воспламеняться.
5. Трудно тушиться обычными средствами.
6. Линейная скорость их горения должна выражаться единицами миллиметров в секунду.
Применяющееся в термитах горючее (металл) должно:
1. Выделять при своем сгорании максимальное количество тепла.
2. Образовывать легкоплавкую и труднолетучую окись.
3. Иметь большую плотность.
Количество тепла, выделяющегося при горении термитов, должно быть не менее 0,55 ккал/г состава, в противном случае реакция горения протекает с трудом и не доходит до конца. Поэтому в термитах могут быть использованы только высококалорийные горючие. Количество тепла, выделяющегося при горении термита, применяемого в боевых целях, должно быть не менее 0,7 ккал/г, поэтому в качестве горючего могут применяться только алюминий, магний, кальций. Однако металлический кальций исключается в связи с большой реакционной способностью в свободном состоянии. Сплав кальция с другими веществами может представлять некоторый интерес. Применению магния препятствует высокая температура плавления его окиси (2800 °C), таким образом, железо-магниевый термит совсем не дает жидких растекающихся шлаков (установлено опытным путем).
В качестве окислителей, следуя количественному условию тепловыделения боевых термитов, могут быть применены: перекись марганца, окись железа или закись-окись железа, окись меди, борный ангидрид. Однако для производства боевых термитов массового применения нерентабельно применять иные окислители кроме окислов железа. Кроме того, восстанавливаемый металл должен обладать низкой температурой плавления и высокой температурой кипения. Этим требованиям соответствует железо, плавящееся при 1539 °C и кипящее при 3200 °C, и, отчасти, медь плавящаяся при 1083 °C и кипящая при 2360 °C. Ни марганец, ни хром не удовлетворяют указанным требованиям, поскольку марганец имеет температуру кипения примерно 2000 °C и при горении происходит его бурное испарение, хромовый же термит выделяет при горении значительно меньшее количество, тепла чем другие термиты.
3Fе3O4 + 8Аl = 4Аl2O3 + 9Fe + 802 ккал
3МnO2 + 4Аl = 3Мn + 2Аl2O3 + 425 ккал
Сr2O3 + 2Аl = 2Сr + Аl2O3 + 130 ккал
3СuО + 2Аl = 3Сu + Аl2O3 + 275 ккал
Fe2O3 + 2Аl = 2Fe + Аl2O3 + 205 ккал
В общем случае, окисел, применяющийся для изготовления термита, должен удовлетворять следующим требованиям:
1. Иметь минимальную теплоту образования.
2. Содержать достаточное количество кислорода (не менее 25–30 %).
3. Иметь, по возможности, большую плотность.
4. Восстанавливаться в металл, имеющий низкую температуру плавления и высокую температуру кипения.
Наиболее целесообразным следует считать применение в термитах окислов металлов, имеющих атомный вес от 40 до 80 у.е.
Следует знать, что окись меди в присутствии алюминия и магния весьма легко отдает свой кислород, горение медно-алюминиевого термита протекает с большими скоростями и напоминает собой взрыв, аналогичная картина наблюдается и для РЬ3O4 и, в особенности, для РЬО2, скорость горения марганец-алюминиевого термита значительно меньше, хотя также достаточно высока.
Теплота сгорания термитов с различными горючими и окислителем — окисью железа приведена в таблице 33.
Теплота сгорания термитов с различными окислителями и горючим — алюминием приведена в таблице 34.
Наиболее приемлемым, со всех точек зрения, следует считать применение в качестве зажигательного состава железо-алюминиевого термита.
Добавление песка (SiO2) в термит несколько снижает температуру затвердевания его шлаков за счет образования сплава FeSi, но при этом несколько понижается и калорийность термита.
Температура плавления сплава FeSi, содержащего 22 % Si, составляет 1250 °C.
Для изготовления термита чаще всего применяют не окись железа Fе2О3, а железную окалину Fе3O4 (закись-окись железа), хотя термит на основе закиси-окиси менее калориен. Одним из недостатков железо-алюминиевого термита следует считать малую текучесть и быстрое затвердевание образующихся при его горении шлаков.
Термит употребляется как в насыпном виде, так и в прессованном с добавкой нескольких процентов цементатора. При давлениях 3000… 6000 кгс/см2 термит прессуется без цементаторов и имеет при этом большую механическую прочность. Для изготовления термита берут железную окалину и грубо измельченный (сито № 8…10) порошок алюминия. Применение мелко дисперсного алюминия не допускается, так как в этом случае ускоряется процесс горения термита, что нецелесообразно. Образцы насыпного термита массой в 1 кг сгорают за 15…20 сек, те же образцы, спрессованные при 200 кгс/см2, сгорают за 35…50 сек. Термитный брикет массой в 1 кг, имеющий форму цилиндра высотой 15,5 см и диаметром 5,5 см, сгорает за 40 сек, 50 г термита проплавляют лист железа толщиной 2 мм в течении нескольких секунд, оставляя отверстие (в зависимости от формы расположения термита) диаметром от 50 до 80 мм.