Рефотека.ру / Биология и химия

Статья: Об экологической чистоте взрывчатых веществ

Галиакберова Ф.Н., Манжос Ю.В.

Приведены результаты исследований по выбросам вредных веществ при применении ВВ для ведения взрывных работ в промышленности. Показано, что наряду с выбросами токсичных газов-продуктов взрыва, происходит загрязнение окружающей среды токсичными веществами-компонентами ВВ. Приведен приблизительный расчет годового количества токсичных компонентов, которые попадают в окружающую среду при взрывании зарядов промышленных ВВ в Украине.

Современные промышленные взрывчатые вещества состоят из целого ряда компонентов (сенсибилизаторы, окислители, горючее, стабилизаторы, ингибиторы воспламенения метано-пылевоздушной среды и т.д.).

При оценке экологической безопасности применяемых в промышленности ВВ в настоящее время учитывают, в основном, только токсичные газы, которые образуются в процессе химической реакции взрывчатого превращения (в основном NOx и СО2).

Однако в составе ВВ находятся компоненты, которые сами представляют опасность для здоровья людей и вредно воздействуют на окружающую среду. Так, например, большинство сенсибилизаторов, входящих в состав промышленных ВВ в достаточно большом количестве (тротил, гексоген, нитроэфиры и т.д.) являются вредными веществами и по токсическому воздействию согласно ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-76 относятся к I-II классу опасности. Их ПДК в воздухе рабочей зоны не должно превышать:

НЭ – 0,02 мг/м3;

тротил – 0,1 мг/м3;

гексоген – 1,0 мг/м3.

Попадание этих компонентов в окружающую среду возможно при заряжании скважин рассыпными ВВ, а также при разрушении оболочек патронов в процессе подготовки к взрыванию.

Однако имеется и другой путь, по которому эти компоненты могут попадать в воздух рабочей зоны. В работе [1] впервые было показано влияние взаимодействия детонирующего ВВ и окружающей среды. Такое взаимодействие выражается в разбрасывании части не прореагировавшего вещества с периферии заряда. Этот процесс в указанной работе и последующих трудах других исследователей [2, 3, 4] изучался с точки зрения энергетических показателей взрыва, скорости детонации ВВ, критического диаметра детонации и т.д. Однако разбрасывание вещества необходимо учитывать и при определении токсичности и экологической чистоты применяемых в промышленности взрывчатых веществ.

Известно [4], что при детонации заряда ВВ происходит частичное разбрасывание не прореагировавшего вещества. Потеря массы ВВ, при этом составит:

Об экологической чистоте взрывчатых веществ, (1)

где к – коэффициент пропорциональности;

а – ширина зоны химической реакции, мм;

Об экологической чистоте взрывчатых веществ - диаметр заряда, мм;

m – масса реагирующего вещества, кг.

Коэффициент пропорциональности Об экологической чистоте взрывчатых веществ, (2)

где С – скорость звука в продуктах взрыва, м/с;

D – скорость детонации, м/с;

U- массовая скорость продуктов взрыва, м/с.

Для большинства промышленных ВВ можно принять k = 3/2.

Ширину зоны химической реакции можно определить из выражения:

a = (D –U)t, (3)

где t- время реакции в детонационной волне, с.

Об экологической чистоте взрывчатых веществ, (4)

Учитывая, что С ? 0,5D; а U ? 0,25D, тогда a = 0,75 dкр.

Тогда выражение (1) примет вид:

Об экологической чистоте взрывчатых веществ, (5)

Расчеты по приведенням зависимостям показывают, что при взрыве открытого заряда аммонитов IV класса потеря массы при разбрасывании может достигать до 0,01 массы исходного вещества. Поскольку промышленные ВВ применяют, в основном, в шпурах и скважинах, то наличие прочной оболочки равнозначно увеличению диаметра заряда.

А.Ф. Беляев [7] полагал, что в первом приближении масса оболочки увеличивает Об экологической чистоте взрывчатых веществ на величину, пропорциональную отношению плотностей оболочки и ВВ.

Об экологической чистоте взрывчатых веществ Об экологической чистоте взрывчатых веществ, (6)

где ?m – плотность оболочки, г/см3;

?0 – плотность ВВ, г/см3;

? – толщина оболочки, мм.

? – можно определить исходя из положения о том, что дробление породы бризантным действием взрыва наблюдается на расстоянии приблизительно равном трем радиусам заряда.

Следовательно толщину породной оболочки можно считать равной:

Об экологической чистоте взрывчатых веществ, (7)

Согласно работе [6] для пород средней крепости приблизительно можно принять ?m ? 2,0 г/см3. Тогда из выражений (5) и (6) следует, что:

dз.эф? 6dз2, (8)

В табл. 1 представлены составы наиболее распространенных ВВ.

Таблица 1

№ п/п Наименование ВВ Содержание компонентов, %
TНT НЭ Колл. хлопок Гексоген NH4NO3
1. Аммонит №6ЖВ 21 - - - 79
2. Аммонал скальный №1 5 25 65
3. Граммонит 79/21 21 79
4. Углениты 10-13 1,0
5. Детониты 15-25 1-2 50-60
6. Аммониты IV класса 17-20 - - - 60-62

В табл. 2 представлены результаты расчета выбросов в рабочую зону вредных веществ для наиболее распространенных ВВ.

Таблица 2

№ п/п Наименование ВВ

D,

Км/с

dзар,

мм.

dз..эф

мм.

dкр,

мм.

Об экологической чистоте взрывчатых веществ/m

TNT НЭ Гексо-ген NH4NO3
1. Аммонит №6ЖВ 4,6 32 6144 8 0,00586 - - 0,00586
2. Аммонал скальный №1 5,6 45 12150 10 0,0037 - 0,00072 0,0037
3. Граммонит 79/21 4,0 150-250 135000375000 100 0,003330,0012 - - 0,003330,0012
4. Углениты 2,4 36 7776 10 - 0,00579 - 0,00579
5. Детониты 5-6 32 6144 8 - 0,0059 - 0,0059
6. Аммониты IV класса 4-4,2 36 7776 8 0,00463 - - 0,00463

Годовой расход ВВ, в том числе экологически чистых эмульсионных, по Украине приведен в [5]. На основании этих данных и данных собранных авторами по предприятиям угольной отрасли рассчитаны приблизительные усредненные показатели выброса вредных веществ при применении наиболее распространенных классов ВВ в Украине за 2004 год, которые приведены в таблице 3.

Таблица 3

Типы ВВ Расход за 2004г., тыс. тонн Выбросы непрореагировавших веществ, кг
TNT НЭ NH4NO3 Гексоген
ВВ II класса* Ам.№6ЖВ 20 23440 - 93760 -
АС-ДТ 40 - - 122760 -
Гр. 79/21 40 10080-27720 - 37920-104280 -
Ам. ск. №1 0,24 44,4 577,2 222,0
ВВ IV класса** 4 3704 - 11112 -
ВВ V класса ** 0,5 - 383,5 - -
ВВ VI класса ** 0,3 - 177,0 -

*Для этого класса приведены данные при его применении как в подземных условиях так и при ведении взрывных работ на земной поверхности.

**Применяются как предохранительные ВВ при ведении взрывных работ в угольных шахтах.

Выводы

Из изложенного выше следует, что применение ВВ с высоким содержанием тротила и НЭ наносит значительный ущерб окружающей среде. Наиболее радикальное решение задачи создания экологически чистых ВВ – это отказ от мощных сенсибилизаторов. В случае необходимости введения в состав ВВ мощных сенсибилизаторов на основе бризантных ВВ для обеспечения заданной детонационной способности, количество таких добавок должно быть минимальным. Кроме того, с точки зрения экологической чистоты предпочтительнее введение в состав ВВ сенсибилизаторов на основе гексогена, а не тротила.

Список литературы

Харитон Ю.Б. О детонационной способности взрывчатых веществ. – В кн. «Вопросы теории взрывчатых веществ», вып. 1. М. – Л., АН СССР, 1947, с.7-29.

Ремпель Г.Г. К вопросу о зависимости величины химических потерь от размеров заряда. – «Физика горения и взрыва», 1967, № 2. – с. 211-216.

L.E. Roth/ Explosivstoffe, 6, № 3, 1958. – с. 23-45.

Л.В. Дубнов, Н.С. Бахаревич, А.И. Романов. Промышленные взрывчатые вещества. М. «Недра», 1972. – 319 с.

С.А.Сторчак Энергия взрыва: к европейским стандартам/ Всеукраинская техническая газета № (119) 15 от 14.04.05.

Краткий справочник горного инженера. М.: Недра, 1971. – 518 с.

Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ.- М.: Оборонгиз.- 1960. – 595 с.

Похожие работы:

  1. •  ... оружия, боеприпасов, взрывчатых веществ и взрывных ...
  2. • Способы утилизации взрывчатых веществ
  3. • Незаконный оборот оружия, боеприпасов, взрывчатых ...
  4. • Обеспечение взрывобезопасности при ликвидации ...
  5. • Химия и технология штатных бризантных взрывчатых ...
  6. •  ... волнах в конденсированных взрывчатых веществах
  7. •  ... при производстве, хранение и применение взрывчатых материалов
  8. • Уголовно-правовой анализ незаконного приобретения ...
  9. • Подрывные работы
  10. • Криминалистическая взрывотехника
  11. • Уголовно-правовая борьба с незаконным обладанием ...
  12. • Инженерные боеприпасы
  13. • Преступления против общественной безопасности
  14. • Проблемы утилизации списанных боеприпасов
  15. • Особенности осмотра места происшествия, связанного с ...
  16. • Условия и факторы поддержания экологической чистоты и ...
  17. • Уголовно-правовая характеристика преступлений ...
  18. • Расследование тяжких преступлений против личности
  19. • Криминалистическое оружиеведение.
Смотреть все похожие работы
Рефотека ру refoteka@gmail.com