中藥堆載爆炸易燃品試驗研究

中藥堆載爆炸易燃品試驗研究

1不同類型企業(yè)的爆破危險性分析熟悉爆炸后易燃油的機理特征，了解爆炸特征，對于預(yù)防和發(fā)生重大爆炸和事故、確保國家和人民的生產(chǎn)安全具有重要的現(xiàn)實意義。特別是在分析一些重要爆炸和事故的原因、確定事件處理和確定調(diào)查方向方面。炸藥按照爆炸性能和用途分為起爆藥、猛炸藥、發(fā)射藥和煙火劑四大類,其中猛炸藥具有爆炸威力大、穩(wěn)定性好、使用安全等特點,因而在軍事和工程爆破等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。本文在理論分析研究的基礎(chǔ)上,選擇幾種常用猛炸藥,分別對其爆炸瞬間引燃汽油、煤油、柴油、棉絮、紙屑、滌綸纖維等易燃品的條件和幾率進行試驗。同時,針對猛炸藥爆炸瞬間對可燃物燃燒火焰產(chǎn)生的熄滅效能也進行了初步試驗研究。2材料和方法2.1數(shù)量和實驗方法選取梯恩梯、苦味酸、黑索金、鈍化黑索金、太安、2#巖石硝銨炸藥和煤礦許用乳化炸藥等七種常用猛炸藥,具體數(shù)量見表1;選用90#汽油50L、普通煤油30L、0#柴油30L,充氣5kg的標(biāo)準(zhǔn)液化氣罐一個,棉絮、紙屑、塑料薄膜、滌綸纖維等易燃品若干;使用瞬發(fā)電雷管200枚,交織雙芯導(dǎo)電線200m,電雷管起爆器一部,5～10L的塑料油壺和2.25L的飲料瓶若干個。照相機、攝像機等記錄工具。試驗地點于鄭州花園口黃河灘地。2.2試驗的集中條件2007年10月31日,在常溫常壓的自然條件下,用瞬發(fā)電雷管分別起爆不同種類炸藥和易燃品進行試驗。2.3測試方法2.3.1藥包、易燃品的制作在理論分析基礎(chǔ)上,根據(jù)不同易燃品的燃燒性能,有重點地選擇適當(dāng)數(shù)量的上述猛炸藥進行引燃試驗:首先,選取一定重量的猛炸藥用報紙或塑料保鮮袋包裝成相應(yīng)形狀的藥包,藥包重量分為大、中、小三類,大型藥包重24kg,中型藥包重1～5kg,小型藥包重30～50g,除裝入燃料壺和燃料瓶內(nèi)的藥包需要制作成相應(yīng)直徑的圓柱狀之外,其它藥包的形狀均無特殊要求。易燃品的擺放,應(yīng)根據(jù)不同性質(zhì)靈活設(shè)置于地面,純汽油、柴油、煤油分別裝入塑料油壺和飲料瓶內(nèi),其它易燃品集中堆放。藥包制作成爆炸引燃裝置并固定在易燃品的適當(dāng)部位,用一發(fā)瞬發(fā)電雷管起爆,并觀察記錄引燃結(jié)果。在引燃液化氣罐試驗中,為了辨別液化氣罐是否被引爆,采取效果痕跡比對的方法實施。即選用兩箱同廠同批次生產(chǎn)的2#巖石硝銨炸藥進行試驗(每箱炸藥重24kg),將液化氣罐貼近其中一箱炸藥放置,選擇在兩塊互不干擾且濕度和硬度基本相同的平坦地面上同時引爆,而后觀察記錄兩處爆炸在地面形成的破壞痕跡和引燃效果。2.3.2燃燒點的設(shè)置分別選取2#巖石硝銨炸藥10kg和TNT炸藥4.5kg制作成兩個藥包,用瞬發(fā)電雷管引爆試驗:在距離10kg硝銨炸藥爆點5m、6m、9m、10m、15m處,分別用2kg棉絮加紙屑和汽油設(shè)置5個燃燒點;在距離4.5kgTNT炸藥爆點5m、8m處,分別用1kg棉絮加紙屑和汽油設(shè)置2個燃燒點。兩個藥包分別起爆后觀察并記錄爆炸滅火效果。3試驗結(jié)果3.1不同炮點高聚物風(fēng)險經(jīng)過對硝銨炸藥專項引燃試驗和常用猛炸藥的集中綜合試驗結(jié)果統(tǒng)計顯示,單質(zhì)猛炸藥爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的概率為85%～100%,混合炸藥(主要是硝銨炸藥)爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的概率為0.1%～2.0%。綜合試驗結(jié)果如表2所示。3.2立地條件下的燃燒點距離10kg硝銨炸藥爆點5m、6m、9m處的3個燃燒點被熄滅,10m、15m處的2個燃燒點繼續(xù)燃燒。距離4.5kgTNT炸藥爆點5m、8m處的2個燃燒點被熄滅。4影響猛炸藥爆炸擔(dān)保燃燒的因素猛炸藥在爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的機理非常復(fù)雜,影響猛炸藥爆炸瞬間點燃易燃品的客觀要素也很多,這里列舉其中主要的幾種因素加以分析探討。4.1易燃品氣體和固體成巖可燃物主要是由碳、氫、氧、氮及部分金屬離子組成的具有燃燒性能的物質(zhì)。通常有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等三種狀態(tài),如木材、棉絮、氯酸鉀、汽油、柴油、天然氣、煤礦瓦斯(甲烷)氣體等。其中的部分可燃物,由于結(jié)構(gòu)形態(tài)和不穩(wěn)定性所致,容易被明火和其它外界能量因素點燃,高溫安全性差,所以稱之為易燃品。汽油等易燃品的化學(xué)性能和物理狀態(tài)不同,其被點燃和燃燒的難易程度也不同。對于一般的普通易燃品而言(特殊物資,如部分起爆炸藥除外),同等條件下,處于氣態(tài)的易燃品最容易被引燃,其次是液態(tài)的,而固態(tài)的相對較難以引燃。同一種物理狀態(tài),其結(jié)構(gòu)狀態(tài)、密度、濕度等不同,其被點燃的難易程度也不同,如同是1kg棉絮,其在壓實狀態(tài)和處于蓬松狀態(tài)的引燃條件和燃燒程度明顯不同。4.2猛不同的部位猛炸藥爆炸瞬間,能量高度集中在爆炸產(chǎn)物中間并將爆炸產(chǎn)物驟然加熱到極高溫度,進而膨脹對外做工。試驗證明,同一種可燃物或易燃品被不同猛炸藥爆炸點燃的幾率是不同的。不同猛炸藥點燃可燃物幾率的差別,除了與可燃物本身的結(jié)構(gòu)性能和環(huán)境要素有關(guān)外,還與猛炸藥的爆炸生成物種類和多少有關(guān),其主要爆炸產(chǎn)物NO2、CO、H2、初生態(tài)氧和熾熱固體顆粒等,不但會對燃燒起到催化和助燃作用,而且直接影響著炸藥爆炸所產(chǎn)生的爆熱、爆溫、爆壓等要素。其中,炸藥爆炸所產(chǎn)生的爆溫對其能否引燃易燃品起決定作用,單質(zhì)炸藥的爆溫高(一般在3000～5000℃),混合炸藥(如硝銨炸藥)的爆溫較低(一般在2000～2500℃),因此,單質(zhì)炸藥點燃易燃品的概率遠遠大于硝銨及其它混合炸藥。根據(jù)試驗結(jié)果統(tǒng)計,單質(zhì)猛炸藥爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的概率為85%～100%,而硝銨炸藥爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的概率只有0.1%～2.0%。4.3易燃品點燃時間除了易燃品和猛炸藥本身的因素外,燃燒所處的外部環(huán)境對于猛炸藥引燃易燃品的影響也很大。環(huán)境溫度愈高、壓力愈大,汽油等易燃品就愈容易被點燃;反之,則就不易被點燃。此外,在有外界助燃劑參與的條件下,汽油等易燃品更容易被引燃和燃燒。4.4猛炸藥開燃片后在不同部位設(shè)置的工作機理燃燒是自然界物質(zhì)變化的一種現(xiàn)象?？扇嘉镌谝欢l件下(如加熱,內(nèi)部反應(yīng)和外力作用等)形成灼熱核(也叫燃燒游離基)產(chǎn)生劇烈氧化還原反應(yīng)而發(fā)光,即形成燃燒。生活中,汽油等易燃品被點燃的方式很多,如雷電、明火、電火花等。試驗證明,猛炸藥爆炸瞬間引燃易燃品和明火等點燃易燃品在本質(zhì)上是相同的,二者都是靠灼熱核作用于易燃品表面或局部而引起燃燒。但汽油等易燃品被猛炸藥爆炸瞬間引燃的情況與被明火點燃的情況又有較大區(qū)別:首先,明火點燃是靠明火加熱在易燃品表面或局部產(chǎn)生灼熱核進而引起逐步的緩慢燃燒,而猛炸藥爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的機理則不同,其不僅是全方位多個灼熱核作用的結(jié)果,而且是一個復(fù)雜的能量瞬間轉(zhuǎn)換過程。一方面,猛炸藥爆炸瞬間產(chǎn)生的高溫高壓產(chǎn)物(通常有火球)和沖擊波同時作用于易燃品的不同部位(易燃品密度越小、結(jié)構(gòu)越蓬松作用面積越大),靠高溫高壓火球的直接點燃和沖擊波的絕熱壓縮作用(試驗表明空氣受絕熱壓縮至20個大氣壓時,其溫度可達到500℃)等,使易燃品形成多個灼熱核被引燃而迅猛燃燒。另一方面,由于猛炸藥的非零氧平衡狀態(tài),其爆炸產(chǎn)物NO2、CO、H2及初生態(tài)氧和熾熱固體顆粒也會對燃燒起到催化和助燃作用。其次,常規(guī)下明火點燃汽油等易燃品,一般不受易燃品質(zhì)量的影響;而猛炸藥則不同,汽油等易燃品與猛炸藥必須保持一定的質(zhì)量比例關(guān)系,否則,裝藥過大、易燃品過小,則會出現(xiàn)易燃品來不及燃燒就被吹散或氣化的可能,反之,易燃品過大或過于密實、裝藥過小時,則可能會出現(xiàn)爆炸能量(主要指爆熱和爆溫)不足而不能點燃易燃品的情況。4.5壓縮層和稀疏區(qū)是火焰的病料眾所周知,可燃物的燃燒必須有外部氧的參與,它是可燃物質(zhì)和空氣中的氧劇烈化合的結(jié)果。所有的炸藥爆炸,都會在其爆心周圍形成一定范圍的沖擊波,其實質(zhì)是炸藥爆炸產(chǎn)生的高速高壓氣浪,是由于炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓火球猛烈膨脹、急劇壓縮周圍的空氣而形成的。炸藥爆炸形成的高溫(幾千攝氏度)高壓(數(shù)十萬個大氣壓)氣體產(chǎn)物(火球),猛烈向外膨脹,壓縮周圍空氣,在火球的周圍便形成了一個空氣密度很大的壓縮空氣層(理論上叫壓縮區(qū)),即形成壓縮波。隨著火球的不斷膨脹,壓縮區(qū)的厚度不斷增加,但火球在膨脹過程中其本身的溫度和壓力逐漸降低,膨脹的速度也越來越慢,而壓縮區(qū)仍然按慣性高速向外運動,在一定時刻壓縮區(qū)脫離火球,這樣在壓縮區(qū)和火球之間便形成一個低于1個大氣壓的稀散空氣層(理論上叫稀疏區(qū)),即形成稀疏波。壓縮區(qū)和稀疏區(qū)緊密相連,在空氣中以波的形式向外傳播,即成為炸藥爆炸的沖擊波。猛炸藥引燃易燃品的事實證明,在爆炸產(chǎn)物和沖擊波之間并不存在真空缺氧區(qū)域,而只是不同炸藥爆炸形成的沖擊區(qū)域內(nèi)氧分的多少不同而已。但是,猛炸藥爆炸瞬間引燃汽油等易燃品的事實與猛炸藥在爆炸瞬間具有滅火效能的機理并不矛盾。猛炸藥爆炸瞬間的滅火效能,實際上主要是沖擊波動力作用的結(jié)果,而并非爆炸沖擊波產(chǎn)生的缺氧帶所致。從可燃物燃燒的過程和機制分析,要使燃燒的火焰熄滅,從本質(zhì)上看有三種基本措施:一是窒息滅火,即讓可燃物與氧(或空氣)隔絕,如泡沫劑滅火,用砂土封蓋滅火等;二是降溫滅火,即讓可燃物失去燃燒性能,如用水滅火等;三是強制剝離滅火,即讓可燃物的灼熱核強制剝離燃燒物質(zhì),如高壓滅火、爆炸滅火等。所以爆炸滅火的原理,如同蠟燭和火把被大風(fēng)吹滅的原理一樣,并不是靠強制缺氧熄滅的,而是靠具有強大動力的沖擊波,強烈沖擊燃燒物表面致使燃燒物表面的灼熱核瞬間脫離可燃物而造成的。5汽油等易燃品的燃燒特性猛炸藥爆炸瞬間能夠引燃汽油等易燃品;同時,猛炸藥爆炸瞬間,在其爆炸點周圍