医学专题井巷工程第三讲——炸药和起爆.pptx
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1、Henan Polytechnic University1诺贝尔名言:诺贝尔名言:诺贝尔名言:诺贝尔名言:“我更关我更关我更关我更关心生者的肚皮,而不是心生者的肚皮,而不是心生者的肚皮,而不是心生者的肚皮,而不是以纪念碑的形式对死者以纪念碑的形式对死者以纪念碑的形式对死者以纪念碑的形式对死者的缅怀的缅怀的缅怀的缅怀”、“我看不出我看不出我看不出我看不出我应得到任何荣誉,我我应得到任何荣誉,我我应得到任何荣誉,我我应得到任何荣誉,我对此也没有兴趣对此也没有兴趣对此也没有兴趣对此也没有兴趣”。2021/7/19 星期一Henan Polytechnic University爆破工程在国民经济建设中
2、的作用爆破工程在国民经济建设中的作用u基本建设基本建设u开山凿石开山凿石u隧道修路隧道修路u移山填海移山填海u抛石筑坝抛石筑坝u城市建设城市建设u拆除建筑拆除建筑u开挖地基开挖地基u机械加工机械加工u爆炸焊接爆炸焊接u爆炸复合爆炸复合u爆炸切割爆炸切割u爆炸加工爆炸加工u航空航天航空航天u星箭分离星箭分离u发动机点火发动机点火u救生逃逸救生逃逸u降落伞切割降落伞切割2/262021/7/19 星期一Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一单单单单 位:位:位:位:安全科学与工程学院安全科学与工程学院安全科学与工程学院安全科学与工程学院主讲人:高保彬主讲
3、人:高保彬主讲人:高保彬主讲人:高保彬炸药和起爆炸药和起爆井巷工程第四讲井巷工程第四讲井巷工程第四讲井巷工程第四讲3/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一炸药爆炸理论炸药爆炸理论2炸药炸药1炸药起爆炸药起爆3炸药和起爆4/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一目的重点炸药爆炸理论炸药爆炸理论难点炸药爆炸理论炸药爆炸理论掌握炸药及其起爆器材掌握炸药及其起爆器材炸药发展史5/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一炸药炸药16/26Henan Polyte
4、chnic University2021/7/19 星期一引言引言引言引言7起爆药:敏感、威力小,对机械冲击、摩擦、加热、电火花极起爆药:敏感、威力小,对机械冲击、摩擦、加热、电火花极敏感,雷管的起爆药。雷汞、敏感,雷管的起爆药。雷汞、氮化铅等。氮化铅等。猛炸药:敏感度低、威力大,雷管的加强药、组成混合炸药。猛炸药:敏感度低、威力大,雷管的加强药、组成混合炸药。TNT、黑索金、太恩。、黑索金、太恩。发射药(火药):快速燃烧,军事上发射药,工业上作起爆器发射药(火药):快速燃烧,军事上发射药,工业上作起爆器材(导火索)和雷管的延期药材(导火索)和雷管的延期药 单体炸药:各组成元素以一定化学结构存
5、在于同一分子中的炸单体炸药:各组成元素以一定化学结构存在于同一分子中的炸药。药。TNT、黑索金、雷汞、黑索金、雷汞混合炸药:由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药、混合炸药:由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药、硝铵类炸药、氯酸盐类炸药硝铵类炸药、氯酸盐类炸药1.按组分分:按组分分:2.按用途分:按用途分:Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.11.1黑火药时代黑火药时代黑火药时代黑火药时代“火火”的概念及演变的概念及演变继而进入煤和石油燃继而进入煤和石油燃烧的利用;烧的利用;(2)几千年前燧人氏钻几千年前燧人氏钻木取火开始了人类木取火
6、开始了人类对火的利用;对火的利用;(1)当今已进入原子能时代;当今已进入原子能时代;从某种意义上讲从某种意义上讲:人类是从人类是从火火中繁荣起来的。中繁荣起来的。在利用火的技术中,在利用火的技术中,火炸药火炸药的利用独树一帜。的利用独树一帜。(3)8/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.11.1黑火药时代黑火药时代黑火药时代黑火药时代“药药”的概念及演变的概念及演变古代药物虽多是天古代药物虽多是天然品,但能然品,但能爆发着爆发着火火的药都不是天然的药都不是天然产物,而是中国炼产物,而是中国炼丹家发明的。丹家发明的。(1)公元前公元前475-
7、86475-86年,炼丹年,炼丹家利用各种金、石药物家利用各种金、石药物炼药时,炼药时,硝、硫、炭硝、硫、炭为为常备物,当此三种成分常备物,当此三种成分相遇受热或激发即会爆相遇受热或激发即会爆炸着火炸着火。(2)由于炼丹而发生的火药爆发由于炼丹而发生的火药爆发燃烧丹房的事故多了,转而燃烧丹房的事故多了,转而重视火药的爆发性质而作兵重视火药的爆发性质而作兵家火攻之用,也因此将一切家火攻之用,也因此将一切爆发着火的物质都以药字命爆发着火的物质都以药字命名,统称为名,统称为火药火药。(3)9/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一时时 间间发发 展展
8、历历 程程公元公元660660年年孙思邈(药学家)孙思邈(药学家)丹经丹经中中“伏硫磺法伏硫磺法”,就记载了硝石,就记载了硝石与硫磺的化学反应;与硫磺的化学反应;公元公元803803年年清庶子清庶子铅汞甲辰至宝集成铅汞甲辰至宝集成中记载了中记载了硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法:硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法:4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO24KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2即民间所谓的即民间所谓的“一硫二硝三木炭一硫二硝三木炭”的说法。的说法。11 111313世世纪纪黑火药经由阿拉伯传入欧洲,黑火药经由阿拉伯传入欧洲,1242
9、 1242年国外才有第一次专门记载。年国外才有第一次专门记载。1.11.1黑火药时代黑火药时代黑火药时代黑火药时代火药火药黑火药的发展历程黑火药的发展历程10/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一时时 间间发发 展展 历历 程程1717世纪世纪欧洲产业革命后,黑火药始用于开采矿石。欧洲产业革命后,黑火药始用于开采矿石。1818世世纪纪末末至至1818世世纪纪末黑火末黑火药还药还是唯一的炸是唯一的炸药药品种。品种。17991799年年雷汞雷汞的的发现发现和和应应用用,标标志着黑火志着黑火药时药时代的代的结结束。束。我国由于受苏联文字翻译的影响,我
10、国由于受苏联文字翻译的影响,把爆发物中以把爆发物中以爆燃爆燃为主要反应形式的才称为火药,为主要反应形式的才称为火药,而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药,而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药,同时也把一切爆发物都称为同时也把一切爆发物都称为炸药炸药。1.11.1黑火药时代黑火药时代黑火药时代黑火药时代火药火药黑火药的发展历程黑火药的发展历程11/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一时时 间间发发 展展 历历 程程1919世纪世纪基础化学的发展促进了炸药化学的研究,一些工业炸药相继基础化学的发展促进了炸药化学的研究,一些工业炸药相继问世。问世。186
11、7186718751875年年伟大的化学家伟大的化学家诺贝尔诺贝尔发明了:硝化甘油炸药、硝化棉炸药发明了:硝化甘油炸药、硝化棉炸药和雷管,推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。和雷管,推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。2020世世纪纪初初人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了疯狂时人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了疯狂时期,从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。出现期,从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。出现的军事炸药主要、(黑索金)等。的军事炸药主要、(黑索金)等。1.21.2硝化甘油时代硝化甘油时代硝化甘油时代硝化甘油时代炸药炸药炸药的发展历程炸药
12、的发展历程12/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.21.21.21.2、硝化甘油时代、硝化甘油时代、硝化甘油时代、硝化甘油时代硝化甘油是由甘油经三次硝化而制,又称三硝酸甘油酯,硝化甘油是由甘油经三次硝化而制,又称三硝酸甘油酯,英文名英文名NitroglycerineNitroglycerine,缩写:,缩写:NGNG硝化硝化甘油甘油纯硝化甘油纯硝化甘油感度感度极高,不能单独作为工业炸药使用。在极高,不能单独作为工业炸药使用。在13.5度度时,结晶的硝化甘油用羽毛一拨,就能爆炸;时,结晶的硝化甘油用羽毛一拨,就能爆炸;化学化学特性特性硝化甘
13、油硝化甘油有毒有毒,虽其,虽其挥发性很小挥发性很小,但当你闻到有股淡淡的甜味,但当你闻到有股淡淡的甜味时,你就中毒了。中毒的反应如同急性感冒时,你就中毒了。中毒的反应如同急性感冒症状。症状。物理物理性质性质诺贝尔诺贝尔发现了硅藻土能吸收相当大量的硝化甘油,并且运输和使用时都发现了硅藻土能吸收相当大量的硝化甘油,并且运输和使用时都较为安全,于是便产生了最初的较为安全,于是便产生了最初的硝化甘油类炸药硝化甘油类炸药达纳迈特。达纳迈特。之后又出现其衍生品如之后又出现其衍生品如:硝化棉炸药硝化棉炸药等等。13/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.2
14、 1.2 1.2 1.2 硝化甘油时代硝化甘油时代硝化甘油时代硝化甘油时代抗水性强、可用于水抗水性强、可用于水 下爆破下爆破密度大、爆炸威力大密度大、爆炸威力大优优点点撞击和摩擦感度高,安全性差撞击和摩擦感度高,安全性差有毒有毒价格昂贵,储存期短、易老化价格昂贵,储存期短、易老化缺缺点点14/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 硝酸铵硝酸铵(ammoniumnitrate)缩写:AN分子式:分子式:NH4NO3氧平衡:氧平衡:19.98%爆速爆速:11002700m/s
15、临界直径:临界直径:100mm15/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 时时 间间发发 展展 历历 程程16591659年年德国人德国人J.R.J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。格劳贝尔首次制得硝酸铵。1919世世纪纪末期末期欧洲人用硫酸铵与智利硝石(硝酸钠)进行复分解反应生欧洲人用硫酸铵与智利硝石(硝酸钠)进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产获得了丰富的原料,于获得了丰富的原料,于2020世纪
16、中期得到迅速发展,世纪中期得到迅速发展,2020世世纪纪6060年年代代硝酸铵曾是氮肥的领先品种。硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在中国在6060年代左右建立了一批硝酸铵工厂。年代左右建立了一批硝酸铵工厂。硝酸铵的发展历程硝酸铵的发展历程16/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 当硝酸铵颗粒吸湿以后,在颗粒表面逐渐形成饱和溶液膜,通过当硝酸铵颗粒吸湿以后,在颗粒表面逐渐形成饱和溶液膜,通过表面张力和毛细管作用,使饱和溶液膜在颗粒之间搭成表面张力和毛细管作用,使饱和溶液膜在颗
17、粒之间搭成“液桥液桥”。随着温度的下降,从随着温度的下降,从“液桥液桥”中析出坚硬致密的晶粒,并将硝中析出坚硬致密的晶粒,并将硝酸铵颗粒牢固地粘结成块状。酸铵颗粒牢固地粘结成块状。又称又称“盐桥盐桥”结块。这和我们日常的盐受潮结块是一个原理结块。这和我们日常的盐受潮结块是一个原理。当化工厂存放大量硝酸铵就会结块成盐山,这种盐山就当化工厂存放大量硝酸铵就会结块成盐山,这种盐山就像石头像石头那么硬,那么硬,在过去的工程能力条件下很难把它破碎。在过去的工程能力条件下很难把它破碎。当爆破量比较大时,引起了硝酸铵的爆炸,世界发生了多起当爆破量比较大时,引起了硝酸铵的爆炸,世界发生了多起惨烈惨烈事故。事故
18、。具有较强的具有较强的具有较强的具有较强的吸湿性吸湿性吸湿性吸湿性和和和和结块性结块性结块性结块性特点特点特点特点17/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 历史上最大的历史上最大的1010次爆炸次爆炸之一之一德克萨斯城的德克萨斯城的灾难灾难18/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 第二次世界大战期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,将硝酸铵第二次世界大战
19、期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,将硝酸铵与与TNT混合在一起弥补军用炸药的不足;这就是最早的铵梯炸药;混合在一起弥补军用炸药的不足;这就是最早的铵梯炸药;中国解放后,硝酸铵作为主要化肥,也同时生产硝铵炸药;中国解放后,硝酸铵作为主要化肥,也同时生产硝铵炸药;一些山区农民买了化肥种地,农闲时就把化肥加点柴油加工炒一下,一些山区农民买了化肥种地,农闲时就把化肥加点柴油加工炒一下,去山上开炸石头。去山上开炸石头。随着多起恐怖爆炸事件的发生,尤其是随着多起恐怖爆炸事件的发生,尤其是911911事件之后,硝酸铵被全世界统一事件之后,硝酸铵被全世界统一列为爆炸物质和严控生产,我国的大多生产厂关闭转产,仅
20、留下列为爆炸物质和严控生产,我国的大多生产厂关闭转产,仅留下为数不多为数不多一些一些大型化工厂在计划条件下控制生产。化肥的作用也被取代。大型化工厂在计划条件下控制生产。化肥的作用也被取代。19/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 铵梯炸药铵梯炸药铵油炸药铵油炸药铵松(沥铵松(沥)腊炸药腊炸药浆状(水胶)浆状(水胶)炸药炸药乳化乳化炸药炸药硝铵类炸药硝铵类炸药硝铵类炸药硝铵类炸药-按出现顺序有:按出现顺序有:按出现顺序有:按出现顺序有:硝酸铵造粒品种按出现顺序有:粒状、硝酸
21、铵造粒品种按出现顺序有:粒状、硝酸铵造粒品种按出现顺序有:粒状、硝酸铵造粒品种按出现顺序有:粒状、多孔多孔多孔多孔粒状、粒状、粒状、粒状、膨化膨化膨化膨化粒状。粒状。粒状。粒状。20/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 TNTTNT作用:作用:提高炸药感度、威力提高炸药感度、威力铵梯铵梯铵梯铵梯炸药炸药炸药炸药成分成分成分成分硝酸铵硝酸铵T N TT N T木木 粉粉问题:问题:问题:问题:价格贵、与军工争原料、有毒价格贵、与军工争原料、有毒价格贵、与军工争原料、有毒价格
22、贵、与军工争原料、有毒这类炸药受潮、遇水就失效这类炸药受潮、遇水就失效这类炸药受潮、遇水就失效这类炸药受潮、遇水就失效木粉作用:木粉作用:木粉作用:木粉作用:减缓结块减缓结块减缓结块减缓结块21/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 柴油作用:柴油作用:平衡硝酸铵的氧平衡值,平衡硝酸铵的氧平衡值,提高炸药的传爆性能。提高炸药的传爆性能。解决了使用解决了使用TNT的问题。的问题。铵油铵油铵油铵油炸药炸药炸药炸药成分成分成分成分 硝酸铵硝酸铵柴柴 油油木木 粉粉新问题:新问题:
23、新问题:新问题:用雷管不能直接起爆,用雷管不能直接起爆,用雷管不能直接起爆,用雷管不能直接起爆,临界直径大,临界直径大,临界直径大,临界直径大,不能用于小炮孔装药。不能用于小炮孔装药。不能用于小炮孔装药。不能用于小炮孔装药。更没有解决怕潮、怕水问题。更没有解决怕潮、怕水问题。更没有解决怕潮、怕水问题。更没有解决怕潮、怕水问题。22/26Henan Polytechnic University2021/7/19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 把硝酸铵颗粒放在融化的松香、石蜡混合物中炒,让松香、石蜡能包裹在颗粒把硝酸铵颗粒放在融化的松香、石蜡混合物
24、中炒,让松香、石蜡能包裹在颗粒上,起到防潮防水的作用。这样,松香、石蜡也代替了上,起到防潮防水的作用。这样,松香、石蜡也代替了柴油柴油的作用。的作用。问题:问题:可短期防水、但当温度高一点时就融化粘接,失去防水作用;可短期防水、但当温度高一点时就融化粘接,失去防水作用;更大的问题:更大的问题:产生的毒气量大,不能用于地下矿山。产生的毒气量大,不能用于地下矿山。铵沥腊铵沥腊铵沥腊铵沥腊炸药炸药炸药炸药硝酸铵硝酸铵 沥沥 青青石石 蜡蜡铵松腊铵松腊铵松腊铵松腊炸药炸药炸药炸药石石 蜡蜡硝酸铵硝酸铵硝酸铵硝酸铵松松 香香23/26Henan Polytechnic University2021/7/
25、19 星期一1.3 1.3 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代硝酸铵时代 固体颗粒和水溶液拌合在一起是固体颗粒和水溶液拌合在一起是要分离的,为此就加入要分离的,为此就加入胶结物质。胶结物质。生产的炸药如浆糊状。生产的炸药如浆糊状。浆状硝铵浆状硝铵浆状硝铵浆状硝铵炸药炸药炸药炸药敏化猛炸药敏化猛炸药(TNTTNT)硝酸铵饱和水溶液硝酸铵饱和水溶液硝酸铵饱和水溶液硝酸铵饱和水溶液 硝酸铵固体颗粒硝酸铵固体颗粒硝酸铵固体颗粒硝酸铵固体颗粒胶胶 联联 剂剂问题:问题:问题:问题:1 1)加入了)加入了)加入了)加入了高猛炸药高猛炸药高猛炸药高猛炸药和和和和高发热原料使高发热原料使高发热原料
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