Статья Об экологической чистоте взрывчатых веществ
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
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:
где к – коэффициент пропорциональности;
а – ширина зоны химической реакции, мм;
m – масса реагирующего вещества, кг.
Коэффициент пропорциональности
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.
Учитывая, что С ? 0,5D; а U ? 0,25D, тогда a = 0,75 dкр.
Тогда выражение (1) примет вид:
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
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:
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. | | |||
| 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.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://masters.donntu.edu.ua
