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硝酸铵与乳化炸药典型组分混合物的热分解特性研究

王小红

  乳化炸药和硝酸铵(AN)在生产和储存过程中曾经发生过多起爆炸事故,人们对其安全性的关注从来没有间断过。有研究表明,乳化炸药以及AN的爆炸,多是由于它们在受热分解过程中产生的热量的积累而产生的。本文利用DSC—TG(差示扫描量热法与热重法)联用技术,利用SDT—2960热分析仪在不同的升温速率(2K/min,4K/min,6K/min,8K/min)下采用动态氮气气氛研究了分析纯AN,工业AN的热分解动力学规律,以及工业炸药的主要成分NaNO_3、NaCl、H_2O、油、木粉、NH_4Cl、Al等物质对AN的热分解特性的影响,描述了混合前后的热分解动力学过程,并求出了混合前后体系的活化能E(kJ/mol),指前因子A(s~(-1))和动力学机理函数(f(α)),也给出了各体系在某一特定温度下的热分解速率常数k(s~(-1))以及热分解起始温度T_i(K)等。在理论上推算了二级煤矿许用乳化炸药的热爆炸临界温度T_B(K)和开始放热到热爆炸温度临界点的延滞期f_B(s)。研究表明,AN是一种相对比较安全的物质,同时也是一种对杂质比较敏感的物质,不同的物质对它的热分解特性有不同的影响,在本实验条件下(敞开体系)NaNO_3、NaCl、Al粉等物质有利于促进AN的热稳定性;但是Cl~-对AN的热分解由一定的刺激作用。机械油、木粉等有机物和H_2O、NH_4Cl等能显著降低AN的热分解稳定性,从化学动力学观点来看,它们在反应过程中却能降低AN的热分解速率。NH_4Cl和木粉对AN的热分解行为的影响相当复杂。另外,AN和其它物质也表现出极差的相容性。对于含水炸药,受热过程中首先发生的是破乳、脱水,脱水之后才开始迅速分解放出热量,二级煤矿许用乳化炸药活化能随着分解率的增加而增大;平均活化能为E=124.05kJ/mol,从开始放热到热爆炸临界点的延滞期为0.7113s。几乎是在瞬时发生;但是在炸药开始放热前有一段较长时间的吸热过程,失水后其中的油相仍然保持着良好的结构均匀性。本论文在理论上综合借鉴前人的研究成果,分析和研究AN和乳化炸药典型成分混合物热分解的动力学规律,实践上可以为解决实际生产和储存过程中出现的问题提供理论参考。……   
[关键词]:硝酸铵(AN);乳化炸药;热分解;动力学;DSC;TG
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽理工大学2005年