Химия и химические технологии

К.т.н. Оспанов С.С., к.т.н. Оспанова Р.Д., Ибраев Т.Н.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Республика Казахстан

Определение содержания тетранитрометана и

кислотности вторичного тротила

Стойкость взрывчатых веществ (ВВ) определяется скоростью изменения их физических и химических свойств. Физическая стойкость зависит от склонности ВВ к изменениям, проходящим под влиянием различных причин (испарения и поглощения влаги, экссудации и т.д.). Химическая стойкость определяется двумя основными причинами:

a) процессом первичного распада, скорость которого подчиняется закону мономолекулярной реакции и зависит только от температуры и химической природы вещества;

b) процессом самоускоряющегося превращения; ускорение вызывается продуктами распада и скорость ее зависит от химической природы, температуры, примесей и внешних условий.

Нитросоединения, в том числе тротил, относятся к физически и химически стойким ВВ. У этих соединений константа скорости первичного распада невелика. Ускорение вторичной реакции за счет автокатализа также мало. Суммарное влияние обоих факторов так незначительно, что нитросоединения могут сохранятся в течение многих лет, не претерпевая при этом каких-либо заметных химических превращений. Поэтому техническими условиями не предусматривается проверка их химической стойкости при хранении. После многих лет хранения боеприпасы, снаряженные тротилом, пригодны для применения [1].

В последние годы в арсеналах накопилось, большое количество боеприпасов и поэтому весьма актуальной стала проблема их утилизации. Назрела необходимость подходить к этому вопросу с позиции применения взрывчатых элементов, извлекаемых из боеприпасов, в качестве промышленных ВВ. При этом не надо забывать о качественном состоянии используемых ВВ, так как применяемые процессы извлечения их из боеприпасов могут привести к их изменению.

Извлечение тротила из боеприпасов, например, выплавкой может привести к изменению ВВ за счет растворения в нем частиц лакокрасочного покрытия и твердых примесей в виде стружки, окалины и т.п. Кроме того, при выплавке тротила происходит термическое разложение последнего с образованием радикалов, которые в дальнейшем претерпевают вторичные превращения. Изучение этих процессов методами рентгеновской фотометрии, масс-спектрометрии и рядом других показало наличие в системе нитрозосоединений. Позднее было установлено, что появление свободных радикалов в тротиле наблюдается уже вблизи температуры плавления; при этом образуются частично окисленные продукты полимерной структуры, которые ускоряют разложение ВВ [2].

Таким образом, извлеченный из боеприпасов выплавкой продукт (тротил вторичный) может существенно отличаться по физико-химическим и взрывчатым свойствам от продукта, использованного при наполнении, что может вызвать неконтролируемый его распад на различных стадиях переработки и при дальнейшем хранении. При таких условиях процессы распада могут привести к самовоспламенению и взрыву.

Отечественными специализированными предприятиями производится и используется на взрывных работах извлеченный из боеприпасов тротил в виде промышленного ВВ – гранулотола и коллоидные пороха в виде гранипоров. Однако производители данных ВВ, использующие для их получения конверсионные материалы, не всегда учитывают их качественное состояние. Примеры тому пожары и взрывы в арсеналах вблизи Балхаша и совсем недавно в Арыси.

Нами проведены исследования по определению содержания тетранитрометана и кислотности вторичного тротила. Согласно нормативным документам в тротиле для промышленных ВВ всех марок тетранитрометан должен отсутствовать, а кислотность в пересчете на серную кислоту должна быть не более 0,01%.

Появление тетранитрометана в тротиле возможно в результате протекания в нем реакции окисления. Присутствие тетранитрометана в тротиле не допускается из-за его высокой токсичности и способности разлагаться с выделением HNO₃ .

При проведении исследовании по определению содержания тетранитрометана в тротиле вначале готовили эталонный раствор. 0,05 г. метилового оранжевого (взвешенного с погрешностью не более 0,0002 г) растворяли в 100 мл дистиллированной воды и взяв 0,1 мл полученного раствора, смешивали со 100 мл дистиллированной воды. Затем около 2 г тротила (высушенного в сушильном шкафу в течение 2,5 ч при температуре 60-65⁰), взвешенного с погрешностью не более 0,01 г. помещали в пробирку и выдерживали на кипящей водяной бане до полного расплавления. Другую пробирку содержащую 4-5 мл 2%-ного n-толуидина, цвет которого не должен быть темнее цвета эталонного раствора, подключали к исследуемой пробирке с тротилом и через всю систему с помощью водоструйного насоса в течении 2 мин. пропускали воздух. Окраска раствора n-толуидина в пробирке, подсоединенного к первой пробирке с тротилом оказалась не интенсивнее окраски эталонного раствора, что показывает на отсутствие в исследуемой пробе ВВ тетранитрометана. Во всех исследуемых пробах тетранитрометана не оказалось.

Для определения кислотности брали навески тротила по 25 г, взвешенного с погрешностью не более 0,01 г., помещали в колбы, куда предварительно наливали по 100 мл. дистиллированной воды. Затем колбы переносили на кипящую водяную баню, нагревали до полного расплавления тротила и выдерживали на ней еще в течение 5 минут при тщательном перемешивании тротила с водой. Далее содержимое колбы охлаждали до температуры 15-30⁰С и титровали раствором гидроокиси натрия или калия в присутствии фенолфталеина до появления слабо-розовой окраски. С каждой пробы тротила проводили два параллельных определения, по результатам которых устанавливали среднее арифметическое значение определяемых величин с точностью до сотых долей процента.

В исследуемых пробах вычисляли кислотность в пересчете на серную кислоту по известной формуле. В четырех пробах кислотность в пересчете на серную кислоту оказалась в пределах нормы (<0,01%), а в 5-ой пробе 0,03%. Показатели 5-ой пробы тротила не удовлетворяют требованиям ГОСТ 4117. Предприятиям, использующим вторичный (конверсионный) тротил для изготовления промышленных ВВ, в частности гранулотола, необходимо контролировать его качество.

Литература

1. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. М.: Машиностроение, 1972. -208с.

2. Збарский В.Л., Жилин В.Ф. Толуол и его нитропроизводные: Учебное пособие. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1993. - 256с.