Наиболее важная и вместе с тем трудная задача в применении жидкого воздуха состояла первоначально в выборе горючего поглотителя, который поглощал бы жидкий воздух в количестве по крайней мере в 4 и еще лучше в 5—6 раз большем своего собственного веса. Об это препятствие разбивались все первые попытки применения жидкого воздуха, так как вначале для этой цели пользовались отчасти угольным порошком, отчасти хлопком или смесью обоих этих материалов. Гораздо лучшими поглотителями оказались пробковая мука и пробковый уголь; но вследствие дефицитности и высокой цены пробки, понятно, нельзя было и думать об их широком техническом применении.
В настоящее время в качестве поглотителя чаще всего приме няется сажа; среди углеродсодержащих веществ сажа является наиболее рыхлым материалом; к ней добавляют такие количества углеводородов или металла в порошкообразном виде, чтобы ее абсорбционная способность не падала ниже некоторого приемлемого предела. Этими оправдавшими себя компонентами являются керосин, парафин, антраценовое масло и сырой нафталин; наряду с ними применяются также древесная мука, сера и особенно порошкообразный алюминий. Сажа в чистом виде получается в специальных печах при неполном сгорании сырого нафталина или дешевых сортов дегтя, причем максимальный выход составляет 40%; с экономической точки зрения такой выход является совершенно неудовлетворительным, равно как и потери высококалорийной составной части этих продуктов — водорода. Во время войны появился к а р б е н, называемый также купре-ном, представляющий собою продукт пирогенетической конденсации ацетилена; этот химически индиферегатный объемистый, подобный пробке, порошок обладает по отношению к жидкому кислороду, а также нитроглицерину большой поглотительной способностью. Но несмотря на непревзойденную энергию и скорость детонации карбена в смеси с жидким кислородом, это вещество до настоящего времени не смогло привиться на практике и занять место более дешевой сажи.
Жидкий воздух1 представляет собою светлоголубую жидкость, кипящую около —190°, и сейчас же после сжижения содержит около go__70% азота, однако при медленном испарении он непрерывно обогащается кислородом. Современные установки для сжижения воздуха с последующей ратификацией его дают по меньшей мере 98%-ный жидкий кислород с температурой кипения —183° и уд. в. 1,21. Вследствие непрерывного неустранимого никакими средствами испарения жидкий кислород можно хранить только в открытых сосудах, лучше всего в эвакуированных сосудах Д ь ю а р а с двойными стенками, в которых теплопроводность сведена до минимума. На практике пользуются эвакуированными металлическими сосудами с двойными стенками, которые, имея чаще всего шарообразную форму, подвешиваются на пружинах в специальных предохранительных оболочках. Так как удовлетворительная изоляция достигается лишь при давлении ниже 0,01 мм рт. ст., то обыкновенно в эвакуированное пространство между стенками сосуда у дна внутреннего шара помещают достаточное количество активированного угля, который при наливании в сосуд жидкого кислорода охлаждается последним и поглощает при этом остатки газа из междустенного пространства. В обыкновенных резервуарах жидкий воздух непрерывно находился бы аз кипении и улетучился бы уже через несколько минут. В эвакуированных же резервуарах и баллонах для перевозки (с двойными стенками) он сохраняется днями и неделями, но, само собою разумеется, с известными потерями, составляющими в час 40 г кислорода для 5-л баллона и 80 г — для 25-л баллона, или 0,3% содержимого.
«Продолжительность жизни» оксиликвитного состава соответствует промежутку времени от момента извлечения напитанного патрона до наступления идеальных условий сгорания вследствие испарения избытка кислорода. Этот промежуток времени в зависимости от абсорбционной способности углеродистого материала, плотности "набивки и диаметра патрона колеблется от 0 до 60 мин. В отдельных случаях максимум вообще недостижим, так как абсорбент, например антрацитовый порошок, совершенно не поглощает необходимого для этого жидкого кислорода; То же самое впрочем — при определенной плотности набивки — имеет .место и в случае всякого другого, даже наиболее рыхлого углеродистого материала. Так например абсорбционная способность патронов, содержащих сажу, возрастает самое большее в 3,5 раза при наименьшей плотности набивки в 0,30 и всего только в 2,4 раза при плотности набивки 0,40.
Неспрессованная сажа по своей абсорбционной способности превосходит все остальные вещества; пробковая же мука при той же самой степени рыхлости требует меньшее количество кислорода (1,9 кг) и обладает наибольшей жизнеспособностью. Согласию табл. 37 карбен достигает максимального взрывного эффекта по истечении первой минуты, а сажа по истечении восьмой, если для сравнения взяты патроны диаметром 35 мм и длиною 300 мм. После указанного времени взрывной эффект медленно падает до тех пор, пока через 30 мин. не испарится весь кислород и взрывчатое вещество не превратится в безопасный горючий материал.
Comments Off
Так как производство нитроглицерина связано с известной опасностью, то каждый рабочий процесс осуществляется в отдельном помещении, в небольших мастерских, построенных из легкого материала и окруженных валами. Ниже кратко описываются старый периодический способ, а также новый непрерывный способ нитрации.
Порядок операций для обоих способов примерно одинаков:
1. Дестилляция глицерина и предварительный подогрев последнего в запасном баке (склад глицерина).
2. Составление и хранение нитрующей смеси в резервуарах склада кислот.
3. Перекачка глицерина и нитрующей смеси из хранилищ в мастерскую нитрации и смешение обеих жидкостей в нитра-ционном аппарате.
4. Отделение нитроглицерина от отработанной кислоты в сепараторе.
5. Предварительная промывка кислого нитроглицерина.
6. Нейтральная промывка в чанах промывной мастерской и последующая обработка содой в стабилизаторе.
7. Фильтрация и слив в гуттаперчевые сосуды.
За этими операциями следует отстаивание отработанной кислоты, денитрация и затем очистка промывных вод от унесенного ими нитроглицерина в так называемых лабиринтах.
Comments Off
Нитроклетчатка представляет собой смесь продуктов различной степени нитрации целлюлозы. Даже высоконитро-ванный и хорошо очищенный пироксилин содержит, помимо неорганических веществ в количестве до 1%, несколько десятых долей процента растворимых в спирте низконитрованных продуктов и по крайней мере 1% растворимой в спирто-эфиреой смеси нитроклетчатки, обладающей (незначительной взрывчатой силой. Таким образом содержание азота изменяется в широких пределах и лишь в среднем соответствует определенным соотношениям, требуемым формулой. Состав нитроклетчатки остается неопределенным и неясным, так же как и состав самой целлюлозы.
Ниже гексанитроклетчатки были получены пента-, тетра-, три-и динитроклетчатки, которые не имеют значения во взрывной технике. Продукт высшей степени нитрации целлюлозы с содержанием не менее 12,76% N обычно носит название пироксилина.
С уменьшением содержания азота нитроклетчатка приобретает другие, практически чрезвычайно ценные свойства: она набухает и растворяется в спирто-эфирной смеси (1 :2), а в смеси с нитроглицерином или нитрогликолем дает однородный прозрачный студень, так называемый гремучий студень. Этот растворимый сорт нитроклетчатки называется коллодионным хлопком. Типичным представителем коллодионного хлопка является эннеанитрат целлюлозы с содержанием азота около 12%. Однако растворимость не является резко выраженной характеристикой, так как продукты как высшей, так и, наоборот, низшей степени нитрации целлюлозы тоже обладают этим свойством, «о в меньшей степени. Лунге и Беби нашли следующую зависимость между содержанием азота и растворимостью нитроклетчатки.
Если растворимость лишь до известной степени связана с определенным содержанием азота, то она в сильной степени зависит от состава и продолжительности действия нитрующей смеси; с увеличением содержания воды в нитрующей смеси увеличивается растворимость, и одновременно уменьшается вязкость продукта (нитрации. Для производства коллодионного хлопка наиболее подходящее содержание воды равно 16%. В более разбавленной нитрующей смеси с 18,5% воды волокна хлопка начинают внешне изменяться; при еще большем разбавлении (22,5—-28%) волокна быстро разрушаются и превращаются, даже при низкой температуре, в желатинообразную, непригодную к употреблению массу, содержание азота в которой ниже 8%.
Этим данным, считавшимся в течение десятилетий нормальными, Ленце1 и Рубенс недавно противопоставили данные своих поразительных опытов, согласно которым нитроклетчатка с 13,5% N еще полностью растворяется в спирто-эфирной смеси и в количестве до 25% — в спирте. Такая необычайная растворимость была получена при нитрации в течение 20 дней при 20° смесью, состоявшей из дымящей азотной кислоты (1,52) и 40% фосфорного ангидрида. Продолжительность нитрации может быть сокращена до 2 дней, если нитровать при 35—40°. Более высокая растворимость получается, если исходить из уже про-нитрованной, обработанной кипячением под давлением нитроклетчатки.
Comments Off
Путем бесчисленных изменений первоначального состава дымного пороха делались попытки приспособить его для самых разнообразных целей. Переходя по очереди от одного компонента к другому, пробовали заманить другими веществами прежде всего селитру, затем уголь или серу, а также оба последние ингредиента как полностью, так и частично. Из этих опытов в отношении изменения состава пороха произошли обширные классы взрывчатых веществ —- аммиачноселитренных, хлоратных и перхлоратных. Поэтому в качестве составов, сходных с дымным порохом (в узком смысле этого слова), рассматриваются только такие смеси, которые содержат натриевую селитру взамен калиевой. Они называются взрывчатыми селитрами (по американской терминологии black blasting powder, или черный минный порох). Вследствие того что они содержат гигроскопическую натриевую селитру, они подходят только для взрывных целей. Так как натриевая селитра имеет меньший молекулярный вес, то эти взрывчатые селитры дают больше газообразных продуктов, именно 330 л; точно так же скорость горения достигает большей величины, именно 500 м/сек (табл. 4). Взрывчатые селитры успешно применяются в мягкой породе, так что их потребление в калийной промышленности и при добыче некоторых руд в Америке возрастает 2.
Медленнее разлагается п е т р о к л а с т и т (Petroklastit), состоящий из 69% натриевой селитры, 5% калиевой селитры, 10% серы, 15% каменноугольного пека и 1% бихромата калия. Чувствительная к влаге масса прессуется в цилиндры, по весу одинаковые с патронами; в центре оставляется канал для введения капсюля-детонатора и бикфордова шнура. Другие смеси, например к а г ю ц и т (Cahiicit) и боббинит (Bobbinit), содержат в качестве добавок, ослабляющих их действие, средние соли металлов, каковы железный и медный купоросы.
Новая более сильная, растворимая в воде взрывчатая селитра приготовляется по .способу Рашига1 путем смешения мононитрофенол- и мононитрокрезолсульфокислот с чилийской селитрой. Эти смеси детонируют уже от бикфордова шнура, медленно горят на воздухе, но в случае применения забойки развивают значительно большую силу, не обнаруживая в то же время бризантного разрушительного действия родственных ни-тросоединений.
В Америке, особенно на тихоокеанском побережье, применяются взрывчатые селитры, содержащие н и т р о г л и ц е р и и2, под названием Judson Type Powder; их действие при содержании от 5 до 20% нитроглицерина близко к действию безопасных динамитов. В йастоящее время предложеиы подобные же смеси из калиевой селитры, нитроглицерина и древесного угля.
Comments Off
С 1650 г. и до настоящего времени дымный порох с незначительными отклонениями имеет следующий состав:
75% калиевой селитры, 15% угля, 10% серы.
До этого периода селитра входила в порох в значительно меньшем количестве. Состав самой первой, приводимой Марком Греком смеси требует поразительно близкого к современному соотношения частей, а именно: 6:2:1, и, собственно говоря, непонятно, почему тогдашние пороходелы не пользовались этим соотношением для своих смесей, имевших гораздо худший состав.
В настоящее время составы смесей в зависимости от целей применения также в большей или меньшей степени отличаются друг от друга.
Отсюда видно, что выбор отдельных составов в большинстве случаев скорее произволен и не базируется на эмпирической основе, иначе соотношение отдельных составных частей не отошло бы так далеко от обычных норм, как это имеет место в отдельных государствах.
В то время как сера играет более второстепенную роль, характер дымного пороха определяется в основном углем. Наряду с этим характер пороха определяется содержанием селитры, от которого зависит скорость взрыва: смотря по происхождению угля и количеству селитры, можно изготовить либо легче воспламеняющийся, более взрывчатый, либо труднее воспламеняющийся порох; первая форма представляет собою охотничий порох, а вторая — военный и в частности орудийный порох. Секрет фабрикации пороха заключается не столько в химической стороне дела, сколько в механической; пригодность и работоспособность дымного пороха зависят не только от соотношения составных частей, но и в весьма значительной степени от их тщательного измельчения и тщательного смешения; не менее важно также равномерное уплотнение пороха в форме пороховых зерен. Нет ничего удивительного в том, что опыт столетий способствовал усовершенствованию качеств дымного пороха, и современный процесс его изготовления должен считаться самым продолжительным по сравнению с теми, какие знает до настоящего времени взрывная техника.
Comments Off