MỞ ĐẦU Ngày nay việc sử dụng các loại thuốc gợi nổ dùng trong công nghệ Quân sự là nhiệm vụ quan trọng của nhiều Quốc gia. Phân tích chính xác các thành phần trong các loại thuốc gợi nổ là yêu cầu không thể thiếu đối với tất cả các lĩnh vực trong nền kinh tế nói chung và Quốc phòng nói riêng. Hầu hết tất cả các loại hoả cụ phục vụ cho nền kinh tế và Quân sự đều có nguyên lý chung là sử dụng các loại thuốc gợi nổ (thuốc nổ sơ cấp) để nhận xung lượng ban đầu chuyển hoá thành phản ứng nổ để mồi nổ các loại thuốc nổ phá (thuốc nổ thứ cấp). Trong các loại thuốc gợi nổ đó chì azotua hay còn gọi là chì azit được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các loại kíp nổ trên toàn thế giới.
Ưu điểm của loại thuốc này là có độ nhạy với ma sát, ngọn lửa vừa phải đảm bảo an toàn trong sản xuất và sử dụng đồng thời nó có gia tốc biến đổi nổ lớn gấp nhiều lần các loại thuốc gợi nổ khác nên dễ dàng kích nổ thuốc nổ thứ cấp. Tuỳ theo từng mục đích sử dụng cho dân dụng hay quân sự mà hiện nay loại thuốc này trên thế giới có 3 dạng chính được sử dụng phổ biến như sau: Chì azotua kết tinh, chì azotua hồ tinh, chì azotua poly vinyl ancol. Việc phân tích đánh giá chính xác chất lượng của chúng có ý nghĩa quan trọng đặc biệt là trong lĩnh vực Quân sự. Hiện nay tại Công ty Hóa chất 21-Bộ Quốc phòng đang sản xuất loại thuốc này dùng cho các loại hỏa cụ, việc đánh giá chất lượng sản phẩm sử dụng chủ yếu phương pháp chuẩn độ thể tích để xác định hàm lượng chì trong thuốc.
Vì vậy việc nghiên cứu khảo sát lại quy trình phân tích cũ và nghiên cứu phương pháp phân tích mới bằng phương pháp công cụ là việc làm cần thiết. Xuất phát từ thực tế, nội dung của luận văn này đề cập đến việc nghiên cứu khảo sát lại quy trình phân tích chì bằng phương pháp chuẩn độ thể tích và nghiên cứu xác định hàm lượng chì bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) trong thuốc gợi nổ chì azotua sản xuất tại Công ty Hoá chất 21 làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng loại thuốc này trước khi nhồi nén vào các loại hoả cụ dùng cho Quân sự nói riêng và nền kinh tế Quốc dân nói chung. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về thuốc gợi nổ (thuốc nổ sơ cấp) 1.
Đặc điểm chung của thuốc gợi nổ Thuốc gợi nổ (TGN) là loại chất nổ có độ nhạy rất cao, dễ dàng bị gây nổ bằng các xung lượng kích thích đơn giản có cường độ nhỏ như: va đập, đâm chọc, ma sát, tia lửa, dòng điện. các thực nghiệm đã cho biết độ nhạy với va đập của TGN cao hơn thuốc nổ phá (TNP) khoảng 20 đến 30 lần. Khác với các nhóm thuốc nổ khác, TGN cháy không ổn định và quá trình cháy nhanh chóng chuyển sang nổ. Ở áp suất thấp, tốc độ cháy của TGN cũng rất lớn; khi áp suất tăng, tốc độ cháy tăng vọt theo và đạt giá trị mà tại đó quá trình cháy là một quá trình không ổn định [2].
Biến hóa cơ bản của TGN là nổ; trong trường hợp lượng TGN quá nhỏ hoặc khi hỗn hợp TGN với một số chất khác thì chỉ có thể xảy ra biến hóa cháy mà không nổ. Khi đốt trong không khí, TGN rất dễ bén lửa, tốc độ cháy tăng nhanh, biến hóa cháy diễn ra không ổn định nhanh chóng chuyển thành nổ. Đối với TNP (thuốc nổ thứ cấp) thì chỉ trong những điều kiện nhất định cháy mới chuyển thành nổ (cháy một lượng lớn hoặc cháy trong thể tích kín). Gia tốc biến đổi nổ của TGN lớn hơn nhiều so với thuốc nổ, khi nổ nhanh chóng đạt trạng thái nổ ổn định.
Nhưng tốc độ ổn định của TGN nhỏ hơn nhiều so với thuốc nổ nên độ mạnh của TGN kém hơn thuốc nổ phá. Sự biến thiên tốc độ nổ của TGN và TNP được biểu diễn trên đồ thị hình 1.1: Đồ thị tốc độ nổ của chất nổ 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com t1 - Thời gian tăng tốc độ của TGN t2 - Thời gian tăng tốc của TNP D1 - Tốc độ nổ ổn định của TGN D2 - Tốc độ nổ ổn định của TNP Đặc trưng năng lượng nổ của TGN tính theo đơn vị khối lượng nhỏ hơn so với TNP và thuốc phóng, nhưng tính theo đơn vị thể tích thì ngược lại vì khối lượng riêng của TGN lớn hơn nhiều so với TNP và thuốc phóng. Đặc trưng quan trọng của TGN là khả năng mồi nổ của nó đối với các chất nổ khác. Khả năng mồi nổ được đánh giá bằng lượng TGN giới hạn.
Lượng TGN giới hạn là lượng TGN nhỏ nhất đủ để gây nổ hoàn toàn một gam chất nổ khác trong điều kiện nhất định. Lượng TGN giới hạn càng nhỏ thì khả năng mồi nổ càng lớn và ngược lại. Do gia tốc biến đổi nổ của TGN lớn hơn nhiều so với các loại thuốc nổ khác nên mật độ năng lượng được tạo ra trong một thời gian ngắn, đủ để gây nổ cho chất nổ khác. Như vậy, có thể thấy rằng gia tốc biến đổi nổ càng lớn thì khả năng mồi càng cao.
Khả năng mồi của thuốc nổ phụ thuộc vào các yếu tố: + Dạng xung lượng kích thích ban đầu: Nếu dạng xung lượng kích thích ban đầu phù hợp với độ nhạy cao nhất của TGN thì khả năng mồi theo dạng xung lượng đó sẽ cao. + Cường độ của xung lượng kích thích ban đầu: Cường độ của xung lượng kích thích ban đầu càng lớn thì khả năng mồi càng cao. + Mật độ của TGN: Mật độ của TGN càng lớn thì gia tốc biến đổi càng lớn, tốc độ nổ ổn định cao, khả năng mồi càng mạnh. + Nhiệt độ ban đầu của liều TGN: Nhiệt độ ban đầu của liều TGN càng cao thì độ nhạy của nó càng tăng nên khi nổ gia tốc biến đổi nổ lớn, khả năng mồi càng cao.
+ Vỏ bọc: Nếu TGN có vỏ bọc thì khi nổ năng lượng nổ ít bị phân tán 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ra xung quanh mà chủ yếu tập trung theo hướng đã định làm cho tốc độ lan truyền nổ tăng, gia tốc biến đổi nổ lớn, khả năng mồi nổ cao. Phân loại thuốc gợi nổ Tùy theo công dụng, bản chất, cấu trúc, thành phần hóa học của TGN mà có nhiều cách phân loại [5]. Phân loại theo công dụng Chia 2 nhóm: TGN cháy - kích thích quá trình cháy, TGN nổ - kích thích quá trình nổ. Ví dụ: chì azotua có gia tốc biến đổi nổ lớn nên chỉ dùng để mồi nổ trong các loại kíp nổ, không dùng để mồi cháy vì có thể chuyển quá trình cháy thành quá trình nổ; trong khi đó thủy ngân phuminat có thể dùng để mồi nổ trong các loại kíp nổ và mồi cháy trong các loại hạt lửa.
Phân loại theo thành phần Theo thành phần, TGN được chia thành 2 loại: a. TGN đơn: là loại TGN chỉ có một thành phần. Ví dụ: Thủy ngân phuminat - Hg(ONC)2 ; chì azotua - Pb(N3)2, chì stipnat - C6H(NO2)3O2Pb. TGN hỗn hợp: Là loại TGN có từ hai thành phần trở lên, trong đó ít nhất một thành phần là TGN, các thành phần còn lại có thể là TGN hoặc chất không nổ.
Ví dụ: + Hỗn hợp nhồi trong kíp đâm chọc có thành phần như sau [28]: Chì stipnat- C6H(NO2)3O2Pb : 50% Bari nitrat - Ba(NO3)2 : 20% Antimon trisunphua - Sb2S3 : 25% Tetrazen- C2H8N10O : 5% + Hỗn hợp nhồi trong hạt lửa va đập có thành phần như sau: Thủy ngân phuminat - Hg(ONC)2 : 25% Kali clorát - KClO3 : 37,5% Antimon sunphua - Sb2S3 : 37,5% 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phân loại theo bản chất, cấu trúc hóa học của từng chất Theo bản chất cấu trúc hóa học, TGN được chia thành các nhóm sau: a. Muối kim loại nặng của axit phuminic, đại diện quan trọng nhất là thủy ngân phuminat - Hg(ONC)2. Muối kim loại nặng của axit hydrazoic, đại diện quan trọng nhất là chì azotua hay chì azit - Pb(N3)2.
Muối kim loại nặng của axít stipnic, đại diện quan trọng là chì stipnat - C6H(NO2)3O2Pb. Dẫn xuất của aminoguanidine, đại diện quan trọng là tetrazen - C2H8ON10. Hợp chất diazo, với đại diện quan trọng là diazo dinitro phenol (DDNP) - C6H2(NO2)2N2O. Một số hợp chất khác (CuC2.
Thực tế sử dụng nhiều 4 nhóm đầu, trong đó thủy ngân phuminat chủ yếu dùng để mồi cháy; chì azotua được dùng để mồi nổ; chì stipnat chủ yếu để làm TGN phụ trợ (nó tiếp nhận xung nhiệt rất nhạy, nhưng năng lượng mồi nổ nhỏ); tetrazene cũng chủ yếu làm TGN phụ trợ (tăng nhạy cho các TGN hỗn hợp). Công dụng của TGN TGN có độ nhạy cao, khả năng mồi nổ tốt nhưng uy lực kém, bởi vậy TGN được sử dụng ở dạng đơn hoặc hỗn hợp để nhồi vào các phương tiện mồi cháy, kích nổ như: hạt lửa, nụ xùy, kíp nổ. Trên thực tế các TGN được sử dụng phổ biến là: thủy ngân phuminat, chì azit, chì stipnat, tetrazen và một số hỗn hợp (hỗn hợp va đập, hỗn hợp đâm chọc). 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Giới thiệu về chì azotua 1. Giới thiệu chung Chì azotua hay chì azit (tên quốc tế là Lead azide) có công thức phân tử: Pb(N3)2. Khối lượng phân tử: 291,26. Công thức cấu tạo của chì azotua theo F.D Miler có dạng [24]: [N=N=N]-Pb++[N=N=N]- N N Theo A.
Gost công thức cấu tạo có dang [7]: N- Pb-N N N Chì azotua được tìm ra từ năm 1890 nhưng đến năm 1907 mới được sử dụng nhồi vào kíp nổ, cho đến nay nó là loại TGN được sử dụng rất phổ biến. Hình dạng kết tinh của chì azotua hồ tinh và chì azotua PVA được trình bày trong hình 1. Hình dạng tinh thể Hình 1. Hình dạng tinh thể chì azotua PVA chì azotua hồ tinh 1.
Tính chất lý học Chì azotua là chất kết tinh màu trắng, tồn tại ở 2 dạng thù hình: dạng có dạng hình kim (mật độ đạt 4,68 g/cm2 rất nhạy nên trong quá trình sản xuất người ta mong muốn không tạo ra dạng ); dạng có dạng hình trụ ngắn (mật độ 4,87 g/cm2). Tuỳ thuộc vào điều kiện kết tinh mà hạt thuốc có dạng hình kim hoặc trụ ngắn. Ở dạng nguyên chất rất khó nén, nếu thuần hoá thì dễ dàng nén đến mật độ 3,0 - 4,0 g/cm3. Chì azotua có tính độc nhẹ, ít hút ẩm, khi bị ẩm tính chất nổ cháy vẫn không thay đổi [7] [24].
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.