Неорганические соли в качестве компонентов пиротехнических составов

 

Неорганические соли в пиротехнике могут играть роль окислителей, горючих или сообщающих окраску пламени веществ. Для рассмотрения, как пример, приведем важнейшие из них и конкретно укажем их назначение.

 

Окислители

Смесь горючего с окислителем является основой всякого пиротехнического состава.

Сгорание горючих веществ на воздухе протекает обычно медленнее, чем сгорание их за счет кислорода окислителя, и поэтому смеси, не содержащие в себе окислителя, используются пиротехниками реже, чем составы с окислителями [5].

Кроме кислородных соединений, в качестве окислителей используются иногда и вещества, не содержащие в себе кислорода [5].

Окислителями могут быть и простые вещества – неметаллы, находящиеся при обычных условиях в твердом состоянии [5].

Так, в форме горения могут протекать реакции соединения между высококалорийными металлами (Mg, Al, Zr и др.) и такими неметаллами, как сера, фосфор, а также азот, углерод и бор [1]. Однако использование реакций такого типа ограничено. В некоторых многокомпонентных осветительных и зажигательных составах используется реакция [5]:

 

2Al+3S = Al₂S₃+140 ккал (582 кДж),(1.1)

 

что соответствует выделению 0,9 ккал (3,75 кДж) на 1 г смеси [5].

Из сложных веществ в качестве окислителей могут быть использованы только те, для разложения которых с выделением кислорода, галогенов или серы требуется значительно меньше тепла, чем выделяющееся при окислении горючего. Исключением является тот случай, когда образуется взвесь тонкодисперсного порошка горючего в воздухе [5].

В специальных пиротехнических смесях окислителями могут служить галогениды, а также сульфиды и нитриды малоактивных металлов (меди, свинца и др.). Соединение магния или алюминия с азотом протекает с выделением вполне ощутимого количества тепла [5]:

 

3Mg+N₂ = Mg₃N₂+115 ккал (482кДж),(1.2)

 

что соответствует 1,14 ккал (4,76.кДж) на 1 г смеси реагирующих веществ [5].

Таким образом, весьма возможно, что способными к горению окажутся смеси Mg или Аl с некоторыми богатыми азотом органическими соединениями (например, гуанидином CN₃H₅). Также, очевидно, будут способны к горению и смеси Mg или Аl с комбинированным серно-азотным балансом, например смесь с тиомочавиной [5]:

 

(NH₂)₂C + S+4Mg = Mg₃N₂+MgS+2H₂(1.3)

 

Далее будут рассмотрены только те соединения, окислительное действие которых обуславливается содержащимся в них кислородом.

Легкость отщепления кислорода от молекул окислителей объясняется сравнительно малой прочностью непосредственной связи между кислородом и другими атомами, например, хлором, азотом [1].

По химическому составу окислители, применяемые в пиротехнике, можно разделить на следующие основные группы: 1) хлораты; 2) перхлораты; 3) нитраты; 4) окислы металлов [1].

Некоторые из окислителей одновременно служат и носителями цветности пиротехнического пламени. Они называются цветнопламенными окислителями. К ним принадлежат, например, хлорат бария и нитрат стронция.

 

Хлораты

Хлораты представляют собой соли хлорноватой кислоты HClO₃.

Хлорноватая кислота соединение неустойчивое, быстро разлагается; при разложении ее выделяется газ ClO₂ (двуокись хлора), который на воздухе поджигает такие вещества, как хлопок, бумага, дерево [3].

Хлорноватая кислота с различными металлами образует соли. В пиротехнике применяются, главным образом, хлорноватокислый калий KClO₃ и хлорноватокислый барий Ba(ClO₃)₂·H₂O, реже применяется хлорноватокислый натрий NaClO₃, отличающийся сравнительно большой гигроскопичностью[3].

Все хлораты разлагаются, выделяя тепло и свободный кислород.

Хлорноватокислый калий (бертолетова соль) KClO₃ (молекулярный вес 122,56) впервые был получен ученым Бертолле, по имени которого и называется [3].

Хлорат калия получается хлорированием извести с последующим обменным разложением хлорноватокислого кальция с солями калия по уравнениям [3]:

 

6Ca(OH)₂ + 6Cl₂ = Ca(ClO₃)₂ + 5CaCl₂ + 6H₂O,(1.4)

Ca(ClO₃)₂, + 2KCl = CaCl₂ + 2KClO₃.(1.5)

 

Полученный таким образом хлорноватокислый калий в случае надобности может быть очищен перекристаллизацией из горячей воды [3].

Хлорат калия с трудом растворяется в воде при низких температурах; при охлаждении горячего концентрированного раствора хлорат калия выкристаллизовывается. По внешнему виду он представляет собой мелкие белые ромбические кристаллы. Температура плавления 357,1°С, температура разложения 364°С. При этой температуре хлорат калия разлагается сравнительно медленно, часть кислорода, которая выделяется при разложении KСlO₃, окисляет оставшийся неразложившимся KСlO₃ в соединение KСlO₄ (хлорнокислый калий) по уравнению [3]:

 

4KClO₃ = 3KClO₄ + KCl + Q,(1.6)

 

где Q – тепло, выделяющееся при разложении [3].

В присутствии примесей, играющих роль катализаторов разложения (например, некоторые окислы металлов, песок, стекло и др.), или веществ, способных легко окисляться (горючих), хлорат калия разлагается очень энергично; реакция идет с выделением большого количества кислорода по уравнению [3]:

 

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ + Q.(1.7)

 

Реакция разложения хлората калия экзотермична.

В присутствии примесей хлорат калия разлагается настолько энергично, что иногда вызывает взрыв. Смесь бертолетовой соли с горючими веществами легко воспламеняется от действия небольшого количества концентрированной серной кислоты. Это явление объясняется тем, что при действии серной кислоты на бертолетову соль выделяется свободная хлорноватая кислота, которая разлагается с образованием двуокиси хлора. Последняя, как указано выше, обладает свойством зажигать горючие вещества [3].

Реакцию образования ClO₂ можно представить уравнениями [3]:

 

2KClO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2HClO₃,(1.8)

3HClO₃ = 2ClO₂ + HClO₄ + H₂O.(1.9)

 

Эта реакция используется в пиротехнике для воспламенения некоторых составов.

Хлорат калия в чистом виде негигроскопичен. Однако примеси, в частности, хлористого кальция, вызывают некоторую его гигроскопичность[2].

Хлорат калия применяется в пиротехнике в качестве окислителя, главным образом, в цветнопламенных составах. Составы с бертолетовой солью очень чувствительны к механическим воздействиям. Поэтому работа с такими составами требует осторожности, чистоты и аккуратности [2].

Хлорноватокислый барий Ва(СlО₃)₂·Н₂О (молекулярный вес 322,29) получается из природного минерала витерита действием на него хлора при нагревании (может быть также получен электролизом из насыщенного при 75°С раствора хлористого бария BaCl₂) [3].

Хлорат бария растворяется в воде, нерастворим в спирте, кристаллизуется в прозрачные призматические кристаллы, при температуре 300 – 310°C разлагается, в сухом виде при нагревании до более высокой температуры взрывает [3].

Реакция разложения хлората бария проходит аналогично разложению хлората калия по уравнению [3]:

 

Ba(ClO₃)₂ = BaCl₂ + 3O₂ + Q.(1.10)

 

В смеси с горючими хлорат бария дает энергичную вспышку; составы с хлоратом бария чувствительны к механическим воздействиям [3].

Пламя, образуемое составами с хлоратом бария, имеет ярко-зеленую окраску. Следовательно, хлорат бария в составах является одновременно окислителем и носителем цветности.

Хлорат бария применяется, главным образом, для составов зеленого огня. При работе с ним следует применять те же меры предосторожности, что и при работах с хлоратом калия [2].

 

Перхлораты

Перхлораты – соли хлорной кислоты HClO₄. Хлорная кислота в свободном состоянии чрезвычайно нестойка: на воздухе дымит, легко взрывает в присутствии горючих веществ, воспламеняет бумагу, дерево. Водный раствор ее безопасен [6].

Соли хлорной кислоты – перхлораты – более стойки, чем хлораты. Это объясняется тем, что реакция разложения перхлоратов происходит с поглощением тепла. В пиротехнике применяется перхлорат калия [6].

Перхлорат калия (или хлорнокислый калий) KClO₄ (молекулярный вес 138,56) представляет собой белый кристаллический порошок, слабо растворяющийся в воде и негигроскопичный. При температуре 420°С начинает разлагаться по уравнению [6]:

 

4KClO₄ = 2KClO₃ + 2KCl + 5O₂.(1.11)

 

При более энергичном нагревании или в смеси с горючими веществами разложение перхлората калия идет с образованием хлористого калия и кислорода по уравнению [6]:

 

KClO₄ = KCl + 2O₂ - Q,(1.12)

 

где Q – количество тепла, требуемое для разложения перхлората, равно 7,8 кг-кал. [6].

Составы с перхлоратом менее чувствительны к механическим воздействиям, чем составы с хлоратами [2].

Перхлорат калия применяется в качестве окислителя; он дает более спокойное горение, чем хлорат калия. Работа с ним требует тех же мер предосторожности, что и с хлоратами. Перхлоратные составы обладают чувствительностью к трению и удару, хотя и в меньшей степени, чем хлоратные. Высокая стоимость перхлората калия ограничивает его применение [2].

 

Нитраты

Нитраты представляют собой соли азотной кислоты. Азотная кислота – очень важный для техники продукт; она применяется во многих отраслях химической промышленности. Действием азотной кислоты на некоторые органические продукты получаются нитропроизводные, служащие для приготовления взрывчатых веществ, красителей и др. [3].

Все нитраты являются хорошими окислителями; они легко отдают свой кислород, выделяя азот, различные его окислы, или аммиак (в зависимости от условий реакции). Нитраты более стойки в химическом отношении, чем хлораты, но также образуют с горючими веществами легко воспламеняющиеся смеси [3].

В пиротехнике большей частью применяются нитраты калия, бария, стронция, реже – натрия.

Разложение нитратов происходит с поглощением тепла [3].

Нитрат калия или калиевая селитра KNO₃ (молекулярный вес 101,1) образуется в почве при гниении органических соединений [3].

Технический нитрат калия можно получить реакцией обменного разложения нитрата натрия и хлористого калия или из синтетической азотной кислоты [3].

Нитрат калия – белый порошок или бесцветные кристаллы ромбической системы; легко растворим в воде. Температура плавления 337°С, температура разложения 400°С [3].

Нитрат калия разлагается с выделением части содержащегося в нем кислорода по уравнению [3]:

 

4KNO₃ = 2K₂O + 2N₂ + 5O₂.(1.13)

 

Таким образом, нитрат калия содержит 39,6% активного кислорода, а общего кислорода 47,5%. Выделяющийся кислород используется на окисление горючих в составах. Обычно нитрат калия содержит примеси нитрата натрия, хлористых калия и натрия, которые в сильной степени повышают его гигроскопичность. Поэтому в нитрате калия, применяемом в пиротехнике, чистого продукта должно быть не меньше 99,0% [3].

Калиевая селитра применяется в качестве окислителя во многих пиротехнических составах. Вследствие сравнительно большей стойкости нитратов составы с ними обладают меньшей чувствительностью к механическим воздействиям, чем хлоратные, и дают возможность при соответствующих мерах предосторожности легче механизировать производственные процессы, чем в случае применения хлоратов [3].

Нитрат натрия, или натриевая селитра NaNO₃ (молекулярный вес 85) образуется в природе так же, как и калиевая селитра. Природные месторождения находятся в Чили и Перу, отчего нитрат натрия часто называют чилийской селитрой. В России добывается на Кавказе [3].

Нитрат натрия – бесцветные кубические кристаллы; после измельчения они имеют вид белого порошка [3].

Натриевая селитра значительно дешевле, чем калиевая, однако нитрат натрия хорошо растворим в воде и очень гигроскопичен, поэтому им нельзя заменить нитрат калия при производстве пороха [3].

Нитрат натрия разлагается аналогично нитрату калия по уравнению [3]:

 

4NaNO₃ = 2Na₂O +5О₂+2N₂.(1.14)

 

Натриевая селитра в смесях с горючими окрашивает пламя в желтый цвет и могла бы применяться в пиротехнике в качестве цветнопламенного окислителя, однако этому препятствует большая ее гигроскопичность [2].

Нитрат бария Ba(NO₃)₂, (молекулярный вес 261,39) получается при реакции обменного разложения между хлористым барием в растворе и нитратом натрия при 80-90 °С; представляет собой бесцветные октаэдрические кристаллы, превращающиеся при измельчении в белый порошок; в воде мало растворим, негигроскопичен; температура плавления 593°С. При более высокой температуре разлагается, выделяя кислород, по уравнению [3]:

 

2Ba(NO₃)₂ = 2BaO + 2N₂ + 5O₂.(1.15)

 

При этой реакции поглощается тепло.

При горении смесей нитрата бария с горючими пламя окрашивается в зеленый цвет.

Нитрат бария служит окислителем во многих пиротехнических, особенно осветительных составах. Составы с нитратом бария значительно менее чувствительны, чем с окислителями, указанными выше. В некоторых случаях азотнокислый барий применяется в составах в смеси с другими, более активно действующими окислителями [2].

Нитрат стронция Sr(NO₃)₂ (молекулярный вес 211,62) цветнопламенный окислитель, окрашивающий пламя в густой и яркий красный цвет. Он очень гигроскопичен, к тому же различные примеси увеличивают его гигроскопичность, поэтому в пиротехнике он применяется сравнительно мало [3].

Нитрат стронция – белое кристаллическое вещество с температурой плавления 645°С [3].

 

Окислители других групп

В пиротехнике можно использовать окисляющее действие также и некоторых солей – марганцевокалиевой и двухромовокислых.

Марганцевокалиевая соль KMnO₄ – калиевая соль марганцевой кислоты HMnO₄ [2].

Марганцевокалиевая соль или перманганат калия легко разлагается, выделяя кислород, а потому используется в качестве окислителя. При нагревании сухая KMnO₄ разлагается по уравнению [2]:

 

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂,(1.16)

 

а при нагревании до 700-750°С разлагается и марганцевистокалиевая соль - манганат калия K₂MnO₄, также выделяя кислород [2].

Перманганат калия разлагается с выделением различных продуктов реакции и разного количества кислорода в зависимости от того, в кислой или щелочной среде протекает реакция [2].

Реакция в щелочной среде протекает сначала с выделением марганцевистокалиевой соли, которая затем разлагается, давая двуокись марганца и кислород, т. е. по уравнениям [2]:

 

2KMnO₄ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + H₂O + (О)(1.17)

2K₂MnO₄ + 2H₂O → 2MnO₂ + 4KOH + (2О)(1.18)

^{_________________________________________________________}

2KMnO₄ + H₂O → 2MnO₂ + 2KOH + 3(О)(1.19)

 

В кислой среде реакция проходит с образованием свободной марганцевой кислоты, которая разлагается, выделяя кислород. Реакции можно выразить уравнениями [2]:

 

2KMnO₄ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2HMnO₄(1.20)

2HMnO₄ + 2H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 3H₂O + 5(О)(1.21)

^{_________________________________________________________________}

2КМnO₄ + 3H₂SO₄ = MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O+ 5(O) (1.22)

Таким образом, 2 моль марганцевокалиевой соли в кислой среде выделяют 5 атомов кислорода, а в щелочной среде - 3 атома.

Из двухромовокислых солей иногда применяют дихроматы натрия Na₂Cr₂O₇ и калия K₂Cr₂O₇, выделяющие кислород при действии минеральных кислот [2].

Эти соли получаются действием минеральных кислот на хромовокислые соли (например, Na₂CrO₄). Двухромовокислый калий называется также хромпиком. Исходным продуктом для получения двухромовокислых солей служит хромистый железняк FeCrO₄, который встречается в природе, например, в России на Урале [2].

Пиротехника может располагать большим количеством разнообразных окислителей. В зависимости от того, какие свойства должен иметь состав, можно применить окислитель той или иной группы.

 

1.2.1.5 Выбор пиротехнических окислителей

Окислитель должен быть твердым веществом с температурой плавления не ниже 50-60 °С и обладать следующими свойствами:

- содержать максимальное количество кислорода;

- легко отдавать кислород при горении состава;

- быть устойчивым в интервале температур от -60 °С до +60 °С и не разлагаться от действия воды;

- быть по возможности малогигроскопичным;

- не оказывать токсического действия на человеческий организм [5].

Однако иногда в составах применяются окислители, которые не обладают всеми перечисленными свойствами: например, NаNО₃ или NaClО₄ весьма гигроскопичны.

Особое внимание следует обращать на то, чтобы составы, изготовленные с применением выбранного окислителя, не были чрезмерно чувствительны к механическим импульсам и не обладали значительными взрывчатыми свойствами [5].

При выборе окислителя для пламенных составов следует учитывать интенсивность излучения продуктов распада окислителя в различных частях спектра. В составах сигнальных огней нельзя употреблять окислители, которые изменяли бы окраску пламени, например, в составы красного, зеленого и синего огней нельзя вводить соли натрия [5].

Чрезвычайно важно также, чтобы окислитель обеспечивал требуемую скорость горения состава.

Свойства наиболее важных окислителей, используемых в пиротехнике, приведены в таблице 1.1 [1].

 

Таблица 1.1 Свойства наиболее важных пиротехнических окислителей

Наименование окислителя	Формула	Моле-куляр-ный вес	Теплота образо-вания, кал	Темпера-тура плавле-ния t пл, °С	Температура разложения t разл, °С	Примечание
Хлорат калия	KClO3	122,56	89,6	357	364
Хлорат бария	Ba(ClO3)2·H2O	322,29	173,9	—	300
Хлорат натрия	NaClO3	106,46	82,3	255	350	Гигроско-пичен
Перхлорат калия	KClO4	138,56	112,0	610	420	Плавится с разложением
Перхлорат бария	Ba(ClO4)2	336,29	210,2	505	—
Нитрат калия	KNO3	101,10	118,8	337	400
Нитрат натрия	NaNO3	85,00	112,1	312	—	Гигроско-пичен
Нитрат бария	Ba(NO3)2	261,39	238,2	593	выше t пл
Нитрат стронция	Sr(NO3)2	211,62	234,4	645	—	Гигроско-пичен
Перекись бария	BaO2	169,37	151,7	—	795
Двуокись марганца	MnO2	86,93	125,4	плавится с разложением при 530°С
Перманганат калия	KMnO4	158,03	194,2	—	200

 

1.2.2 Горючие вещества

К неорганическим горючим в виде солей, применяемым в пиротехнике, принадлежат сернистые соединения сурьмы и мышьяка [2].

Сернистая сурьма, или антимоний Sb₂S₃ (молекулярный вес 339,8) отличается сильной восстановительной способностью. В смеси с окислителями, например с бертолетовой солью, сернистая сурьма взрывает от незначительных внешних воздействий [2].

Антимоний – темно-серый порошок, применяется для составов, чувствительных к внешним воздействиям, например для терочных составов, воспламеняющихся от трения [2].

Антимоний встречается в природе в виде минерала – «сурьмяного блеска» Sb₂S₃. При горении антимоний превращается в сурьмянистый ангидрид с выделением сернистого газа. Реакция протекает по схеме [2]:

 

2Sb₂S₃ + 9O₂ = 2Sb₂O₃ + 6SO₂.(1.23)

 

1.2.3 Цветнопламенные добавки

Для окрашивания пламени в составы вводят соединения некоторых металлов. При высокой температуре, развиваемой при горении составов, соединения металлов частично или полностью диссоциируют и, перейдя в парообразное состояние, дают спектр излучения. Каждый металл дает спектр особого, характерного для него цвета [1].

В тех случаях, когда применяемые для окрашивания пламени соединения не участвуют в реакции горения пиротехнического состава, они называются цветнопламенными добавками [1].

Атомы натрия дают пламя желтого цвета; соединения стронция, цезия, рубидия и атомы лития дают пламя красного цвета (практически применяются только соединения стронция, применение остальных ограничено из-за высокой стоимости) [5].

Соединения бария и атомы таллия дают пламя зеленого цвета (практическое значение имеют лишь первые) [5].

Пламя синего цвета получается при свечении соединений меди, главным образом, монохлорида меди CuCl. Пламя розового цвета дают соединения кальция [5].

Щавелевокислый натрий, или оксалат натрия Na₂C₂O₄ (молекулярный вес 134) белое кристаллическое негигроскопичное и нерастворимое в воде вещество; дает желтое пламя; большей частью употребляется в хлоратных составах. Недостатком этой соли является ее ядовитость [5].

Дешевая соль натрия хлористый натрий (поваренная соль) NaCl не применяется в пиротехнике из-за большой гигроскопичности [5].

Криолит 3NaF•AlF₃ (молекулярный вес 125,97) представляет собой минерал, негигроскопичен, окрашивает пламя в желтый цвет [5].

Щавелевокислый стронций, или оксалат стронция SrC₂O₄ (молекулярный вес 175,6) представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета; он негигроскопичен и не растворяется в воде. Щавелевокислый стронций дает хорошую красную окраску пламени, но менее яркую, чем нитрат стронция [5].

Карбонат стронция SrCO₃ (молекулярный вес 147,6) нерастворим в воде, негигроскопичен, окрашивает пламя в красный цвет, но менее яркий, чем цвет пламени, получаемый от оксалата и нитрата стронция. Однако из-за сравнительной дешевизны он применяется в составах красного огня [5].

Карбонат бария BaCO₃ (молекулярный вес 197,4) прозрачные кристаллы, почти нерастворимые в воде. В хлоратных составах карбонат бария может быть использован для окраски пламени в зеленый цвет [5].

Для окраски пламени в синий цвет применяются некоторые соли меди, например, карбонат меди CuCO₃; он представляет собой светлозеленые кристаллы, нерастворимые в воде. В пиротехнике применяются также соединения меди, встречающиеся в природе: малахит CuCO₃·Cu(OH)₂, горная синь 2CuCO₃·Cu(OH)₂ и др.Медные соли ядовиты. Они применяются большей частью в составах, содержащих хлорат калия [5].

Одним из распространенных медных соединений является медный купорос CuSO₄, т. е. сернокислая медь. Эту соль нельзя применять в составах: она имеет кислую реакцию и в смеси с бертолетовой солью может вызвать самовоспламенение Медный купорос может быть использован только совместно с аммиаком, с которым CuSO₄ образует сложные соединения [5].

Для получения розового огня можно пользоваться солями кальция.

Карбонат кальция, или мел, CaCO₃, (молекулярный вес 100,0) образует природные залежи и является сравнительно дешевым продуктом. Иногда мелом заменяют более дорогие соли стронция; мел окрашивает пламя в розовый цвет [5].

Для усиления цвета пламени или для уменьшения температуры и скорости горения состава и для некоторых других целей могут применяться различные добавки к составам.

Иногда, чтобы получить густой и чистый цвет пламени, в составы добавляют хлористые соли или органические соединения, содержащие хлор. Их действие заключается в выделении свободного хлора при разложении этих соединений в условиях горения состава. Выделяющийся хлор может реагировать с окрашивающими пламя металлами с образованием их хлористоводородных солей, которые и улучшают окраску пламени. В качестве таких соединений неорганического происхождения могут выступать хлорид ртути (І), хлорид свинца (ІІ), хлорид аммония, а также металлические опилки для получения искрения при горении составов [5].

Хлорид ртути (І) или каломель Hg₂Cl₂ (молекулярный вес 472,1) - белый, мелкокристаллический порошок, очень ядовитый. На свету каломель разлагается, выделяя хлор, при этом соль сначала желтеет, а потом чернеет, поэтому ее следует хранить в посуде из темного стекла. Обычно каломель добавляется к сигнальным составам [5].

Хлорид свинца (ІІ) PbCl₂ менее опасен и менее дорог, чем каломель; хлорид свинца негигроскопичен, может употребляться в составах для улучшения цвета пламени [5].

Хлорид аммония или нашатырь NH₄Cl - белый кристаллический порошок, замедляющий горение составов, но значительно усиливающий густоту окраски пламени. Недостатком нашатыря является его гигроскопичность, препятствующая долгому хранению тех составов, в которые он входит [5].

Для получения искрения при горении составов в пиротехнике применяются железные, стальные, чугунные и другие металлические опилки. Раскаленные опилки выбрасываются из изделия и сгорают в воздухе. Цвет искр зависит от свойств металла. Стальные опилки дают белые искры, опилки цинка – голубые. Опилки легко подвергаются окислению, поэтому перед введением в состав рекомендуется их воронить, нагревая с льняным маслом [1].

Краткий обзор используемых в пиротехнике неорганических солей с указанием их функций в составе пиротехнических смесей приведен в Приложении А.

Таким образом, выбор компонентов пиротехнических составов зависит от ряда факторов:

- назначения пиротехнического изделия, окрашивания пламени и других требуемых пиротехнических эффектов;

- химической стабильного полученного состава;

- физико-химических свойств и чистоты применяемых соединений;

- стоимости используемых в пиротехнических смесях компонентов;

- требований техники безопасности.

 

 

 

2 Экспериментальная часть

 

В экспериментальной части курсовой работы поставлена задача изготовления пиротехнического состава на основе неорганических солей для проведения демонстрационного эксперимента в виде так называемого пиротехнического «фонтана».

Пиротехнические «фонтаны» представляют собой элементы фейерверков, выбрасывающие поток блестящих огненных искр. Изделия для получения «фонтанов» выполнены в виде неподвижных толстостенных картонных гильз с узким жерлом, заполненных быстрогорящими, динамическими составами (рис. 2.1) [7]. Обычно, их внутренний диаметр составляет от 10 до 50 мм при длине, не превышающей 16 калибров, а для крупных изделий − 10-12 калибров. Большие «фонтаны» дают более длинную и пышную огненную ленту, поэтому в старых источниках можно встретить описание даже 6-8 пудовых «фонтанов», гильзы которых для надёжности обматывали снаружи толстой бечевой.

 

Рисунок 2.1 Гильза для изготовления пиротехнического «фонтана»:

1 – гильза; 2 – слой просеянной глины; 3 – медленногорящая смесь;

4 – основной пиротехнический состав; 5 – слой дымного пороха;

 

Чаще всего для неподвижных «фонтанов», применяемых в сложных композициях (например, водопадов, каскадов или деревьев), используются гильзы калибром 17-20 мм и длиной 20-25 см, с диаметром «шейки» 4-5 мм (1/4 калибра).

Плотно насаженную гильзу (1) вначале запрессовывают набойником с полым каналом просеянной глиной (2) на высоту 0,5 калибра. Это делается во избежание прогорания жерла.

Для исключения разрыва шейки гильзы в начале воспламенения, особенно при использовании сильных составов, поверх глины на 1 калибр набивают медленногорящую смесь (3) типа мелкоискристых составов простого огня (табл. 2.1) [7]. Ещё лучше использовать насыпку из пороховой мякоти с измельчённым древесным углем 3:1 (состав 1452), который к тому же облегчает зажигание [7].

Составы для «фонтанов» бывают искристые и пламенные (табл. 2.1-2.5)

 

Таблица 2.1 Составы «фонтанов» простого искристого огня

Номер состава	Процентное соотношение компонентов состава, %
	KNO3	S	Уголь древесный мелкий	Уголь древесный крупный	Sb	Древесные опилки	Фарфор
1452	56	9	35
1453	50	9	41
1454	57	7	36
1455	66	5	29
1456	63	10	27
1457	61	12	27
1458	63	12	25
1459	67	25	8
1460	55	14		31
1461	22	22	56
1462	62	17	21
1463	63	18				19
1464	57	14	29
1465	60	15		25
1466	83	9	8
1467	49	27	18		6
1468	64	30	4		2
1469	55	9	9	27
1470	40	7	33	20
1471	55	9	9				27
1472	63	12	6	6			19

 

Таблица 2.2 Составы «фонтанов» бриллиантового огня

Номер состава	Процентное соотношение компонентов состава, %
	KNO3	S	Уголь древесный мелкий	Уголь древесный крупный	Железные опилки	KClO4	Сажа
1473	48	4	24		24
1474	56	20	4		20
1475	52	16	11		21
1476	45	7	8		40
1477	47	11	21		21
1478	49	8	8		35
1479	70	15	5		10
1480	42	7	7		44
1481	38	6	6		50
1482	17	11			72
1483	70	4	6		20
1484	54	15		19	12
1485	8	6	14		33	33	6
1486	58	12	13		18
1487	65	8	11		16
1488	61	13	8		18
1489	75		17		8
1490	62		15		23

 

Таблица 2.3 Составы «фонтанов» двойного красного огня

Номер состава	Процентное соотношение компонентов состава, %
	KNO3	KClO4	Sr(NO3)2	SrC2O4	S	Sb2S3	уголь древесный мелкий	сажа
1501	43	13	14		16	3	7	4
1502		65		11	22		2
1503	11	45		22	22
1504	67				16			17
1505	70				25		5

 

 

Таблица 2.4 Составы «фонтанов» двойного желтого огня

Номер состава	Процентное соотношение компонентов состава, %
	KNO3	KClO4	Na(NO3)2	NaC2O4	S	Sb2S3	уголь древесный мелкий
1507	17		54		12	14	3
1508		65		11	22		2
1509	69			4	15	8	4

 

Таблица 2.5 Составы «фонтанов» двойного голубого огня

Номер состава	Процентное соотношение компонентов состава, %
	KNO3	KClO4	S	Уголь древесный мелкий	Древесные опилки	Zn (опилки)	Малахит	Горная синь	Лак-тоза
1512		67	22					11
1513		38				57			5
1514	39			16		45
1515	42		29	4		25
1516	53			7		40
1517		63	26				11
1518		53	34					13
1519	50			6	6	38
1520	33			33		34

 

Запрессовывают фонтанные гильзы пи

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: