Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
26 Капли, пузырьки, твердые частицы в дисперсной смеси называют дисперсными частицами или дисперсной фазой, а окружающую сплошную фазу — дисперсионной средой.
2.2. Структура и структурные связи сыпучих промышленных взрывчатых веществ [1-4]
Состав и строение твердых дисперсных сред. Из возможных гетерогенных смесей ПВВ особое место занимают искусственно созданные твердые дисперсные смеси, в которых твердые частицы образуют по контактным поверхностям единый каскад (скелет). Такая структура обеспечивает определенную подвижность (текучесть) смеси в свободном насыпном состоянии под действием гравитационных сил. Вот почему подобную смесь еще называют — сыпучий материал или сыпучее тело.
В зависимости от среднего размера частиц d сыпучий материал может быть в следующих условных состояниях: пылевидном (d < 0,05 мм); порошкообразном (0,05 мм < d < 0,5 мм); мелкозернистом (0,5 мм < d < <5 мм); крупнозернистом (5 мм < d < 10 мм); кусковом (d > 10 мм). Особую группу составляют ультрадисперсные материалы с ориентировочными размерами частиц (10"6 -J- Ю-5) мм < d < Ю-3 мм.
Естественно, что в реальных производственных условиях сыпучие материалы, как правило, составляют полидисперсные системы твер-дьВс частиц.
Входящие в состав ПВВ сыпучие материалы получают в основном механическим измельчением твердых веществ (размол в мельницах или статическое сжатие со сдвигом); кристаллизацией из растворов и расплавов; выделением из суспензий и газовзвесей; электролизом из растворов и расплавов; термодиффузионным насыщением; термической диссоциацией газовых соединений и др. Впоследствии стали применять метод ударно-волнового воздействия. Прохождение ударных волн через кристаллы доводит домены до размеров <10 нм. Переход от ударного воздействия к детонационному превращению твердых тел приводит к дальнейшему уменьшению размеров частиц [1].
В самом общем случае скелет сыпучих ПВВ представляет сложный конгломерат компактно расположенных твердых дисперсных частиц, которые могут иметь различную природу, размеры, форму и ориентацию в пространстве. Частицы могут быть несвязанными между собой (несвязный сыпучий материал) или связанными (связный сыпучий материал), прочность связей которых, как правило, во много раз меньше прочности самих частиц.
В неуплотненном насыпном состоянии частицы контактируют лишь в отдельных точках или по поверхностям малых размеров, обра-
27 зуи пористую структуру, свободное пространство которой заполнено газообразными или частично жидкими веществами. Если пространство между частицами (поры или поровый объем) заполнено полностью газом (воздухом) или жидкостью, то такие твердые дисперсные среды называют двухфазными. В случае, когда поры заполнены газом и частично жидкостью, их называют трехфазными.
Под действием внешних силовых факторов происходит деформирование первоначальной структуры сыпучей среды, и дальнейшее поведение таких материальных систем определяется их сопротивлением происходящим при этом процессам уплотнения и упрочнения, когда весь объем материала или главная структурная его часть остается в твердом состоянии на всем протяжении силового воздействия. Такое поведение сыпучих материалов обусловлено совокупностью свойств структуры зернисто-пористого тела (твердого пористого тела) при различной степени их уплотнения.
С самого начала подчеркнем, что именно структура и структурные связи определяют физическую сущность механических процессов, связанных как с движением (течением) сыпучих материалов, так и с их способностью под действием давления достигать различной степени уплотнения и агломерирования (компактирования) дискретных частиц. Если ввести понятие «структурная механика сыпучих сред», то именно с этих позиций должны изучаться закономерности поведения сыпучих материалов, исходя из органической связи физико-механических свойств пористого тела с его структурой и ее изменениями в процессе деформирования.
Компоненты структуры. Твердая часть сыпучих ПВВ состоит из отдельных частиц и их агрегатов, зерен и обломков кристаллического или аморфного строения.
Элементы кристаллической структуры характеризуются пространственной периодичностью в расположении равновесных положений атомов. Правильное чередование атомов на одних и тех же расстояниях друг от друга повторяется для сколь угодно отдаленных атомов, т.е. существует дальний и ближний порядок упорядоченности. Основным признаком дальнего порядка является симметрия кристаллов.
В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек. Устойчивым состоянием (с минимальной внутренней энергией) твердых тел является кристаллическое состояние. Поэтому с термодинамической точки зрения аморфное тело находится в мета-стабильном состоянии. Это твердое состояние вещества характеризуется изотропией свойств и отсутствием точки плавления. При повышении температуры аморфное вещество размягчается и переходит в жидкое состояние постепенно. Эти особенности обусловлены отсутствием у веществ в аморфном состоянии строгой периодичности, присущей кристаллам в расположении атомов, ионов, молекул и их групп на
