Спосіб одержання піротехнічного складу

Корисна модель належить до хімічної технології, зокрема, до технології виготовлення піротехнічних складів, і може бути використана при виробництві піротехнічних виробів. Піротехнічний ефект досягається в результаті хімічної реакції горіння. Горіння є реакцією з'єднання горючої речовини з окисником. Тому основою кожного піротехнічного складу є суміш окисника та горючої речовини. Активність такої суміші пояснюється хімічною взаємодією між окисником та горючою речовиною, і для забезпечення нормального процесу горіння необхідно знати кількісне співвідношення між компонентами піротехнічного складу. У піротехніці застосовуються суміші, що складаються з великої кількості різних компонентів, і оптимальне співвідношення між останніми визначається методом проб та помилок, шляхом змішування компонентів між собою у різних пропорціях. Потім одержані склади досліджують на створення піротехнічного ефекту, визначають швидкість горіння, вивчають продукти реакції горіння тощо. [А.Шидловский «Основы пиротехники», Оборон-ШЗ, М., 1943, с.42-51]. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю та результатом є спосіб одержання піротехнічного складу, що містить горючі речовини та окисники, який включає визначення процентного вмісту складових компонентів, подальшу підготовку останніх у вигляді сушіння, подрібнення, просіювання до змішування та пресування [А.А.Фрейман «Пиротехника», М., Оборониздат, 1940г., с.128-145]. Зазначений спосіб має значну трудомісткість, оскільки вимагає експериментального визначення процентного вмісту компонентів, що, у свою чергу, збільшує їх витрату. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення ефективності способу одержання піротехнічного складу за рахунок зниження трудомісткості його виготовлення та економної витрати компонентів. Поставлену задачу вирішують тим, що у способі одержання піротехнічного складу, який містить горючі речовини та окисники, що включає визначення процентного вмісту компонентів складу з подальшим сушінням, подрібненням, просіюванням, змішуванням та пресуванням, згідно з корисною моделлю, процентний вміст кожного з компонентів визначають за допомогою емпіричної залежності: для горючих речовин y ×r ×L an = n n , m де: an - процентний вміст горючих речовин у рівняннях реакцій окислення; y n - коефіцієнти при горючих речовинах у рівняннях реакцій окислення; rn - молекулярна маса горючих речовин, що беруть участь в реакціях окислення; для окисників x × l ×L aon = n n , m де: aon - процентний вміст окисників у рівняннях реакцій окислення; x n - коефіцієнти при окисниках у рівняннях реакцій окислення; ln - молекулярна маса кожного окисника, що бере участь в реакціях окислення; m - сумарна молекулярна маса окисників та горючих речовин лівої частини рівнянь реакцій окислення; L-100%; n - від 1 до ¥ . Наведені формули дозволяють точно визначити процентний вміст кожної горючої речовини та кожного окисника окремо, що входять до піротехнічного складу, незалежно від їх кількості. Це знижує витрату компонентів, що складають піротехнічний виріб, прискорює процес і зменшує трудомісткість виготовлення складу, оскільки не потребує проведення експериментів при підбиранні процентного складу горючих речовин та окисників. Крім того, підвищується якість піротехнічного складу за рахунок забезпечення повного згоряння (окислення) горючих складових через те, що спосіб дозволяє точно визначити необхідну кількість горючих речовин та окисників. Спосіб, що заявляється, здійснюють наступним чином. Попередньо обирають компоненти піротехнічного складу - горючі речовини та окисники. Потім складають хімічні реакції розкладу кожного з окисників, у процесі горіння яких виділяється кисень, необхідний для окислення горючих речовин. Складають реакції горіння кожної горючої речовини з використанням кисню, що виділяється при розкладі окисників, і зрівнюють коефіцієнти в атомів кисню в реакціях окислення та складають рівняння реакцій окислення всіх горючих речовин. За результатами складання реакцій окислення визначають за допомогою формул процентний вміст кожного з компонентів: для горючої речовини y ×r ×L an = n n , m для окисника x × l ×L aon = n n . m Одержані процентні співвідношення компонентів піротехнічного складу переводять у вагове співвідношення інгредієнтів і здійснюють їх відбір та зважування, а також технологічну підготовку: сушіння, подрібнення і просіювання. Потім підготовлений склад змішують і пресують. Запропонований спосіб виготовлення піротехнічного складу за рахунок точного розрахункового визначення процентного складу кожного із компонентів при будь-якій їх кількості дає можливість знизити трудомісткість, оскільки підбір компонентів здійснюється не методом «проб та помилок», зменшити витрату складових компонентів і за рахунок цього підвищити економічність. Приклад Пропонується виготовити яскравий освітлювальний піротехнічний склад. До складу входять наступні компоненти: окисник: барій азотнокислий - Ва (NO3)2; горючі речовини: ідітол (фенол-формальдегідна смола - СФ-0112 А); магній - Mg; алюміній - Аl (згоряє за рахунок атмосферного повітря). Довільно задаємо змінні коефіцієнти майбутнього рівняння реакції горіння: у1=1; y2=30; у3=41; k1=1; k2=1; k3=0. За звичай вказані коефіцієнти обирають з урахуванням досвіду. З реакції розкладу окисника - барію азотнокислого Ва (NO3)2 обираємо коефіцієнти: Оа1=2,5 - відношення кількості молекул, що утворилися при розкладі окисника Ва (NO3)2, до кількості всіх молекул окисника, що розкладаються; О1=31 - відношення кількості молекул кисню, необхідних для окислення пального (ідітолу), до кількості молекул пального (ідітолу), вступаючого в реакцію; O2=0,5 - відношення кількості молекул кисню, необхідних для окислення пального (Mg), до кількості молекул пального (Mg), вступаючого в реакцію; O3=0,75 - відношення кількості молекул кисню, необхідних для окислення алюмінію (Аl), до кількості молекул Аl, вступаючого в реакцію; L1=261 - молекулярна маса окисника - барію азотнокислого Ва (NO3)2; r1=371 - молекулярна маса пального - ідітолу; r2=24 - молекулярна маса пального - магнію Mg; r3=26 - молекулярна маса пального - алюмінію А1. Визначаємо коефіцієнт при окиснику - барію азотнокислому в реакції окислення: x1 = (y1 × o1 × k 1 + y 2 × o 2 × k 2 + y 3 × o 3 × k 3 ) : Oa1 = = ( y1 × o1 × k1 + y 2 × o2 × k 2 ) : Oa1 = = (1 × 31 × 1 + 30 × 0,5 × 1) : 2,5 = 18; x 0 = y 1 × o1 × (1 - k 1) + y 2 × o2 × (1 - k 2 ) + + y 3 × o3 × (1 - k 3 ) = y 3 × o3 = 41 × 0,75 = 31. Далі знаходимо молекулярні маси: m - молекулярна маса лівої частини рівняння реакції окислення без урахування використання кисню повітря: m = x1 × l1 + y1 × r1 + y 2 × r2 + y 3 × r2 = 18 × 261 + 1× 730 + 30 × 24 + 41× 2 = 7424; m1 = молекулярна маса лівої частини рівняння реакції окислення з урахуванням використання кисню повітря (з негативним кисневим балансом): m1 = x 1 × l1 + y1 × r1 + y 2 × r2 + y 3 × r3 + x 0 × y 4 = = 18 × 261 + 1 × 730 + 30 × 24 + 41 × 26 + 30 × 2 × 15 = 8414 . Далі знаходимо процентний вміст кожного компонента піротехнічного складу без урахування використання атмосферного кисню при горінні: а) пальне: y × r × L 1 × 730 × 100 ідітол a1 = 1 1 = = 9,8 %; m 7424 y × r × L 30 × 24 × 100 магній a2 = 2 2 = = 10%; m 7424 y × r × L 30 × 24 × 100 алюміній a3 = 3 3 = = 15%; m 7424 б)окисник: x × e × 100 18 × 261× 100 барій азотнокислий a01 = 1 1 = = 65,2 %. m 7424 Визначаємо процентний вміст кожного компонента піротехнічного складу з урахуванням використання при горінні атмосферного кисню: а) окисників: барій азотнокислий a011 = x1 × e1 × L = 18 × 261× 100 = 57,5%; x 0 × e 0 × L 31× 2 × 16 × 100 = = 115 %; , m1 8414 б) горючих речовин: y × r × L 1 × 730 × 100 ідітол a11 = 1 1 = = 8,5%; m1 8414 a0 = магній a12 = y 2 × r2 × L 30 × 24 × 100 = = 8,5 %; m1 8414 y 3 × r3 × L 41× 26 ×100 = = 14%. m1 8414 Таким чином, одержують два піротехнічні склади: алюміній a13 = Ва(NO3) Mg Al Ідітол Кисен ь 2 І (без урахування кисню повітря) II (з урахуванням 65,2 57,5 10 15 8,5 14 9,8 8,5 11,5 кисню повітря) Згідно з певним процентним співвідношенням, підбирають компоненти піротехнічного складу у вагових частинах і проводять їх технологічну підготовку: сушіння, подрібнення та просівання і подальше змішування та пресування і, таким чином, одержують новий піротехнічний склад: яскравий освітлювальний виріб.