В качестве наиболее приемлемого пиротехнического состава для постановки демонстрационного эксперимента (пиротехнического «фонтана») был выбран состав № 1501 (табл. 2.3), включающий нитрат калия и перхлорат калия в качестве окислителей, нитрат стронция в качестве цветнопламенного окислителя, серу, сульфид сурьмы, древесный уголь и сажу в качестве горючих веществ.
3 Техника безопасности
Все работы с пиротехническими составами и изделиями очень опасны, так как легко может возникнуть взрыв, вспышка или пожар. Поэтому необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, которые обеспечивают безаварийность работ.
Для изготовления состава и снаряжения им пиротехнического изделия проводятся следующие операции:
1. подготовка компонентов (измельчение, сушка);
2. приготовление состава (смешение компонентов);
3. уплотнение и формование состава (прессованием или иным способом);
4. снаряжение им изделия.
Для нормального действия состава необходимо, чтобы компоненты его были тонко измельчены и равномерно смешаны. В хорошо изготовленном составе частицы компонентов обычно уже неразличимы простым глазом.
Уплотнением состава достигается замедление горения, уменьшение объема занимаемого им в изделии, и сообщение составу большой механической прочности. В большинстве изделии составы используются в уплотненном (спрессованном) виде.
Подготовка компонентов чаще всего неопасна, так как взятые в отдельности компоненты составов в большинстве случаев нечувствительны к механическим воздействиям (удару, трению) и не обладают взрывчатыми свойствами.
Однако этого нельзя сказать о горючих, рассеянных в воздухе в виде пыли. В некоторых случаях удар или трение могут вызвать воспламенение горючих. Исключением являются также окислители − перхлорат аммония, нитрат аммония и хлораты металлов, которые даже в чистом виде без горючих примесей при наличии мощного начального импульса могут дать взрыв.
Смеси окислителей с горючими, т. е. пиросоставы, чувствительны к механическим импульсам и при ударе или трении может возникнуть взрыв. Поэтому приготовление и прессование составов, как правило, являются опасными операциями.
Опасными операциями изготовления пиротехнических составов являются также сушка, прессование, набивка составов. При всех этих операциях составы подвергаются тепловым или механическим воздействиям, что может вызвать их вспышку.
Для предупреждения воспламенения состава необходимо строго придерживаться следующих основных правил:
- не допускать загрязнения компонентов;
- инструменты, соприкасающиеся с компонентами и готовым составом, должны изготовляться из материалов, не дающих искрения, − алюминия, бронзы, резины;
- не допускать скопления пыли компонентов;
- избегать ударов, толчков, трения и прочих механических воздействий на смеси и готовые составы;
- точно придерживаться указанной технологическим процессом рецептуры состава;
- носить предусмотренную спецодежду;
- не допускать накопления на рабочем месте составов и компонентов сверх установленных норм.
Необходимо принять все меры, чтобы устранить причины, повышающие чувствительность пиротехнических составов и вызывающие взрыв или вспышку.
Первым условием нормальной работы является тщательное изучение свойств тех веществ, с которыми приходится работать. Основываясь на этих свойствах, необходимо выработать правила для работы с каждым веществом.
При ручном смешивании составов, чувствительных к механическим воздействиям, посуда со смешиваемыми компонентами устанавливается за прочным металлическим щитом, имеющим смотровые стекла и прорезы для рук, а работающий помещается по другую сторону щита.
Порция смешиваемых компонентов ни в коем случае не должна превышать установленной нормы.
На рабочем месте для смешения составов не должны находиться лишние предметы; стены, потолок и пол должны быть гладкими, без щелей и легко поддаваться обмыванию (лучше всего пол покрывать линолеумом).
Пыль от составов, оседающую на поверхности всех предметов, находящихся на рабочем столе, необходимо систематически вытирать тряпками, смоченными водой или спиртом. Полное соблюдение чистоты в рабочих помещениях способствует безопасности работы.
Во время работы возле стола не должны находиться посторонние лица. Подход к нему разрешается лишь лицам, непосредственно выполняющим там работу. Двери в помещениях должны быть открытыми, чтобы в случае вспышки рабочий мог немедленно выйти в коридор и захлопнуть дверь за собой для локализации пожара.
Необходимо носить обувь с мягкими или резиновыми подошвами, чтобы подошвы не производили сильного трения о пол. Особую опасность вызывает обувь, подбитая железными гвоздями, которые могут дать искру от трения по каменному полу и воспламенить осевшую на нем пыль или просыпанный состав.
При эксплуатации пиротехнических изделий следует придерживаться следующих правил техники изделий:
- не допускается запускать изделия с рук или наклоняться над ними;
- не допускается направлять изделия на людей;
- не допускается подвергать изделия механическим воздействиям;
- не допускается запускать и хранить пиротехнические изделия вблизи от нагревательных и электроприборов и открытого огня;
- не допускается подходить к отказавшему изделию в течение 5 минут.
При изготовлении пироехнической смеси следует придерживаться соответствующих правил работы с реактивами, так как практически все используемые в пиротехнике вещества являются в той или иной степени токсичными для организма человека.
При попадании серы, нитрата калия, нитрата стронция, перхлората калия, перманганата калия в глаза может возникнуть механическое раздражение, переходящее в раздражение слизистой оболочки; первая помощь – промыть проточной водой.
При попадании на увлажненную кожу перманганата калия возможен химический ожог; первая помощь – промыть водой 5 минут, затем примочить 3% раствором перекиси водорода и ополоснуть водой.
При попадании внутрь вышеперечисленных веществ возможны случаи от легкого отравления до летального исхода в зависимости от характера вещества и его количества, принятого внутрь. Первая помощь – промыть желудок чистой водой и вызвать врача.
Выводы
В курсовой работе рассмотрены важнейшие неорганические соли и их применение в пиротехнической индустрии, технике и науке, теоретические обоснования зависимости цвета и мощности выбранного состава. На основании проведенного анализа источников литературы и выполнения экспериментальной части работы можно сделать следующие выводы:
- пиротехнический эффект зависит от точной навески компонентов и степени дисперсности частиц составов: чем меньше размер частиц, тем ярче и красочнее протекает реакция пиротехнического горения;
- важнейшим преимуществом пиротехнического «фонтана» является его безопасная демонстрация в помещениях, в том числе химических лабораториях;
- придание «фонтану» специфичности в окраске его огня можно достигнуть комбинированием компонентов (цветнопламенных добавок);
- наиболее рациональное применение «фонтана» в конце или в начале любого красочного представления;
- эффективность и красочность «фонтана», а также такие параметры, как время свечения и размер искр определяются свойствами используемых компонентов;
- оптимальный выбор «фонтана» зависит от химической природы веществ и условий их получения.
Данная курсовая работа является обобщенным материалом, определяющим основные области применения пиротехнических изделий, их классификацию, способы изготовления, а также меры предосторожности при работе с ними. Актуальность работы состоит в широком применении пиротехнических изделий в повседневной жизни: соблюдение требований техники безопасности при их изготовлении является гарантией избежания несчастных случаев при их использовании.
Список литературы
1. Фрейман А. А. Краткий курс пиротехники. М., Оборонгиз, 1940. – 148 с.
2. Андреев К. К. Термическое разложение и горение ВВ. М., «Наука», 1966, 2-е изд. – 256 с.
3. Демидов П. Г. Горение и свойства горючих веществ. М., Изд-во МКХ РСФСР, 1961. – 378 с.
4. Гетерогенное горение. Сб. статей. Перев. с англ. Под ред. В. А. Ильинского и И. Н. Садовского. М., «Мир», 1967. – 472 с.
5. Шидловский А. А. Основы пиротехники. М., «Машиностроение», 1973, 4-е изд. – 280 с.
6. Шумахер И. Перхлораты, их свойства, производство и применение. М., Химиздат, 1963. – 184 с
7. Чувурин A.B. Занимательная пиротехника: Фейерверк своими руками; В 2 ч. Ч.2 – X.: Основа, 2003. – 364 с.
Приложение А
Химические формулы.
Пиротехнические составы, используют огромное количество различных химических веществ. Здесь даны формулы большинства используемых химических веществ, а также краткое описание их использования в пиротехнике.
Некоторые химические вещества имеют переменный состав, следовательно, трудно определить их точную химическую формулу. Если химическая формула не известна, альтернативное название будет в квадратных скобках.
- Аммония хлорид [NH4Cl].
- Аммония дихромат [(NH4)Cr2O7].
- Аммония перхлорат [NH4ClO4],
- Сурьмы сульфид [Sb2S3].
- Бария карбонат [BaCO3].
- Бария хлорат [Ba(ClO3)2].
- Бария хлорид [BaCl2]
- Бария нитрат [Ba(NO3)2].
- Бентонит [NaAlSiO4].
- Бария сульфат [BaSO4].
- Борная кислота [H3ВО3].
- Кальция карбонат [CaCO3].
- Цезия алюмосульфат [CsAl(SO4)2].
- Цезия хлорид [CsCl].
- Меди карбонат [CuCO3·Сu(ОН)].
- Меди оксихлорид [3СuО·СuС12·4Н20] - [Cu4H8O7CI2].
- Меди сульфат [CuSO4].
- Калия карбонат [K2CO3].
- Калия хлорат [KClO3].