§ 9. Прочие зажигательные вещества и смеси

Из простых веществ, кроме магния и фосфора, нашли применение в зажигательных средствах щелочные металлы — калий и особенно натрий.

Преимущество металлического натрия перед другими зажигательными веществами заключается в том, что он 'бурно реагирует с водой:

2Na+H20=2NaOH+H2+135 икал (56й кДж)

При известных условиях водород может образовать с воздухом гремучую смесь, при взрыве которой частицы горящего щелочного металла разбрасываются во все стороны и увеличивают число очагов пожара.

Недостатками щелочных металлов как зажигательных веществ являются:

1) малая плотность (натрия — 0,97; калия — 0,86) и

2) значительная инертность по отношению к сухому воздуху.

Щелочные металлы в сухом воздухе зажигаются с трудом и, даже загоревшись, легко потухают; температура горения щелочных металлов на воздухе невысока (не более 1000° С).

Щелочные металлы в зажигательных изделиях применяются исключительно в комбинации с другими веществами или составами: фосфором, жидкими нефтепродуктами, отвержденным горючим или термитом.

Технология снаряжения изделий металлическим натрием (или калием) несколько осложняется тем, что эти металлы во избежание их окисления во влажном воздухе хранят под слоем керосина.

Натрий плавится при 980 С, кипит при 877° С; калий плавится при 63° С, кипит при 762° С. Эвтектический сплав Na—К содержит 23% натрия. Это—жидкость, затвердевающая при 12,5° С.

В литературе описано много различных самовоспламеняющихся на воздухе веществ, которые при желании могут быть использованы в зажигательных средствах.

К ним, кроме белого фосфора, должны быть отнесены силаны, образующиеся при взаимодействии силицидов металлов (например Mg2Si) с соляной кислотой.

Аналогично этому бороводороды (бораны) получаются при взаимодействии боридов металлов (например, МgзВ2) с разбавленными кислотами.

К числу самовоопл вменяющихся веществ относят также алкилы многих металлов, например, диметилцинк, алкильные дериваты магния, алюминия и др. Еще более активными являются алкилы щелочных металлов.

К самовоспламеняющимся на воздухе материалам должны быть отнесены также пирофорные металлы. Металлы в пирофорном состоянии отличаются, кроме весьма тонкого измельчения, тем, что вследствие особого способа приготовления (восстановительная атмосфера) на их поверхности не имеется затрудняющей окисление оксидной пленки. Большинство металлов (кроме благородных) может быть тем или иным приемом получено в пирофорном состоянии.

§ 10. Методы испытания зажигательных составов

Передача тепла зажигаемому предмету осуществляется при горении состава как при помощи твердых или жидких раскаленных шлаков, так и непосредственным воздействием пламени. Суммарное количество тепла, переходящее от горящего состава к зажигаемому предмету, будет зависеть:

1) от средней разности между температурой шлаков и пламени зажигательного состава и температурой зажигаемого предмета АГ п;

2) от 'поверхности соприкосновения шлаков и пламени с зажигаемым предметом F;

3) от времени их соприкосновения t;

4) от коэффициента теплопередачи от продуктов горения состава к зажигаемому материалу К-

В некоторых случаях полезно выделить отдельно количество тепла Q', передающееся при помощи твердых или жидких шлаков, и количество тепла .Q", передающееся от пламени:

Q=Q'+Q" и Q=^'•ДГ„•/7'•^+/C//•Д^•^"/•r.

Обычно для составов, дающих при сгорании значительное количество шлаков, Q'>Q",т. е. 'большая доля тепла передается зажигаемому предмету шлаками, а не пламенем. Происходит это потому, чтоК'Ж"иt'>t".

Ввиду того, что коэффициент Кдля случая теплопередачи от продуктов горения зажигательных составов к дереву и другим зажигаемым материалам неизвестен, проведение тепловых расчетов на основании приведенных формул пока не представляется возможным.

Для оценки качества зажигательных составов и средств большое значение имеет также «тепловой напор», т. е. количество тепла, передающееся от состава к поджигаемому материалу в единицу времени. Очевидно, «тепловой напор» при горении термита будет значительно больше, чем, например, при горении отвержденного горючего.

Эффективность зажигательных составов может оцениваться по количеству тепла, отдаваемого 1 г состава при горении плоской поверхности какого-либо материала. При проведении эксперимента желательно, чтобы теплопроводность выбранного материала была близка к теплопроводности поджигаемых материалов (например, дерева).

Величина граммовой теплоотдачи состава будет, конечно, зависеть от условий испытания (от материала поверхности, навески состава, его расположения и др.); поэтому сравнивать можно только результаты, полученные при одних и тех же условиях.

Данные о теплоотдаче ряда спрессованных зажигательных составов и горючих веществ при сжигании их в открытой стальной чашке, помещенной в калориметр, приведены в табл. 15.8;

Таблица 15.8

Состав или вещество	Теплоотдача в стал ьной чашке	Теплота горения состава	Коэфицент полезного использова ния тепла	Состав или веществ	Теплоотдача в стальной чашечке	Теплота горения состава	Коэфициент полезного использования тепла
КNОз+Mg	о, 17	1,8	10	Fe2Оз+Аl	0,63	0,9	75
Ba(N03)2+Mg KC104+Mg	о,49 0,42	1,6 2,4	31 17	МgО2+Аl Магний .	0,47 1,90	1,1 6,1	42 30
BaO2+Mg	о ,33	0,5	63	Керосин .	1,50	10,0	15
Fe203+Mg	о,62	1,1	60
Примечание. Компоненты составов взяты в стехиометрических соотно шениях; 1 ккал==4,186 кДж

Параллельно с этими опытами проводились испытания по сжиганию зажигательных веществ и составов на плоском деревянном предмете, помещенном в калориметрический сосуд. Эти данные являются только ориентировочными вследствие не которого выгорания дерева, но все же они дают известные представления о количестве тепла, передающегося от зажигательных веществ в реальных условиях (табл. 15.9).

Из табл. 15.8 и 15.9 видно, что наиболее эффективными зажигательными веществами» судя по граммовой теплоотдаче, являются магний (или сплав «электрон»), нефтепродукты и затем железо-алюминиевый термит.

Для термитных составов иногда проводят испытания на проплавление железных листов и на приплавление шлаков к металлическим изделиям.

Таблица 15.9

Зажигательное вещество или состав	Теплоотдача на дереве	Коэфициент полезного использования тепла
Железоа люминиеый термит .....	0,15 0,40 0,50	17 4 8
Керосин .....
Магний ......