Термітно-запальні суміші. Частина 1. Терміти та термати. Упорядкування термітних сумішей.

Термітні суміші можна розділити на 2 групи

Термітно-запальні склади, в яких як окислювач застосовуються оксиди металів, насамперед, оксид заліза. Наприклад, Fe2O3 + Al. Це класичні термітні суміші.
Склади, в яких як окислювач застосовують якусь сіль, наприклад, нітрат барію Ва(NO3)2. Такі суміші називають термати чи терматні суміші.

Термітні суміші

Термітно-запальні склади при горінні розвивають дуже високу температуру, порядку 2500-3000 С і дають розпечені шлаки, що розтікаються, які здатні не тільки забезпечити займання горючих матеріалів, але також і розплавляти метали (залізо, сталь та ін.). В результаті їх горіння виходять головним чином тверді частинки, внаслідок чого зменшуються втрати тепла в навколишній простір і розвивається досить висока температура.

Термітно-запальні склади застосовуються у військовій техніці для запалювання об'єктів, що важко займаються, а також для пошкодження металевих об'єктів противника (гармат, танків і т.п.).

У мирній промисловості термітні склади знаходять застосування, наприклад для зварювання металевих виробів.

Недолік термітних складів полягає в тому, що вони дають невелике полум'я і що запальна дія їх обмежується невеликим радіусом безпосередньо біля горіння складу. Ще одним недоліком термітних сумішей є висока температура їх займання.

Терматні суміші

Запальні склади, що містять окислювачі (солі) порівняно легко спалахують, вони так само, як і термітні суміші дають високу температуру горіння. Застосовуються для спорядження боєприпасів, призначених для займання переважно рідких горючих. Горіння термітних сумішей з окислювачами протікає протягом часток секунд.

Складання рецептів термітних сумішей

До термітно-запальних складів пред'являються такі вимоги.

1.       Вони повинні давати високу температуру горіння, щоб забезпечити запалення важкозаймистих об'єктів.

2.       У продуктах реакції горіння повинні бути легко розтікаються шлаки з високою температурою кипіння.

3.       Горіння має супроводжуватися полум'ям, що дає змогу підвищити запальну дію об'єктів.

4.       Вони повинні легко спалахувати і важко гаситись.

5.       Вони повинні горіти протягом певного проміжку часу, який гарантував би займання об'єкта, що підпалюється.

Однак цю вимогу важко поєднати з отриманням високих температур горіння, бо при тривалому горінні відбуваються значні втрати тепла на променевипускання та конвекцію, що призводить до зниження температури.

В основі термітно-запальних складів лежить реакція взаємодії між важковідновлюваним оксидом одного металу з іншим металом. Звичайною термітною сумішшю є суміш Fe2O3 + Al. Реакція горіння алюмінію полягає в тому, що алюміній при високих температурах здатний окислюватися з допомогою кисню металевих оксидів (алюмінотермія).

Перебіг алюмінотермічної реакції можна виразити наступним загальним рівнянням:

М1 + МО = М + М1О

Де М1 – метал, застосовуваний відновлення, наприклад, алюміній, МО – оксид іншого металу, наприклад Fe2O3

Якщо суміш порошків алюмінію та оксиду заліза, взятих у стехіометричному (у строго визначеному) співвідношенні, запалити в одному місці магнієвою стрічкою та запальною сумішшю магнію з перекисом барію, то реакція поширюється по всій масі терміту відповідно до рівняння:

Fe2O3 + 2 Al = 2 Fe + Al2O3

Температура цієї реакції дорівнює приблизно 2400, а на підставі теоретичного підрахунку вона дорівнює 3200.

Реакція горіння терміту ось у чому. Для того, щоб алюміній спалахнув, необхідно за допомогою запалювального складу перевести частину його в пароподібний стан, а оксид заліза повинен бути при цьому в рідкому та дисоційованому стані. Після згоряння пароподібного алюмінію виділяється така кількість тепла, яка здатна перевести в пароподібний стан інші частинки алюмінію. Насправді швидкість реакції значною мірою залежить від розмірів частинок алюмінію.

У разі швидкого випаровування металу може відбуватися розбризкування термітної суміші, що спостерігається, наприклад, при горінні терміту в присутності магнію.

При складанні рецептів термітних сумішей необхідно враховувати, по-перше, ступінь спорідненості різних металів до кисню, що визначається теплотою горіння цих металів, по-друге – умови термічного розпаду окислювачів – оксидів; знижує температуру горіння суміші.