|
Притягательный, магический эффект фейерверков и салютов, не оставляющий места равнодушию, связан с гипнотическим восприятием пиротехнического огня и уходит корнями в наше звериное прошлое.
В основе горения пиротехнических составов лежат сложные окислительно-восстановительные реакции и для того, чтобы взаимодействие веществ проходило энергично, необходимо брать их в строго определённой пропорции.
В технологии пиротехники фейерверка важное место занимают так называемые «основные смеси», составляющие базу пиротехнических составов.
Из тройных основных смесей, главным образом, употребляется дымный порох, содержащий селитру, серу и древесный уголь (75: 12,5:12,5. В фейерверках он применяется либо в гранулированном виде для шлагов и петард, либо в виде так называемой «мякоти» - тонкого порошка, как самая сильная основная смесь.
В ракетных и форсовых составах содержание древесного угля в пороховой массе увеличивают для повышения объёма выделяющихся газов за счёт сопутствующего образования окиси углерода, и они больше приближаются по содержанию к «русскому военному пороху» (75:10:15).
Значительная часть пиротехнических составов представляет пороховую смесь, содержащую пламенные добавки, замедлители горения и вещества для образования искр.
Арсенал двойных основных составов для фейерверков более разнообразный .
Селитра-сера (76:24) - входит во многие пиротехнические составы, чаще всего с древесным углем, сульфидом сурьмы (III) или пороховой мякотью, уменьшая скорость их горения. Самостоятельно эта смесь воспламеняется лишь при температуре красного каления и медленно сгорает блестящим белым пламенем: 2KNO3 + S -> K2SO4 + SO2 + N2
Композиция селитра-уголь бывает двух типов. Смесь I употребляется для уменьшения скорости горения пиротехнических составов. Смесь II (81:19) представляет основание многих сильных искристых составов:
2KNO3 + 4С -> К2СО3 + ЗСО + N2
Селитра-антимоний (58:426) включает сульфид сурьмы (III) и употребляется при составлении цветных огней. Эта смесь чувствительна к трению и удару:
18KNO3 + 4Sb2S3 -> 9K2SO4 + 4Sb2O3 + 3SO2 + 9N2
Бертолетова соль-сера («хлоркаль-сера», «смесь Матюкеви-ча») (72:28) входит в состав большинства рецептов цветных огней, требующих быстрого воспламенения. Для этого её смешивают с веществами, замедляющими горение и производящими яркое окрашенное пламя.
Готовя эту смесь, следует быть очень осторожным: в присутствии угля, древесных опилок, сульфида сурьмы и других горючих веществ она взрывается от трения или удара, в присутствии сильных кислот воспламеняется: 2КС1О3 + 3S -+ 2КС1 +3SO2
Смесь зажигается легко, горит быстро с образованием блестящего, синеватого пламени.
Бертолетова соль-уголь («хлоркаль-уголь») (77:23) -сильный пиротехнический состав, в который вводят вещества для замедления его энергичного горения. В чистом виде относится к фрикционным составам. Легко воспламеняется от трения и удара, сгорает крайне быстро:
КСЮз + ЗС -» КС1 + ЗСО
Бертолетова соль-антимоний («хлоркаль-антимоний») (52: 48) ещё легче воспламеняется от удара и трения, является одним из первых «запальных» составов в производстве капсюлей (белый ударный порох):
ЗКСЮз + Sb2S3 -* 3KC1 + Sb2O3 + 3SO2
Приготовление составов фейерверков производят посредством смешивания двойных основных смесей между собой, добавления к ним замедляющих компонентов или примешивая их к пороху.
Те из них, которые горят быстро, называются «сильными» и наоборот. При сгорании сильных составов, выделяющих большой объём пороховых газов, развивается реактивная сила, почему их ещё называют «форсовыми». Такие смеси применяют для снаряжения движущихся пиротехнических фигур, например, ракет, колёс, форсов, швермеров, лиусинов, пчёлок и жаворонков.
Если термическое разложение пиротехнической смеси сопровождается выбросом твёрдых раскалённых частиц, такие составы называются «искристыми».
«Слабые» составы, как правило, при горении дают только яркий огонь, почему и называются «пламенными».
Существуют и так называемые «средние» составы, производящие двойное пламенно-искристое действие. Помимо более распространённых искристых «быстрых» составов, в фейерверках применяются и пиротехнические смеси, получившие название «тихих».
От сильных искристых составов кроме быстроты сгорания требуется активный выброс газов и отсутствие спекающихся шлаков. Лучше всего для этой цели подходит пороховая мякоть, скорость горения которой замедляют ослабляющими смесями или отдельными веществами.
Так, углевые крупноискристые составы получают, смешивая дымный порох с зернистым углем, полученным из крепких пород деревьев. В пороховую массу вводят 9-27% «крупного» древесного угля размером 0,5-2 мм, который, раскаляясь, сгорает от кислорода воздуха, оставляя искристый шлейф. Быстрота горения таких составов уменьшается с добавлением угля. При хранении в открытом виде они частично теряют силу, поглощая атмосферную влагу.
Обычно, селитро-серные составы для фейерверков готовят ослаблением пороховой мякоти основной селитро-серой. Сильные смеси содержат 7-12%, а средние 5-7% угля. Огненная лента от таких горящих составов получается гораздо короче, чем от углевых.
Опилочные составы получают смешиванием двух предыдущих со стружками или опилками, как деревянными, так и металлическими. Опилки вводят из расчёта: вместо одной весовой части угля — две части металлических стружек. Большинство подобных смесей относятся к категории искристо-пламенных двойных составов, так как раскалённые примеси выбрасываются из горящей массы в виде бриллиантово-искристой ленты.
Селитро-углевые пиротехнические составы готовят ослаблением сильной основной селитро-угольиой смеси опилками либо древесным углем. Горючих примесей должно быть вдвое меньше, чем при использовании с этой целью пороховой мякоти, так как эта смесь слабее.
Сильные пламенные составы отличаются от искристых тем, что вместо ленты из искр дают при горении цветное пламя. Иногда их называют «составами с двойной лентой». Готовят их так же, как и сильные искристые, только древесный уголь используют самый мелкий из мягких пород деревьев.
Чаще основанием для белых и жёлтых пламенных составов служит смесь селитро-сера, а для цветных и бенгальских огней — хлоркаль-сера.
Белые огни получаются прибавлением к селитро-серной смеси мелкого угля или мякоти с таким расчётом, чтобы содержание угля составляло 1-3%, причём, с повышением концентрации углерода в этом интервале быстрота сгорания увеличивается. Яркость такого огня возрастает при замене угля антимонием (не более 5% от общей массы).
Составы ослепительно белого цвета готовят, объединяя основные смеси селитро-сера и хлоркаль-антимоний .
Для изготовления жёлтых пламенных огней смешивают составы селитро-сера или хлоркаль-сера с солями натрия (оксалатом, ацетатом или обезвоженным карбонатом).
Составы красного пламени чаще всего получают, ослабляя основную смесь строициаи-сера (77:23), содержащую нитрат стронция, смесью хлоркаль-сера. Также для формирования оттенков красного и розового цвета применяют соли лития и кальция.
Композиции зелёного огня готовят, ослабляя смесь хлоркаль-сера основным барито-сериым составом (4:1), содержащим 80% нитрата бария или составом хлорбарит-сера (76:24), включающим хлорат бария.
Добавляя к составу хлоркаль-сера соли меди (карбонаты, сульфиды, аммиакаты или ацетаты) получают пиротехнические смеси синего и голубого огня.
Смешивая составы красных и синих огней, готовят смеси фиолетового пламени, а красных и жёлтых — оранжевого.
Все пиротехнические составы с серой становятся более безопасными, если вместо бертолетовой соли используется перхлорат калия (содержание серы в этом случае увеличивают на 1/9 от массы перхлората). Чувствительность таких составов к механическому воздействию значительно ниже, горят они ярче, но температура их воспламенения тоже увеличивается, что необходимо обязательно учитывать.
При сжигании театральных или комнатных огней серу в основных смесях замещают горючими органическими веществами, например, основными бертолетовыми смесями:
бертолетова соль-сахар (74:26),
бертолетова соль-крахмал (75:25),
бертолетова соль-стеарин (88:12),
бертолетова соль-шеллак (84:16). К ним добавляют окрашивающие составы:
для красного огня - нитрат стронция-шеллак (85:15);
для зелёного огня - нитрат бария-шеллак (87:13).
Пламя становится очень ярким при введении в пиротехнические составы до 3% опилок магния или алюминия, но интенсивность цветной окраски резко падает.
В последнее время становятся весьма популярными бездымные цветные огни на основе пироксилина. Технология их изготовления предложена нашим соотечественником И. Гореловым ещё в
XIX в. и за это время изменилась незначительно. На одну весовую часть измельчённой пироксилиновой мезги добавляют 5-10 частей «окрашивающих» хлоратов и в половину меньше нитратов, а для яркости примешивают 3-5% порошка магния или алюминия. Эту смесь смачивают спирто-эфирным раствором (1:2 по объёму), а из полученного теста формируют свечи и огненные звёздки, которые припудривают пороховой мякотью и сушат не менее суток.
Также в практике фейерверков применяются составы спиртовых огней, цветных дымов, зажигательных фитилей, палительных свечей и даже звуковой имитации.
|
Категории
Новые статьи