Таблица 4. Физико-химические свойства горючих простых веществ
и их окислов
Горючее
Удельный вес
Температура воспламенения порошка на воздухе [°С]
Температура [°С]
Кол-во горючего, сгорающего за счет 1 г кислорода
Формула окисла
Температура [°С]
плавления
кипения
плавления окисла
кипения окисла
Бериллий
1,8
>800
1284
2970
0,56
BeO
2520
(3900)
Алюминий
2,7
>800
660
~2400
1,12
AI2O3
2050
2980
Литий
0,5
180
179
1380
0,87
Li2O
>1570
~2600
Магнии
1,7
550
651
1100
1,52
MgO
288
(~3600)
Титан
4,5
610
1800
~3000
1,5
TiO2
1800
<3000
Бор (кристалл)
2,3
>900
2300
2550
0,45
B2O3
размягчается при
800 -1000
1860
Кальций
1,5
~600
849
1487
2.5
CaO
2572
2850
Кремний
2,3
>900
1490
~2400
0,88
SiO2
1710
2230
Углерод (графит) до СО2
2,2
—
>3000
—
0,38
CO2
газ
—
Углерод до СО
2,2
—
>3000
—
0,75
CO
газ
—
Фосфор (красный)
2,2
260
~660
—
0,78
P2O5
563
—
Цирконий
6,5
~400
1860
>2900
2,85
ZrO2
2700
(4300)
Цинк
7,1
~500
419
906
4,09
ZnO
1975
—
Железо
7,9
>500
1539
~2740
2,33
Fe2O3
1565
—
Сурьма
0,7
>600
630
1640
5,07
Sb2O3
635
1570
Сер
2,1
230
118
441
1,00
SO2
газ
—
Температура воспламенения порошков металлов в большой степени зависит от размеров и формы(сферическая, чешуйчатая и другие) частиц порошка, а также плотности и толщины покрывающей частицы окисной пленки. Например, цирконий при размере частиц 2...5мкм может самовоспламеняться при незначительных воздействиях, поэтому он перевозится и насколько возможно обрабатывается под водой.
В пиротехнике в качестве горючего применяются сплавы металлов. Перспективен и употребляется сплав магний-алюминий с 54% магния. Сплав представляет собой интерметаллическое соединение, достаточно коррозионно стоек и обладает большой хрупкостью, что дает возможность легко его измельчать. Сплавы магния с алюминием, содержащие 85...90% магния, получили название «электрон» и применяются для изготовления оболочек зажигательных бомб.
В тех случаях когда не требуется большого выделения тепла, в качестве горючих металлов применяются железо, цинк, сурьма, кадмий, хотя окислы последних трех металлов либо канцерогенны либо ядовиты. Применение бора в пиротехнических составах достаточно проблематично из-за некоторых его физико-химических параметров и, главным образом, большого объема, образующегося при его сгорании окисла (B2O3). При горении частицы бора покрываются толстым слоем окиси, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к еще не полностью сгоревшим частицам и горение прекращается. Интересно отметить, что в виде тонкой проволоки бор сгорает хорошо. Несмотря на недостатки горения бор применяется в некоторых составах, например, воспламенительных. В ракетных составах часто применяются гидриды бора.
Среди горючих наибольшее количество кислорода для своего окисления требуют водород и углерод. Из этого следует, что составы, горючим в которых являются органические вещества, будут содержать много окислителя и, соответственно, очень мало горючего, и тепловыделение таких составов с единицы массы будет значительно меньше, чем при употреблении высококалорийных металлов. Однако, газовыделение составов с органическими горючими неизмеримо больше, чем с металлическими горючими, а для получения некоторых специальных эффектов преимущественное значение имеет именно газовыделение. Кроме того большое выделение тепла ухудшает некоторые специальные эффекты, в таких случаях употребляют органические горючие, например, углеводы. Количество окислителя в подобных смесях должно обеспечить сгорание углерода углеводов только до окиси углерода, в случае сгорания их до двуокиси углерода тепловой эффект реакции увеличивается, а специальный уменьшается.