Ocena morfologii próbek materiałów wysokoenergetycznych otrzymanych na bazie saletry amonowej oraz mieszaniny oleju napędowego z nadtlenkiem wodoru

• Autorzy: Biessikirski Andrzej , Dworzak Michał , Ziąbka Magdalena , Polak Krzysztof , Pytlik Mateusz , Napruszewska Bogna D. , Kuterasiński Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2025.9.2

Warianty tytułu

EN

Evaluation of the morphology of high-energy material samples based on ammonium nitrate(V) and a diesel oil-hydrogen peroxide blend

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wstępną ocenę możliwości zastosowania mieszaniny oleju napędowego z nadtlenkiem wodoru (FOHP) do otrzymywania próbek materiałów wysokoenergetycznych na bazie azotanu(V) amonu (AN). Przeanalizowano potencjalny wpływ obecności nadtlenku wodoru na właściwości morfologiczne uzyskanych próbek. Analiza mikroskopii skaningowej (SEM) wykazała brak negatywnego oddziaływania nadtlenku wodoru na powierzchnię krystaliczną azotanu(V) amonu. Zaobserwowano, że mieszanina FOHP tworzy cienką warstwę filmu olejowo-nadtlenkowego, pokrywającą zarówno powierzchnię krystaliczną AN, jak i obecne na niej defekty strukturalne. Badania dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) potwierdziły, że obecność nadtlenku wodoru nie wpływa na strukturę krystaliczną azotanu(V) amonu. Analiza termograwimetryczna i różnicowa analiza kalorymetryczna (TG/ DSC) ujawniły dodatkowy efekt endotermiczny w temperaturze ok. 80°C w próbkach zawierających nadtlenek wodoru. Zarówno badania morfologii strukturalnej, jak i obliczenia termodynamiczne potencjalnych właściwości detonacyjnych analizowanych próbek wskazują na możliwość zastosowania nadtlenku wodoru jako dodatku w produkcji materiałów wysokoenergetycznych.

EN

High-energy materials were prepared by adding a mixt. of diesel fuel and H₂O₂ (FOHP) to NH₄NO₃. The effect of H₂O₂ on the physicochem. properties of the obtained materials was analyzed using SEM, XRD, and TG/DSC. SEM anal. showed no adverse effect of H₂O₂ on the crystal surface of NH₄NO₃. XRD anal. confirmed that H₂O₂ did not change the crystal structure of NH₄NO₃. TG/DSC anal. showed the presence of an addnl. endothermic effect at a temp. of approx. 80°C in samples contg. H₂O₂. Both the morphol. evaluation of the structure and the thermodynamic calcns. of the potential detonation properties of the analyzed samples suggest that H₂O₂ additives may be useful in the production of high-energy materials.

Słowa kluczowe

PL

nadtlenek wodoru; azotan(V) amonu; ANFO; morfologia

EN

hydrogen peroxide; ammonium nitrate(V); ANFO; morphology

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 104, nr 9
• Strony: 872--878
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Biessikirski Andrzej

• Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-2023-6454

autor

Dworzak Michał

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0002-6356-3228

autor

Ziąbka Magdalena

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0003-0702-7137

autor

Polak Krzysztof

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0002-1464-7214

autor

Pytlik Mateusz

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

• https://orcid.org/0000-0001-6659-2406

autor

Napruszewska Bogna D.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

• https://orcid.org/0000-0003-4356-0393

autor

Kuterasiński Łukasz

• Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera Polskiej Akademii Nauk w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0002-0498-1120

Bibliografia

• [1] A. Biessikirski, M. Dworzak, M. Pytlik, S. Nachlik, Sustainability 2025, 17, 2075.
• [2] M. Suceska, S. Tumara, V. Skrlec, S. Stankovic, Def. Technol. 2022, 18, nr 12, 2181.
• [3] P. Suppajariyawat, M. Elie, M. Baron, J. Gonzalez-Rodriguez, Forensic Sci. Int. 2019, 301, 415.
• [4] I. Onederra, V. Bailey, G. Cavanough, A. Torrance, Min. Technol. 2012, 121, nr 3, 151.
• [5] I. Oluwoye, B. Z. Dlugogorski, J. Gore, H. Oskierski, M. Altarawneh, Atmos. Environ. 2017, 167, 81.
• [6] Z. Rawicki, A. Maj, Mat. Konf. „Bezpieczeństwo Robót Strzałowych”, Ustroń, Polska, 4-6 października 2022 r.
• [7] Ł. Kuterasiński, M. Sadowska, P. Żeliszewska, B. D. Napruszewska, M. Ruggiero-Mikołajczyk, M. Pytlik, A. Biessikirski, Molecules 2024, 29, 3184.
• [8] A. Biessikirski, S. Gotovac Atlagić, M. Pytlik, Ł. Kuterasiński, M. Dworzak, M. Twardosz, D. Nowak-Senderowska, B. D. Napruszewska, Energies 2021, 14, 4354.
• [9] A. Biessikirski, S. Gotovac Atlagić, M. Pytlik, Ł. Kuterasiński, M. Dworzak, M. Twardosz, M. Cała, J. Jakóbczyk, S. Sukur, A. Stopkowicz, A. Baziak, D. B. Napruszewska, Energies 2024, 17, 461.
• [10] V. V. Lissianski, V. M. Zamansky, P. M. Maly, Combust. Flame 2001, 125, nr 3, 1118.
• [11] V. Škrlec, M. Sućeska, M. Dobrilović, J. Vincek, Appl. Sci. 2024, 14, 1580.
• [12] H. Yi, X. Zhang, H. Yang, L. Li, Y. Wang, S. Zhan, PLoS ONE 2023, 18, nr 12, e0291731.
• [13] K. Barański, Analysis of the possibility of using “green pyrotechnics” in the detonators MW, praca doktorska, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami, AGH, Kraków 2019.
• [14] L. Kalombo, O. Del Fabbro, C. Conradie, W. W. Focke, Propellants Explos. Pyrotech. 2007, 32, 454.
• [15] M. Gerlich, W. A. Trzciński, M. Hara, Materials 2025, 18, 1456.
• [16] R. Zakusylo, O. Pavlenko, T. Jarosz, A. Maranda, D. Zakusylo, A. Stolarczyk, Molecules 2024, 29, 5616.
• [17] G. Rarata, J. Smętek, High Energy Mater. 2016, 8, 56.
• [18] Sandia National Laboratories, Technical Report, SAND2015-0133R, U.S. DOE, 2015.
• [19] I. Novak, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2024, 275, 147475.
• [20] P. Michel, J. C. Boudenne, F. R. Peillard, R. Coulomb, TrAC Trends Anal. Chem. 2023, 258, 116884.
• [21] M. Brockmann, G. Glotz, J. S. von Glasenapp, L. Unterriker, D. Neshchadin, G. Gescheidt, R. Herges, J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, nr 19, 13010.
• [22] A. Papliński, High Energy Mater. 2019, 11, nr 2, 14.
• [23] B. I. Elzaki, Y. J. Zhang, Arab. J. Chem. 2020, 13, nr 1, 3460.
• [24] E. Lotspeich, V. Petr, Dynamic Behav. Mater. 2015, 1, 319.
• [25] F. Léonard, Z. Zhang, H. Krebs, G. Bruno, Materials 2020, 13, 1230.
• [26] A. Biessikirski, G. P. Kaczmarczyk, Ł. Kuterasiński, M. Kolano, M. Pytlik, Materials 2024, 17, 3156.
• [27] A. Biessikirski, Ł. Kuterasiński, M. Dworzak, M. Kolano, M. Ruggiero-Mikołajczyk, Przem. Chem. 2024, 103, nr 7, 695.
• [28] S. D. Viktorov, A. E. Frantov, I. N. Lapikov, V. V. Andreev, A. V. Starshinov, Combust. Explos. Shock Waves 2016, 52, 727.
• [29] M. Polis, A. Stolarczyk, K. Szydło, M. Fabin, M. Pytlik, B. Lisiecka, T. Jarosz, Sci. Rep. 2024, 14, 14093.
• [30] J. Paszula, A. Maranda, K. Nikolczuk, A. Giercuszkiewicz, Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2021, 18, nr 4, 477.
• [31] J. Zhang, P. Sun, W. Shi, X. Yu, D. Li, Y. Li, T. Wang, Z. Zhao, T. Gong, Fuel 2024, 359, 130521.
• [32] B. Gribi, Y. Lin, X. Hui, C. Zhang, C. J. Sung, Fuel 2018, 223, 324.
• [33] A. Biessikirski, Ł. Kuterasiński, M. Dworzak, M. Twardosz, M. Tatko, B. D. Napruszewska, Energies 2020, 13, 4942.
• [34] S. B. Hendricks, E. Posnjak, F. C. Kracek, J. Am. Chem. Soc. 1932, 54, 2766.
• [35] A. Biessikirski, Ł. Kuterasiński, Research on morphology and topology of anfo based on various types of oxygen component, Wydawnictwa AGH, Kraków 2018.
• [36] A. A. Vargeese, S. S. Joshi, V. N. Krishnamurthy, J. Hazard. Mater. 2009, 161, 373.
• [37] J. C. Oxley, J. L. Smith, E. Rogers, M. Yu, Thermochim. Acta 2002, 384, 23.
• [38] V. Babrauskas, D. Leggett, Fire Mater. 2020, 44, 250.
• [39] C. W. Boast, F. W. Simmons, [w:] Encyclopedia of soils in the environment (red. D. Hillel), Elsevier, 2005, 494.
• [40] E. Klemm, G. Mathivanan, T. Schwarz, S. Schirrmeister, Chem. Eng. Process. 2011, 50, 1010.
• [41] X. Chen, X. Xi, G. Xiao, L. Zhang, Z. Wang, W. Long, Fuel 2023, 334, 126614.
• [42] A. Fauzy, G. B. Chen, T. H. Lin, Case Stud. Therm. Eng. 2025, 73, 106403.
• [43] A. Theoret, C. Sandorey, Can. J. Chem. 1964, 42, 57.
• [44] P. Pędziwiatr, F. Mikołajczyk, D. Zawadzki, K. Mikołajczyk, A. Bedka, Acta Innov. 2018, 26, 45.
• [45] I. A. Onederra, M. Araos, Proceed. of the 11th International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting: Proceedings of FragBlast 11 Conference. The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Melbourne, Australia, 24-26 sierpnia 2015 r., 565.
• [46] A. Miyake, K. Takahara, T. Ogawa, Y. Ogata, Y. Wada, H. Arai, J. Loss Prev. Process. Ind. 2001, 14, 533.
• [47] N. R. Cummock, J. O. Mares Jr., I. E. Gunduz, S. F. Son, Combust. Flame, 2018, 194, 271.
• [48] J. Paszula, A. Kępisty, A. Maranda, B. Kukfisz, Energies 2022, 15, 6843.
• [49] A. Maranda, R. Szymański, Chemik 2013, 67, nr 1, 13.
• [50] Z. Cetner, A. Maranda, High Energy Materials 2014, 6, 31.
• [51] A. Biessikirski, M. Wądrzyk, R. Janus, J. Biegańska, G. Jodłowski, Ł. Kuterasiński, Przem. Chem. 2018, 97, nr 3, 457.
• [52] A. Maranda, Przem. Chem. 2021, 100, nr 10, 981.

Uwagi

Praca wykonana w ramach działalności statutowej numer 16.16.100.215 realizowanej na Wydziale Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami, AGH w Krakowie.