Динамит: история, применение и безопасность в демолиции и горном деле

Основы и сырье

Динамит — коммерческий взрывчатый вещество, используемое в основном для демонтажа и горного дела. Изобретен в 1866 году Альфредом Бернхардом Нобелем (1833–1896), он точнее описывается как упаковка нитроглицерина, высокотоксичной взрывчатой жидкости, или других летучих соединений, таких как сенсибилизированный нитрат аммония. Динамиты можно упаковывать в дозарные заряды, легко транспортировать и, с правильным детонатором, безопасно взрывать. Поскольку взрыв динамита создает «холодное пламя», которое менее вероятно поджигает смеси метана и угольной пыли, присутствующие в шахтах, динамиты часто используются в угольной промышленности.

История

Альфред Нобель, его отец Иммануил и младший брат Эмиль начали эксперименты с нитроглицерином بالقرب Стокгольма в 1862 году. Открытый итальянским химиком Аскарио Сöbbеро в 1846 году, нитроглицерин был крайне нестабилен и труден в обращении, и случайные взрывы были нередкостью. Одна такая авария убила Эмиля среди других на заводе в 1864 году. Несмотря на личную трагедию, Альфред продолжил работу с этой опасной жидкостью, работая на лодке в середине озера перед проведением экспериментов на заводе. В 1866 году он обнаружил, что смешивание нитроглицерина с кизельгуром (диатомит) стабилизировало и снизило летучесть взрывчатки. Диатомит образуется окаменелыми останками одноклеточного планктона, называемого диатомеями, и результатом является впитывающий материал, который «впитывает» нитроглицерин. Альфред назвал продукт «динамит» — от греческого «динамис», означающего «сила» — и получил патент на процесс в 1867 году. Нобель продолжила разрабатывать другие взрывчатки и пороха, включая бездымный порошок баллистит. У него было более 355 патентов, и его значительное состояние стало финансовой базой Нобелевской премии, которая вручается «тем, кто в предшествующем году оказал наибольшую пользу человечеству».

Динамит классифицируется как вторичный высоковзрывчатый вещество, что означает, что детонатор первичного или инициирующего высоковзрывчатого вещества (например, фульмината ртути) используется для подрыва основного заряда. Динамит считается коммерческим взрывчатым веществом, в отличие от тротила (ТНТ), который считается военным боеприпасом. Первое крупномасштабное использование динамита для строительных целей было при создании Хусак-туннеля, завершенном в 1876 году.

Проектирование процесса и объекты

Производство динамита строго регулируется и процесс строго контролируется для предотвращения случайных детонаций. Используемое оборудование специально спроектировано для уменьшения воздействия на смесь тепла, сил уплотнения или источников зажигания. Подшипники в продуктовых миксерах, например, монтируются снаружи рамы аппарата для предотвращения контакта со взрывчатой смесью. Здания и склады (называемые пороховицами) строятся на больших расстояниях от других сооружений и со специализированными отоплением, вентиляцией и электрическими системами. Эти здания «закаляют» пулестойкими Производство динамита можно описать как безопасную упаковку нитроглицерина, высокотоксичной взрывчатой жидкости. крышами и стенами и обширными системами безопасности. Другие важные меры предосторожности включают тщательные системы инспекции, гарантирующие правильное смешивание, классификацию, упаковку и инвентарный контроль. Сотрудники также высоко обучены работать с взрывчатками, и требуются специальные меры предосторожности для здоровья. Воздействие нитроглицерина обычно вызывает пульсирующие головные боли, хотя иммунитет к токсическим эффектам может развиться. Интересно, нитроглицерин также используется в медицине для лечения некоторых форм стенокардии и других недугов. В организме он действует как сосудорасширяющее средство и расслабляет мышечную ткань.

Процесс производства

Процесс начинается с составного жидкого вещества, такого как нитроглицерин (взрывчатое масло), «доп» вещество и антацид. Этиленгликоль динитрат, составляющий примерно 25–30 % взрывчатого масла, используется для понижения точки замерзания нитроглицерина. Это позволяет динамиту безопасно использоваться при низких температурах. Фактически, нитроглицерин в полузамерзшем состоянии с присутствием и жидкости, и твердого тела на самом деле более чувствителен и нестабилен, чем либо замороженное, либо жидкое состояние в отдельности. В этом полутвердом состоянии нитроглицерин крайне опасен для обращения.

Смешивание масла

• 1 Взрывчатое масло аккуратно добавляют в механический миксер, где оно впитывается «допом», который может быть либо диатомитом (больше не используемым), древесной целлюлозой, опилками, мукой, крахмалом и/или другими углеродсодержащими веществами и их комбинациями.

Нейтрализация кислотности

• 2 Примерно 1 % антацида, такого как карбонат кальция или оксид цинка, добавляют для нейтрализации любой кислотности, присутствующей в дапе. Смесь тщательно контролируют, и когда достигнут правильный уровень ингредиента, смесь готова для упаковки в различные формы. Этот процесс производит так называемый «прямой динамит», в котором доп не вносит вклад в взрывную силу динамита. Например, 40 % прямой динамит содержит 40 % нитроглицерина и 60 % допа; 35 % прямой динамит содержит 35 % нитроглицерина и 65 % допа. В некоторых случаях нитрат натрия смешивают с допом, который действует как окислитель и дает дополнительную силу взрывчатке.

Упаковка динамита

• 3 Внешний вид динамита обычно напоминает круглый картридж примерно Внешний вид динамита обычно напоминает круглый картридж примерно 1,25 дюйма в диаметре и 8 дюймов в длину. Парафиновый конверт защищает динамит от влаги и, будучи горючим углеводородом, способствует взрывной реакции. 1,25 дюйма (3,2 см) в диаметре и 8 дюймов (20 см) в длину. Этот тип производится прессованием динамитной смеси в бумажную трубку, запечатанную парафином. Парафиновый конверт защищает динамит от влаги и, будучи горючим углеводородом, способствует взрывной реакции. Динамит также существует во многих других формах, от меньших размеров картриджей для специализированной демонтажной работы до больших зарядов 10 дюймов (25 см) в диаметре, используемых для крупных открытых горных работ. Регуляции ограничивают длину этих больших зарядов 30 дюймами (76 см) и вес 50 фунтами (23 кг). Динамит также доступен в виде мешкового порошка и в желатинизированной форме для подводного использования.

  Динамиты также делают из других веществ кроме нитроглицерина. Например, замена большей части взрывчатого масла нитратом аммония может увеличить взрывную силу динамита. Эта форма динамита называется аммиачный динамит.

Контроль качества

Точное измерение силы динамита и тестирование детонацией гарантируют безопасное выполнение взрывчатки. Относительная сила динамита оценивается по сравнению с прямым динамитом и по проценту веса взрывчатого масла. Например, аммиачный динамит сравнивается с прямым динамитом и оценивается соответственно. Пятьдесят процентный аммиачный динамит равен по взрывной силе 50 % прямому динамиту. В этом случае «50 %» отражает сравнение силы, а не взрывчатого содержания.

После производства и партионного тестирования динамита, он выдается на объект под строгими транспортными и складскими регуляциями.

Применение

Следующий краткий пример — один из множества сценариев правильного применения динамита. Необходимо отметить, что никто, кроме сертифицированного взрывотехника с правильными процедурами и оборудованием, никогда не должен пытаться взорвать динамит.

В этом примере горная порода должна быть взорвана для проклада строительства. Первый шаг в процедуре взрыва — определить размер заряда различными средствами, включая таблицы, расчеты и опыт взрывотехника. Тщательное изучение затрагиваемой зоны и окружающей местности делается для определения безопасной зоны. Знаки устанавливают минимум в 1000 футов (305 м) за пределами безопасной зоны для предупреждения публики о взрывных работах. Радио передатчики выключают и запирают для предотвращения случайного срабатывания электрических детонаторов. Заряд затем изымают из пороховицы и перевозят на место взрыва закрытыми и безопасными грузовиками. Детонаторы привозит на объект в отдельном автомобиле.

Заряды выгружают и помещают в буровые скважины в горной породе. Они скользят в скважину воздушным давлением или тампованием деревянными или пластиковыми стержнями. Взрывотехник бережет, чтобы свинцовые провода к детонаторам были закоротчены вместе до размещения всех зарядов. Это обеспечивает короткозамкнутый путь для проводки, предотвращающий случайное зажигание. Только взрывотехнику разрешают делать финальные электрические соединения к главному пусковому выключателю.

В это время 5-футовый (1,5 м) разрыв в проводке непосредственно перед главным выключателем используется как «молниезазор», другая практика безопасности для устранения возможности статического электричества срабатывания зарядов. Как только вся подготовка к взрыву завершена, предупредительный рог дает минутную серию взрывов перед детонационным сигналом. В это время делают финальные соединения к пусковому выключателю. За минуту до детонации звучат серии коротких роговых сигналов. Взрывотехник затем разблокирует главный выключатель и детонирует заряды. После взрыва все электрические цепи к взрывному оборудованию снова запирают в безопасные позиции, и зона инспектируется на предмет неразорвавшихся зарядов и общей безопасности. Продолженный роговый сигнал сигнализирует «все чисто».

Побочные продукты/Отходы

Производство и использование взрывчаток вносят меру опасных отходов в окружающую среду. Нитроглицерин производит несколько токсичных побочных продуктов, таких как кислоты, едкие вещества и масла, загрязненные тяжелыми металлами. Эти должны утилизироваться правильно нейтрализацией или стабилизацией и перевозиться на полигон опасных отходов. Использование взрывчаток создает большие количества пыли и частиц от взрыва, и в некоторых случаях выделяет асбест, свинец и другие опасные материалы в атмосферу. Также, неконтролируемые или неправильно рассчитанные взрывы могут разорвать близкие баки и трубопроводы, выпуская их содержимое в окружающую среду.

Будущее

С их развитием в 1950-х, передовые формы пластических взрывчаток и кумулятивные заряды заменили динамит. Эти взрывчатки теперь называются взрывателями, так как их стабильность улучшена и требуют более мощного инициатора для детонации. Один из самых распространенных взрывателей — ANFO, или нитрат аммония и топливное масло. ANFO легко доступен, значительно дешевле динамита и может смешиваться на месте. Однако демонтажные бригады, требующие относительно небольшие заряды, все еще используют динамит как взрыватель.