Dynamit

Souvislosti a suroviny

Dynamit je komerční výbušnina používaná především při demolicích a v důlním průmyslu. Vynalezl jej v roce 1866 Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) a přesněji se popisuje jako obal nitroglycerinu, vysoce jedovaté výbušné kapaliny, nebo jiných těkavých sloučenin, jako je senzibilizovaný dusičnan amonný. Dynamity lze balit do odměřených náloží, snadno přepravovat a s vhodnou rozbuškou bezpečně odpálit. Protože výbuch dynamitu vytváří „chladný plamen“, který s menší pravděpodobností zapálí směsi metanu a uhelného prachu přítomné v dolech, dynamity se často používají při těžbě uhlí.

Historie

Alfred Nobel, jeho otec Immanuel a mladší bratr Emil začali v roce 1862 poblíž Stockholmu experimentovat s nitroglycerinem. Nitroglycerin, který objevil italský chemik Ascario Sobrero v roce 1846, byl velmi nestabilní a obtížně se s ním manipulovalo a náhodné výbuchy nebyly neobvyklé. Při jedné takové nehodě zahynul v roce 1864 v továrně mimo jiné Emil. Navzdory osobní tragédii Alfred pokračoval v práci s touto nebezpečnou kapalinou a pracoval na lodi uprostřed jezera, než začal provádět své pokusy v továrně. V roce 1866 zjistil, že smícháním nitroglycerinu s kieselguhrem (diatomitickou zeminou) se výbušnina stabilizuje a snižuje její těkavost. Diatomaceous earth vzniká z fosilních zbytků jednobuněčného planktonu zvaného diatomy a výsledkem je absorpční materiál, který „nasákne“ nitroglycerin. Alfred pojmenoval výrobek „dynamit“ – odvozeno z řeckého „dynamis“, což znamená „síla“ – a v roce 1867 získal na tento postup patent. Nobel dále vyvinul několik dalších výbušnin a hnacích plynů, včetně balistitu z bezdýmného prachu. Byl držitelem více než 355 patentů a jeho značné jmění poskytlo finanční základ pro Nobelovu cenu, která se uděluje „těm, kteří v uplynulém roce přinesli lidstvu největší prospěch“.

Dynamit je klasifikován jako sekundární vysoce výbušná látka, což znamená, že k odpálení hlavní nálože se používá rozbuška primární nebo iniciační vysoce výbušné látky (například fulminátu rtuťnatého). Dynamit je považován za komerční výbušninu, na rozdíl od výbušniny TNT (trinitrotoluen), která je považována za vojenskou munici. První rozsáhlé použití dynamitu pro stavební účely bylo při stavbě tunelu Hoosac, dokončené v roce 1876.

Procesní návrh a zařízení

Výroba dynamitu je přísně regulována a proces přísně kontrolován, aby se zabránilo náhodným detonacím. Používaná zařízení jsou speciálně navržena tak, aby se snížilo vystavení směsi působení tepla, zhutňovacích sil nebo zdrojů vznícení. Například ložiska v míchačkách produktu jsou namontována mimo rám přístroje, aby se zabránilo kontaktu s výbušnou směsí. Budovy a skladovací prostory (tzv. zásobníky) jsou konstruovány ve velkých vzdálenostech od ostatních staveb a se specializovanými topnými, ventilačními a elektrickými systémy. Tyto budovy jsou „zpevněny“ neprůstřelnými střechami a stěnami a rozsáhlými bezpečnostními systémy. Mezi další důležitá opatření patří důkladné kontrolní systémy, které zajišťují správné míchání, třídění, balení a kontrolu zásob. Zaměstnanci jsou také velmi dobře vyškoleni pro práci s výbušninami a jsou vyžadována zvláštní zdravotní opatření. Vystavení nitroglycerinu běžně vyvolává pulzující bolesti hlavy, i když se může vyvinout imunita vůči toxickým účinkům. Zajímavé je, že nitroglycerin se používá také v lékařství k léčbě některých forem anginy pectoris a dalších onemocnění. V těle působí jako vazodilatátor a uvolňuje svalovou tkáň.

Výrobní proces

Proces začíná složenou kapalinou, jako je nitroglycerin (výbušný olej), „drogová“ látka a antacidum. Ke snížení bodu tuhnutí nitroglycerinu se používá dinitrát ethylenglykolu, který tvoří přibližně 25-30 % výbušného oleje. To umožňuje bezpečné použití dynamitu při nízkých teplotách. Nitroglycerin v polozmrzlém stavu s přítomností kapaliny i pevné látky je ve skutečnosti citlivější a nestabilnější než samotný zmrzlý nebo kapalný stav. V tomto polotuhém stavu je manipulace s nitroglycerinem mimořádně nebezpečná.

Míchání oleje

• 1 Výbušný olej se opatrně přidává do mechanického míchadla, kde je absorbován „dope“, což může být buď diatomitická zemina (dnes se již nepoužívá), dřevní hmota, piliny, mouka, škrob a/nebo jiné uhlíkaté látky a jejich kombinace.

Neutralizace kyselosti

• 2 Přibližně 1 % antacid, jako je uhličitan vápenatý nebo oxid zinečnatý, se přidává k neutralizaci případné kyselosti přítomné v dope. Směs se pečlivě sleduje, a když je dosaženo správného množství složek, je směs připravena k balení do různých forem. Tímto postupem se vyrábí takzvaný „přímý dynamit“, v němž doping nepřispívá k výbušnosti dynamitu. Například 40% přímý dynamit obsahuje 40 % nitroglycerinu a 60 % drogy; 35% přímý dynamit obsahuje 35 % nitroglycerinu a 65 % drogy. V některých případech se k dopingu přimíchává dusičnan sodný, který působí jako okysličovadlo a dodává výbušnině další sílu.

Balení dynamitu

• 3 Vzhled dynamitu obvykle připomíná kulatou nábojnici o průměru přibližně 1,25 palce (3,2 cm) a délce 8 palců (20 cm). Tento typ se vyrábí vtlačením dynamitové směsi do papírové trubičky zatavené parafínem. Parafínový obal chrání dynamit před vlhkostí a jako hořlavý uhlovodík přispívá k výbušné reakci. Dynamit může existovat i v mnoha dalších formách, od náloží menších rozměrů pro specializované demoliční práce až po velké nálože o průměru 10 palců (25 cm), které se používají pro rozsáhlé důlní práce. Předpisy omezují délku těchto velkých náloží na 30 palců (76 cm) a hmotnost na 50 liber (23 kg). Dynamit je k dispozici také ve formě prášku v sáčku a v želatinizované formě pro použití pod vodou.

  Dynamit se vyrábí také s použitím jiných látek než nitroglycerinu. Například nahrazením větší části výbušného oleje dusičnanem amonným lze zvýšit výbušnou sílu dynamitu. Tato forma dynamitu se označuje jako amoniakový dynamit.

Kontrola kvality

Přesné měření pevnosti dynamitu a zkoušení detonací zajišťují bezpečnou funkci výbušniny. Relativní pevnost dynamitu je odstupňována porovnáním s přímým dynamitem a podle hmotnostního procenta výbušného oleje. Například čpavkový dynamit se porovnává s prostým dynamitem a podle toho se třídí. Padesátiprocentní čpavkový dynamit má stejnou výbušnou sílu jako padesátiprocentní dynamit. V tomto případě „50 %“ vyjadřuje spíše srovnání pevnosti než obsah výbušniny.

Po výrobě a sériovém testování dynamitu je dynamit vydáván na pracoviště za přísných přepravních a skladovacích předpisů.

Použití

Následující stručný příklad je jedním z mnoha scénářů správného použití dynamitu. Je třeba poznamenat, že o odpálení dynamitu by se nikdy neměl pokoušet nikdo jiný než certifikovaný odborník na trhací práce se správnými postupy a vybavením.

V tomto příkladu je třeba odstřelit skalní útvar, aby se uvolnila cesta pro stavební projekt. Prvním krokem v postupu odstřelu je určení velikosti nálože různými prostředky, včetně tabulek, výpočtů a zkušeností odstřelovače. Pro určení bezpečné zóny se pečlivě prozkoumá zasažená oblast a okolní terén. Minimálně 1000 stop (305 m) mimo bezpečnou zónu se umístí značky, které varují veřejnost před odstřelem. Rádiové vysílače jsou vypnuty a uzamčeny, aby se zabránilo náhodnému odpálení elektrických rozbušek. Následně je nálož vyjmuta ze zásobníku a převezena na místo odstřelu pomocí uzavřených a zabezpečených nákladních automobilů. Rozbušky jsou na pracoviště dopraveny v samostatném vozidle.

Nálože jsou vyloženy a umístěny do trhacích otvorů vyvrtaných ve skalním útvaru. Do trhacího otvoru se zasouvají tlakem vzduchu nebo podbíjením dřevěnými nebo plastovými tyčemi. Rozbuška dbá na to, aby přívodní dráty k rozbuškám byly zkratovány, dokud nejsou umístěny všechny nálože. Tím se zajistí zkratování vodičů, které zabrání náhodnému vznícení. Pouze odpalovač smí provádět závěrečná elektrická připojení k hlavnímu odpalovacímu spínači.

Během této doby se používá 5 stop (1,5 m) dlouhá mezera v elektroinstalaci bezprostředně před hlavním spínačem jako „blesková mezera“, což je další bezpečnostní postup, který má vyloučit možnost odpálení náloží statickou elektřinou. Jakmile jsou všechny přípravy na výbuch dokončeny, výstražná siréna před detonačním signálem vydá minutovou sérii výbuchů. V této době se provedou poslední připojení k odpalovacímu spínači. Minutu před detonací se ozve série krátkých houkaček. Rozbuška poté odjistí hlavní vypínač a odpálí nálože. Po výbuchu se všechny elektrické obvody trhacího zařízení opět uzamknou do bezpečných poloh a prostor se zkontroluje, zda nedošlo k chybnému odpálení náloží a k celkové bezpečnosti. Dlouhotrvající houkačka signalizuje, že je vše v pořádku.

Byprodukty/odpady

Výroba a používání výbušnin přispívá k určitému množství nebezpečného odpadu v životním prostředí. Nitroglycerin produkuje několik toxických vedlejších produktů, jako jsou kyseliny, žíraviny a oleje kontaminované těžkými kovy. Ty musí být řádně zlikvidovány neutralizací nebo stabilizací a odvezeny na skládku nebezpečného odpadu. Při použití výbušnin vzniká velké množství prachu a pevných částic z výbuchu a v některých případech se do ovzduší uvolňuje azbest, olovo a další nebezpečné materiály. Také nekontrolované nebo nesprávně vypočtené výbuchy mohou způsobit protržení blízkých nádrží a potrubí a uvolnění jejich obsahu rovněž do životního prostředí.

Budoucnost

Dinamit od jeho vývoje v 50. letech 20. století nahradily pokročilé formy plastických trhavin a tvarovaných náloží. Tyto výbušniny se nyní označují jako trhaviny, protože jejich stabilita je lepší a k odpálení vyžadují silnější zápalnou směs. Jedním z nejběžnějších trhavin je ANFO neboli dusičnan amonný a topný olej. ANFO je snadno dostupný, podstatně levnější než dynamit a lze jej namíchat na místě. Nicméně betonářské demoliční čety, které vyžadují relativně malé nálože, stále používají jako trhavinu dynamit.

Kde se dozvědět více

Knihy

Grady, Sean M. Devices of Controlled Destruction. Lucent Books, 1994.

Keller, J.J. OSHA Safety and Compliance Manual, 1992.

Lewis, Richard, Sr. Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials, 8. vyd. Van Norstrad Rienhold, 1993.

Meyer, Rudolf. Explosives. VCH Publishers, 1992.

Porter, Samuel J. Explosives and Blasting Agents, Příručka požární ochrany. 15. vydání, 1981.

Sickler, Robert A. Explosive Principles: An Essential Guide to Understanding Explosives and Detonations. Paladin Press, 1992.

-Douglas E. Betts

.