Contexte et matières premières
La dynamite est un explosif commercial utilisé principalement pour la démolition et l’exploitation minière. Inventée en 1866 par Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), elle est plus précisément décrite comme le conditionnement de la nitroglycérine, un liquide explosif très toxique, ou d’autres composés volatils tels que le nitrate d’ammonium sensibilisé. Les dynamites peuvent être emballées dans des charges mesurées, transportées facilement et, avec le détonateur approprié, explosées en toute sécurité. Parce qu’une explosion de dynamite crée une « flamme froide », moins susceptible d’enflammer les mélanges de méthane et de poussière de charbon présents dans les mines, les dynamites sont fréquemment utilisées dans les opérations d’extraction du charbon.
Histoire
Alfred Nobel, son père Immanuel et son jeune frère Emil ont commencé à expérimenter la nitroglycérine près de Stockholm en 1862. Découverte par le chimiste italien Ascario Sobrero en 1846, la nitroglycérine est très instable et difficile à manipuler, et les explosions accidentelles ne sont pas rares. Un tel accident a tué Emil, parmi d’autres, dans une usine en 1864. Malgré cette tragédie personnelle, Alfred poursuit son travail avec ce liquide dangereux, travaillant sur un bateau au milieu d’un lac avant de mener ses expériences dans une usine. En 1866, il découvre que le mélange de la nitroglycérine avec du kieselguhr (terre de diatomées) stabilise et réduit la volatilité de l’explosif. La terre de diatomées est formée par les restes fossiles d’un plancton unicellulaire appelé diatomées, et le résultat est un matériau absorbant qui « absorbe » la nitroglycérine. Alfred nomme le produit « dynamite » – dérivé du grec « dynamis » qui signifie « puissance » – et obtient un brevet pour le procédé en 1867. Nobel a ensuite mis au point plusieurs autres explosifs et propulseurs, dont la poudre sans fumée ballistite. Il détenait plus de 355 brevets et sa fortune considérable a fourni la base financière du prix Nobel, qui est décerné « à ceux qui, au cours de l’année précédente, auront conféré le plus grand bénéfice à l’humanité ».
La dynamite est classée comme un explosif secondaire de forte puissance, ce qui signifie qu’un détonateur d’explosif primaire ou d’amorçage de forte puissance (fulminate de mercure, par exemple) est utilisé pour déclencher la charge principale. La dynamite est considérée comme un explosif commercial, par opposition aux explosifs TNT (trinitrotoluène), qui sont considérés comme des explosifs de munitions militaires. La première utilisation à grande échelle de la dynamite à des fins de construction a été la création du tunnel Hoosac, achevé en 1876.
Conception du processus et installations
La fabrication de la dynamite est très réglementée et le processus est strictement contrôlé pour éviter les détonations accidentelles. L’équipement utilisé est spécialement conçu pour réduire l’exposition du mélange à la chaleur, aux forces de compactage ou aux sources d’inflammation. Les roulements des mélangeurs de produits, par exemple, sont montés à l’extérieur du châssis de l’appareil pour éviter tout contact avec le mélange explosif. Les bâtiments et les zones de stockage (appelés magasins) sont construits à de grandes distances des autres structures et avec des systèmes spécialisés de chauffage, de ventilation et d’électricité. Ces bâtiments sont « durcis » avec des toits et des murs résistant aux balles et des systèmes de sécurité étendus. D’autres précautions importantes comprennent des systèmes d’inspection minutieux qui garantissent un mélange, une classification, un emballage et un contrôle des stocks corrects. Les employés sont également très bien formés pour travailler avec les explosifs, et des précautions sanitaires particulières sont requises. L’exposition à la nitroglycérine provoque généralement des maux de tête lancinants, mais une immunité aux effets toxiques peut se développer. Il est intéressant de noter que la nitroglycérine est également utilisée en médecine pour traiter certaines formes d’angine et d’autres affections. Dans le corps, elle agit comme un vasodilatateur et détend les tissus musculaires.
Le processus de fabrication
Le processus commence par le liquide composé tel que la nitroglycérine (huile explosive), une substance « dope », et un antiacide. Le dinitrate d’éthylène glycol, qui constitue environ 25 à 30 % de l’huile explosive, est utilisé pour abaisser le point de congélation de la nitroglycérine. Cela permet à la dynamite d’être utilisée en toute sécurité à basse température. En fait, la nitroglycérine à l’état semi-congelé, à la fois liquide et solide, est plus sensible et instable que l’état congelé ou liquide seul. Dans cet état semi-solide, la nitroglycérine est extrêmement dangereuse à manipuler.
Mélange de l’huile
- 1 L’huile explosive est soigneusement ajoutée à un mélangeur mécanique, où elle est absorbée par la « dope », qui peut être soit de la terre de diatomées (maintenant plus utilisée), de la pâte de bois, de la sciure, de la farine, de l’amidon, et/ou d’autres substances carbonées et des combinaisons de substances.
Neutralisation de l’acidité
- 2 On ajoute environ 1% d’antiacide tel que le carbonate de calcium ou l’oxyde de zinc pour neutraliser toute acidité présente dans la dope. Le mélange est surveillé attentivement et lorsque le niveau correct d’ingrédients est atteint, le mélange est prêt à être conditionné dans les différentes formes. Ce processus produit ce que l’on appelle de la « dynamite pure », dans laquelle la dope ne contribue pas à la force explosive de la dynamite. Par exemple, la dynamite pure à 40% contient 40% de nitroglycérine et 60% de dope ; la dynamite pure à 35% contient 35% de nitroglycérine et 65% de dope. Dans certains cas, le nitrate de sodium est mélangé à la dope, ce qui agit comme un oxydant et donne une force supplémentaire à l’explosif.
Emballage de la dynamite
- 3 L’apparence de la dynamite ressemble généralement à une cartouche ronde d’environ1,25 pouce (3,2 cm) de diamètre et 8 pouces (20 cm) de long. Ce type de dynamite est produit en pressant le mélange de dynamite dans un tube de papier scellé avec de la paraffine. L’enveloppe de paraffine protège la dynamite de l’humidité et, étant un hydrocarbure combustible, contribue à la réaction explosive. La dynamite peut également exister sous de nombreuses autres formes, depuis les cartouches de petite taille pour les travaux de démolition spécialisés jusqu’aux grandes charges de 10 pouces (25 cm) de diamètre utilisées pour les grandes opérations d’extraction à ciel ouvert. La réglementation limite la longueur de ces grandes charges à 76 cm et leur poids à 23 kg. La dynamite est également disponible sous forme de poudre en sac et sous forme gélatinisée pour une utilisation sous-marine.
Les dynamites sont également fabriquées à partir d’autres substances que la nitroglycérine. Par exemple, le remplacement d’une plus grande partie de l’huile explosive par du nitrate d’ammonium peut augmenter la force explosive de la dynamite. Cette forme de dynamite est appelée dynamite à l’ammoniac.
Contrôle de la qualité
Une mesure précise de la force de la dynamite et un essai par détonation assurent une performance sûre de l’explosif. La force relative de la dynamite est classée par comparaison avec la dynamite pure et par le pourcentage du poids de l’huile explosive. Par exemple, la dynamite à l’ammoniac est comparée à la dynamite pure et est classée en conséquence. Cinquante pour cent de dynamite à l’ammoniaque a la même puissance explosive que 50 % de dynamite pure. Dans ce cas, le « 50 % » reflète la comparaison de la force plutôt que la teneur en explosif.
Après la fabrication et l’essai par lots de la dynamite, celle-ci est distribuée sur le lieu de travail selon des règles strictes de transport et de stockage.
Application
Le bref exemple suivant est l’un des nombreux scénarios d’application correcte de la dynamite. Il faut noter que personne d’autre qu’un expert en dynamitage certifié disposant des procédures et de l’équipement adéquats ne devrait jamais tenter de faire exploser de la dynamite.
Dans cet exemple, une formation rocheuse doit être dynamitée pour faire place à un projet de construction. La première étape de la procédure de dynamitage consiste à déterminer la taille de la charge par divers moyens, notamment des tableaux, des calculs et l’expérience du dynamiteur. Un examen minutieux de la zone touchée et du terrain environnant est effectué pour déterminer la zone de sécurité. Des panneaux sont placés à au moins 305 m (1000 pieds) de la zone de sécurité pour avertir le public du dynamitage. Les émetteurs radio sont éteints et verrouillés pour éviter tout déclenchement accidentel des détonateurs électriques. La charge est ensuite retirée du magasin et transportée vers le site de dynamitage à l’aide de camions fermés et sécurisés. Les détonateurs sont amenés sur le chantier dans un véhicule séparé.
Les charges sont déchargées et placées dans les trous de mine forés dans la formation rocheuse. Elles glissent dans le trou de mine par pression d’air ou par bourrage avec des tiges de bois ou de plastique. Le boutefeu veille à ce que les fils conducteurs des détonateurs soient court-circuités jusqu’à ce que toutes les charges aient été placées. Cela permet de court-circuiter le câblage et d’éviter toute mise à feu accidentelle. Seul le boutefeu est autorisé à effectuer les connexions électriques finales à l’interrupteur principal de mise à feu.
Pendant ce temps, un espace de 5 pieds (1,5 m) dans le câblage immédiatement devant l’interrupteur principal est utilisé comme « espace foudre », une autre pratique de sécurité pour éliminer la possibilité que l’électricité statique déclenche les charges. Une fois que tous les préparatifs de l’explosion sont terminés, un avertisseur sonore émet une série de détonations d’une minute avant le signal de détonation. C’est à ce moment-là que les dernières connexions au commutateur de mise à feu sont effectuées. À une minute de la détonation, une série de coups de klaxon brefs retentissent. Le boutefeu déverrouille alors l’interrupteur principal et fait exploser les charges. Après l’explosion, tous les circuits électriques de l’équipement de sautage sont à nouveau verrouillés en position de sécurité, et la zone est inspectée pour vérifier que les charges n’ont pas été tirées et pour s’assurer de la sécurité générale. Un coup de corne prolongé signale la fin de l’alerte.
Byproduits/déchets
La fabrication et l’utilisation des explosifs contribuent à une certaine mesure de déchets dangereux dans l’environnement. La nitroglycérine produit plusieurs sous-produits toxiques tels que des acides, des caustiques et des huiles contaminées par des métaux lourds. Ceux-ci doivent être éliminés de manière appropriée par neutralisation ou stabilisation et transportés vers une décharge pour déchets dangereux. L’utilisation d’explosifs crée de grandes quantités de poussière et de particules provenant de l’explosion et, dans certains cas, libère de l’amiante, du plomb et d’autres matières dangereuses dans l’atmosphère. De plus, les explosions non contrôlées ou mal calculées peuvent rompre les réservoirs et les pipelines à proximité, libérant également leur contenu dans l’environnement.
L’avenir
Depuis leur développement dans les années 1950, des formes avancées d’explosifs plastiques et de charges creuses ont remplacé la dynamite. Ces explosifs sont désormais appelés agents de dynamitage, car leur stabilité est améliorée et ils nécessitent une amorce plus puissante pour détoner. L’un des agents de dynamitage les plus courants est l’ANFO, ou nitrate d’ammonium et mazout. L’ANFO est facilement disponible, nettement moins cher que la dynamite, et peut être mélangé sur place. Cependant, les équipes de démolition de béton nécessitant des charges relativement petites utilisent toujours la dynamite comme agent de dynamitage.
Où en savoir plus
Livres
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, 8th ed. Van Norstrad Rienhold, 1993.
Meyer, Rudolf. Explosifs. VCH Publishers, 1992.
Porter, Samuel J. Explosifs et agents de dynamitage, Fire Protection Handbook. 15e éd., 1981.
Sickler, Robert A. Explosive Principles : Un guide essentiel pour comprendre les explosifs et les détonations. Paladin Press, 1992.
-Douglas E. Betts