Dinamite

Sfondo e materie prime

La dinamite è un esplosivo commerciale usato principalmente per le demolizioni e le miniere. Inventato nel 1866 da Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), è più accuratamente descritto come l’imballaggio di nitroglicerina, un liquido esplosivo altamente velenoso, o altri composti volatili come il nitrato di ammonio sensibilizzato. Le dinamiti possono essere confezionate in cariche misurate, trasportate facilmente e, con il detonatore appropriato, fatte esplodere in modo sicuro. Poiché l’esplosione di una dinamite crea una “fiamma fredda”, che ha meno probabilità di incendiare il metano e le miscele di polvere di carbone presenti nelle miniere, le dinamiti sono frequentemente usate nelle operazioni di estrazione del carbone.

Storia

Alfred Nobel, suo padre Immanuel, e il fratello minore Emil iniziarono a sperimentare la nitroglicerina vicino a Stoccolma nel 1862. Scoperta dal chimico italiano Ascario Sobrero nel 1846, la nitroglicerina era altamente instabile e difficile da maneggiare, e le esplosioni accidentali non erano rare. Uno di questi incidenti uccise Emil, tra gli altri, in uno stabilimento nel 1864. Nonostante la tragedia personale, Alfred continuò il suo lavoro con questo liquido pericoloso, lavorando su una barca in mezzo a un lago prima di condurre i suoi esperimenti in una fabbrica. Nel 1866 scoprì che mescolando la nitroglicerina con la farina fossile (terra diatomacea) stabilizzava e riduceva la volatilità dell’esplosivo. La terra diatomacea è formata dai resti fossili di un plancton unicellulare chiamato diatomee, e il risultato è un materiale assorbente che “assorbe” la nitroglicerina. Alfred chiamò il prodotto “dinamite” -derivante dal greco “dynamis” che significa “potenza”- e ricevette un brevetto per il processo nel 1867. Nobel continuò a sviluppare molti altri esplosivi e propellenti, compresa la ballistite senza fumo. Ha detenuto oltre 355 brevetti e la sua considerevole fortuna ha fornito la base finanziaria per il Premio Nobel, che viene assegnato “a coloro che, durante l’anno precedente, hanno conferito il maggior beneficio all’umanità.”

La dinamite è classificata come un alto esplosivo secondario, il che significa che un detonatore di alto esplosivo primario o iniziale (fulminato di mercurio, per esempio) viene utilizzato per innescare la carica principale. La dinamite è considerata un esplosivo commerciale, al contrario degli esplosivi TNT (trinitrotoluene), che sono considerati esplosivi per munizioni militari. Il primo uso su larga scala della dinamite per scopi di costruzione fu nella creazione del tunnel Hoosac, completato nel 1876.

Progettazione del processo e delle strutture

La produzione di dinamite è altamente regolata e il processo strettamente controllato per prevenire detonazioni accidentali. L’attrezzatura utilizzata è appositamente progettata per ridurre l’esposizione della miscela al calore, alle forze di compattazione o alle fonti di accensione. I cuscinetti nei miscelatori del prodotto, per esempio, sono montati all’esterno del telaio dell’apparecchio per evitare il contatto con la miscela esplosiva. Gli edifici e le aree di stoccaggio (chiamati magazzini) sono costruiti a grandi distanze da altre strutture e con sistemi specializzati di riscaldamento, ventilazione ed elettrici. Questi edifici sono “induriti” con tetti e pareti antiproiettile e sistemi di sicurezza estesi. Altre importanti precauzioni includono sistemi di ispezione accurati che assicurano la corretta miscelazione, classificazione, imballaggio e controllo dell’inventario. I dipendenti sono anche altamente addestrati per lavorare con gli esplosivi, e sono richieste speciali precauzioni per la salute. L’esposizione alla nitroglicerina produce comunemente mal di testa lancinanti, anche se si può sviluppare un’immunità agli effetti tossici. È interessante notare che la nitroglicerina è anche usata in medicina per trattare alcune forme di angina e altri disturbi. Nel corpo, agisce come un vasodilatatore e rilassa il tessuto muscolare.

Il processo di fabbricazione

Il processo inizia con un liquido composto come la nitroglicerina (olio esplosivo), una sostanza “droga”, e un antiacido. Il dinitrato di glicole etilenico, che compone circa il 25-30% dell’olio esplosivo, è usato per abbassare il punto di congelamento della nitroglicerina. Questo permette alla dinamite di essere usata in modo sicuro a basse temperature. Infatti, la nitroglicerina in uno stato semi-congelato con la presenza di liquido e solido è in realtà più sensibile e instabile di uno stato congelato o liquido da solo. In questo stato semi-solido, la nitroglicerina è estremamente pericolosa da maneggiare.

Miscelazione dell’olio

• 1 L’olio esplosivo viene accuratamente aggiunto ad un miscelatore meccanico, dove viene assorbito dalla “droga”, che può essere sia terra diatomacea (ora non più usata), pasta di legno, segatura, farina, amido, e/o altre sostanze carbonacee e combinazioni di sostanze.

Neutralizzazione dell’acidità

• 2 Circa l’1% di antiacido come carbonato di calcio o ossido di zinco viene aggiunto per neutralizzare l’acidità presente nella droga. La miscela viene controllata attentamente e quando si raggiunge il giusto livello di ingredienti, la miscela è pronta per il confezionamento nelle varie forme. Questo processo produce quella che viene chiamata “dinamite pura”, in cui la droga non contribuisce alla forza esplosiva della dinamite. Per esempio, la dinamite pura al 40% contiene il 40% di nitroglicerina e il 60% di droga; la dinamite pura al 35% contiene il 35% di nitroglicerina e il 65% di droga. In alcuni casi, il nitrato di sodio è mescolato con la droga, che agisce come ossidante e dà ulteriore forza all’esplosivo.

Packaging dynamite

• 3 L’aspetto della dinamite assomiglia tipicamente ad una cartuccia rotonda di circa 1,25 pollici (3,2 cm) di diametro e 8 pollici (20 cm) di lunghezza. Questo tipo è prodotto premendo la miscela di dinamite in un tubo di carta sigillato con paraffina. L’involucro di paraffina protegge la dinamite dall’umidità e, essendo un idrocarburo combustibile, contribuisce alla reazione esplosiva. La dinamite può esistere anche in molte altre forme, da cartucce di dimensioni più piccole per lavori di demolizione specializzati a grandi cariche di 10 pollici (25 cm) di diametro che sono usate per grandi operazioni di estrazione mineraria. I regolamenti limitano la lunghezza di queste grandi cariche a 30 pollici (76 cm) e il peso a 50 libbre (23 kg). La dinamite è anche disponibile come polvere da sacchetto e in una forma gelatinizzata per uso subacqueo.

  La dinamite è anche fatta usando altre sostanze oltre alla nitroglicerina. Per esempio, la sostituzione di una porzione maggiore di olio esplosivo con nitrato di ammonio può aumentare la forza esplosiva della dinamite. Questa forma di dinamite è chiamata dinamite ammoniacale.

Controllo di qualità

Un’accurata misurazione della forza della dinamite e un test di detonazione assicurano una performance sicura dell’esplosivo. La forza relativa della dinamite è classificata in base al confronto con la dinamite pura e alla percentuale di peso dell’olio esplosivo. Per esempio, la dinamite all’ammoniaca è paragonata alla dinamite pura ed è classificata di conseguenza. Il 50% di dinamite all’ammoniaca ha una forza esplosiva pari al 50% di dinamite pura. In questo caso, il “50%” riflette il confronto della forza piuttosto che il contenuto di esplosivo.

Dopo la fabbricazione e il collaudo dei lotti di dinamite, questa viene distribuita sul posto di lavoro sotto rigorose regole di trasporto e stoccaggio.

Applicazione

Il seguente breve esempio è uno dei tanti scenari per la corretta applicazione della dinamite. Va notato che nessuno, tranne un esperto certificato di esplosivi con le procedure e le attrezzature corrette, dovrebbe mai tentare di far esplodere la dinamite.

In questo esempio, una formazione rocciosa deve essere fatta esplodere per fare strada ad un progetto di costruzione. Il primo passo nella procedura di brillamento è quello di determinare la dimensione della carica con vari mezzi, tra cui grafici, calcoli e l’esperienza dell’artificiere. Viene fatto un attento esame dell’area interessata e del terreno circostante per determinare la zona sicura. I cartelli sono posizionati ad un minimo di 1000 piedi (305 m) al di fuori della zona sicura per avvertire il pubblico dell’esplosione. I trasmettitori radio sono spenti e bloccati per prevenire lo sparo accidentale dei detonatori elettrici. La carica viene poi ritirata dal caricatore e trasportata sul luogo dell’esplosione con camion chiusi e sicuri. I detonatori sono portati sul posto di lavoro in un veicolo separato.

Le cariche sono scaricate e posizionate nei fori di esplosione praticati nella formazione rocciosa. Scorrono nel foro di esplosione grazie alla pressione dell’aria o al rincalzo con aste di legno o di plastica. L’artificiere fa molta attenzione che i fili di piombo dei detonatori siano cortocircuitati insieme fino a quando tutte le cariche sono state piazzate. Questo fornisce un percorso di corto circuito per il cablaggio che impedisce l’accensione accidentale. Solo il blaster è autorizzato a fare le connessioni elettriche finali all’interruttore principale di sparo.

Durante questo periodo, uno spazio di 5 piedi (1,5 m) nel cablaggio immediatamente davanti all’interruttore principale è usato come “spazio per il fulmine”, un’altra pratica di sicurezza per eliminare la possibilità che l’elettricità statica faccia scattare le cariche. Una volta che tutta la preparazione per l’esplosione è completata, una tromba di avvertimento suona una serie di colpi di un minuto prima del segnale di detonazione. A questo punto, vengono effettuati gli ultimi collegamenti all’interruttore di accensione. A un minuto dalla detonazione, viene suonata una serie di brevi colpi di clacson. Il blaster quindi sblocca l’interruttore principale e fa detonare le cariche. Dopo l’esplosione, tutti i circuiti elettrici dell’attrezzatura per il brillamento vengono nuovamente bloccati nelle posizioni di sicurezza, e l’area viene ispezionata per le cariche sparate male e la sicurezza generale. Un suono prolungato di clacson segnala il via libera.

Prodotti/rifiuti

La produzione e l’uso degli esplosivi contribuiscono con una certa quantità di rifiuti pericolosi all’ambiente. La nitroglicerina produce diversi sottoprodotti tossici come acidi, caustici e oli contaminati da metalli pesanti. Questi devono essere smaltiti correttamente tramite neutralizzazione o stabilizzazione e trasportati in una discarica di rifiuti pericolosi. L’uso di esplosivi crea grandi quantità di polvere e particolato dall’esplosione e, in alcuni casi, rilascia amianto, piombo e altri materiali pericolosi nell’atmosfera. Inoltre, le esplosioni incontrollate o calcolate in modo improprio possono rompere i serbatoi e le condutture vicine, rilasciando anche il loro contenuto nell’ambiente.

Il futuro

Dal loro sviluppo negli anni 50, forme avanzate di esplosivi plastici e cariche sagomate hanno sostituito la dinamite. Questi esplosivi sono ora indicati come agenti esplosivi, poiché la loro stabilità è migliorata e richiedono un innesco più potente per detonare. Uno degli agenti esplosivi più comuni è l’ANFO, o nitrato d’ammonio e olio combustibile. L’ANFO è facilmente disponibile, molto più economico della dinamite, e può essere miscelato sul posto. Tuttavia, le squadre di demolizione del cemento che richiedono cariche relativamente piccole usano ancora la dinamite come agente di brillamento.

Dove saperne di più

Libri

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. Esplosivi. VCH Publishers, 1992.

Porter, Samuel J. Explosives and Blasting Agents, Fire Protection Handbook. 15th ed., 1981.

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

-Douglas E. Betts