Context și materii prime
Dinamita este un exploziv comercial utilizat în principal pentru demolări și minerit. Inventată în 1866 de Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), este descrisă mai exact ca fiind ambalarea nitroglicerinei, un lichid exploziv foarte otrăvitor, sau a altor compuși volatili, cum ar fi nitratul de amoniu sensibilizat. Dinamitele pot fi ambalate în încărcături măsurate, pot fi transportate cu ușurință și, cu detonatorul adecvat, pot fi explodate în siguranță. Deoarece o explozie de dinamită creează o „flacără rece”, care are mai puține șanse de a aprinde amestecurile de metan și praf de cărbune prezente în mine, dinamitele sunt utilizate frecvent în exploatările miniere de cărbune.
Istorie
Alfred Nobel, tatăl său Immanuel și fratele său mai mic Emil au început să experimenteze cu nitroglicerină lângă Stockholm în 1862. Descoperită de chimistul italian Ascario Sobrero în 1846, nitroglicerina era foarte instabilă și dificil de manevrat, iar exploziile accidentale nu erau neobișnuite. Un astfel de accident l-a ucis pe Emil, printre alții, la o fabrică în 1864. În ciuda tragediei personale, Alfred și-a continuat activitatea cu acest lichid periculos, lucrând pe o barcă în mijlocul unui lac înainte de a-și desfășura experimentele într-o fabrică. În 1866 a descoperit că amestecarea nitroglicerinei cu kieselguhr (pământ de diatomee) stabiliza și reducea volatilitatea explozivului. Pământul de diatomee este format din resturile fosile ale unui plancton unicelular numit diatomee, iar rezultatul este un material absorbant care „absoarbe” nitroglicerina. Alfred a numit produsul „dinamită” – derivat din grecescul „dynamis”, care înseamnă „putere” – și a primit un brevet pentru acest procedeu în 1867. Nobel a continuat să dezvolte mai mulți alți explozibili și propulsoare, inclusiv balistică cu pulbere fără fum. El a deținut peste 355 de brevete, iar averea sa considerabilă a constituit baza financiară pentru Premiul Nobel, care se acordă „celor care, în cursul anului precedent, au adus cel mai mare beneficiu omenirii.”
Dinamita este clasificată ca fiind un exploziv secundar puternic, ceea ce înseamnă că un detonator de exploziv primar sau de inițiere puternic (fulminat de mercur, de exemplu) este utilizat pentru a declanșa încărcătura principală. Dinamita este considerată un exploziv comercial, spre deosebire de explozivii TNT (trinitrotoluen), care sunt considerați explozibili de muniție militară. Prima utilizare pe scară largă a dinamitei în scopuri de construcție a fost la crearea tunelului Hoosac, finalizat în 1876.
Procesul de proiectare și instalații
Fabricarea dinamitei este foarte reglementată, iar procesul este strict controlat pentru a preveni detonările accidentale. Echipamentul utilizat este special conceput pentru a reduce expunerea amestecului la căldură, forțe de compactare sau surse de aprindere. Rulmenții din malaxoarele de produs, de exemplu, sunt montați în afara cadrului aparatului pentru a preveni contactul cu amestecul exploziv. Clădirile și zonele de depozitare (numite magazii) sunt construite la distanțe mari de alte structuri și cu sisteme specializate de încălzire, ventilație și electrice. Aceste clădiri sunt „întărite” cu acoperișuri și pereți rezistenți la gloanțe și cu sisteme de securitate extinse. Alte măsuri de precauție importante includ sisteme de inspecție amănunțite care asigură amestecul, clasificarea, ambalarea și controlul inventarului în mod corect. Angajații sunt, de asemenea, foarte bine pregătiți pentru a lucra cu explozibilii și sunt necesare măsuri speciale de precauție pentru sănătate. Expunerea la nitroglicerină produce de obicei dureri de cap pulsatile, deși se poate dezvolta o imunitate la efectele toxice. Interesant este că nitroglicerina este, de asemenea, utilizată în medicină pentru a trata unele forme de angină pectorală și alte afecțiuni. În organism, acționează ca un vasodilatator și relaxează țesutul muscular.
Procesul de fabricație
Procesul începe cu lichidul compus, cum ar fi nitroglicerina (ulei exploziv), o substanță „dopantă” și un antiacid. Dinitratul de etilenglicol, care compune aproximativ 25-30% din uleiul exploziv, este utilizat pentru a scădea punctul de îngheț al nitroglicerinei. Acest lucru permite ca dinamita să fie utilizată în siguranță la temperaturi scăzute. De fapt, nitroglicerina în stare semicongelată, în care sunt prezente atât lichidul, cât și solidul, este de fapt mai sensibilă și mai instabilă decât în stare înghețată sau lichidă singură. În această stare semisolidă, nitroglicerina este extrem de periculoasă pentru a fi manipulată.
Mixarea uleiului
- 1 Uleiul exploziv este adăugat cu grijă într-un malaxor mecanic, unde este absorbit de „dopul”, care poate fi fie pământ de diatomee (care acum nu mai este folosit), pastă de lemn, rumeguș, făină, amidon și/sau alte substanțe carbonate și combinații de substanțe.
Neutralizarea acidității
- 2 Se adaugă aproximativ 1% antiacid, cum ar fi carbonatul de calciu sau oxidul de zinc, pentru a neutraliza orice aciditate prezentă în dope. Amestecul este monitorizat cu atenție și, atunci când se atinge nivelul corect de ingrediente, amestecul este gata pentru ambalare în diferitele forme. Acest proces produce ceea ce se numește „dinamită simplă”, în care drogul nu contribuie la puterea explozivă a dinamitei. De exemplu, 40% dinamită simplă conține 40% nitroglicerină și 60% drog; 35% dinamită simplă conține 35% nitroglicerină și 65% drog. În unele cazuri, nitratul de sodiu este amestecat cu drogul, care acționează ca un oxidant și dă o putere suplimentară explozibilului.
Îmbalarea dinamitei
- 3 Aspectul dinamitei seamănă în mod obișnuit cu un cartuș rotund cu diametrul de aproximativ1,25 inci (3,2 cm) și lungimea de 8 inci (20 cm). Acest tip este produs prin presarea amestecului de dinamită într-un tub de hârtie sigilat cu parafină. Învelișul de parafină protejează dinamita de umiditate și, fiind o hidrocarbură combustibilă, contribuie la reacția explozivă. Dinamita poate exista, de asemenea, în multe alte forme, de la cartușe de dimensiuni mai mici pentru lucrări de demolare specializate până la încărcături mari cu diametrul de 25 cm (10 inch), care sunt folosite pentru operațiuni miniere mari de extracție de benzi. Reglementările limitează lungimea acestor încărcături mari la 30 de inci (76 cm) și greutatea la 50 de lire (23 kg). Dinamita este, de asemenea, disponibilă sub formă de pulbere pentru pungi și sub formă gelatinizată pentru utilizare subacvatică.
Dinamita se fabrică și cu alte substanțe în afară de nitroglicerină. De exemplu, înlocuirea unei părți mai mari din uleiul exploziv cu nitrat de amoniu poate crește puterea explozivă a dinamitei. Această formă de dinamită este denumită dinamită de amoniac.
Controlul calității
Măsurarea exactă a rezistenței dinamitei și testarea prin detonare asigură performanța sigură a explozibilului. Rezistența relativă a dinamitei este clasificată prin comparație cu dinamita simplă și în funcție de procentul din greutate al uleiului exploziv. De exemplu, dinamita cu amoniac este comparată cu dinamita simplă și este clasificată în consecință. Dinamita amoniacală în proporție de 50% are o putere explozivă egală cu cea a dinamitei simple în proporție de 50%. În acest caz, „50%” reflectă mai degrabă comparația rezistenței decât conținutul de explozibil.
După fabricarea și testarea loturilor de dinamită, aceasta este distribuită la locul de muncă în conformitate cu reglementări stricte de transport și depozitare.
Aplicare
Următorul scurt exemplu este unul dintre multele scenarii pentru aplicarea corectă a dinamitei. Trebuie remarcat faptul că nimeni, în afară de un expert certificat în explozie, cu proceduri și echipamente corecte, nu ar trebui să încerce vreodată să detoneze dinamită.
În acest exemplu, o formațiune stâncoasă trebuie să fie dinamitată pentru a face loc unui proiect de construcție. Primul pas în procedura de dinamitare este determinarea dimensiunii încărcăturii prin diverse mijloace, inclusiv diagrame, calcule și experiența dinamitatorului. Se face o examinare atentă a zonei afectate și a terenului înconjurător pentru a determina zona de siguranță. Semnele sunt amplasate la cel puțin 305 m (1000 picioare) în afara zonei sigure pentru a avertiza publicul cu privire la explozie. Transmițătoarele radio sunt oprite și blocate pentru a preveni declanșarea accidentală a detonatoarelor electrice. Încărcătura este apoi retrasă din magazie și transportată la locul exploziei cu ajutorul unor camioane închise și securizate. Detonatoarele sunt aduse la locul de muncă într-un vehicul separat.
Încărcăturile sunt descărcate și plasate în găurile de explozie forate în formațiunea stâncoasă. Ele alunecă în gaura de explozie prin presiune de aer sau prin tasare cu tije de lemn sau de plastic. Demolatorul are mare grijă ca firele de plumb ale detonatoarelor să fie scurtcircuitate între ele până când toate încărcăturile au fost plasate. Acest lucru asigură o cale de scurtcircuit pentru cablurile care împiedică aprinderea accidentală. Numai detonatorului i se permite să facă conexiunile electrice finale la întrerupătorul principal de detonare.
În acest timp, un spațiu de 1,5 m (5 picioare) în cablajul aflat imediat înaintea întrerupătorului principal este folosit ca „spațiu pentru fulgere”, o altă practică de siguranță pentru a elimina posibilitatea ca electricitatea statică să declanșeze încărcăturile. Odată ce toate pregătirile pentru explozie sunt finalizate, un claxon de avertizare sună o serie de explozii de un minut înainte de semnalul de detonare. În acest moment, se fac conexiunile finale la comutatorul de aprindere. La un minut înainte de detonare, se sună o serie de scurte semnale de avertizare. Apoi, detonatorul deblochează întrerupătorul principal și detonează încărcăturile. După explozie, toate circuitele electrice ale echipamentului de detonare sunt din nou blocate în pozițiile de siguranță, iar zona este inspectată pentru detectarea încărcăturilor ratate și pentru siguranța generală. O explozie prelungită a claxonului semnalează că totul este în regulă.
Produse secundare/deșeuri
Fabricarea și utilizarea explozivilor contribuie într-o oarecare măsură cu deșeuri periculoase în mediul înconjurător. Nitroglicerina produce mai multe produse secundare toxice, cum ar fi acizi, substanțe caustice și uleiuri contaminate cu metale grele. Acestea trebuie să fie eliminate în mod corespunzător prin neutralizare sau stabilizare și transportate la un depozit de deșeuri periculoase. Utilizarea explozivilor creează cantități mari de praf și particule rezultate din explozie și, în unele cazuri, eliberează în atmosferă azbest, plumb și alte materiale periculoase. De asemenea, exploziile necontrolate sau calculate necorespunzător pot rupe rezervoarele și conductele din apropiere, eliberând și conținutul acestora în mediul înconjurător.
Viitorul
De la dezvoltarea lor în anii 1950, formele avansate de explozivi din plastic și încărcăturile modelate au înlocuit dinamita. Acești explozivi sunt acum denumiți agenți de detonare, deoarece stabilitatea lor este îmbunătățită și necesită o amorsă mai puternică pentru a detona. Unul dintre cei mai comuni agenți de detonare este ANFO, sau nitrat de amoniu și păcură. ANFO este ușor disponibil, considerabil mai ieftin decât dinamita și poate fi amestecat la fața locului. Cu toate acestea, echipele de demolare a betonului care au nevoie de încărcături relativ mici folosesc în continuare dinamita ca agent de detonare.
Unde să aflați mai multe
Cărți
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. (Proprietățile periculoase ale materialelor industriale). Van Norstrad Rienhold, 1993.
Meyer, Rudolf. Explozivi. 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
.