Bakgrund och råvaror
Dynamit är ett kommersiellt sprängämne som främst används för rivning och gruvdrift. Det uppfanns 1866 av Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) och beskrivs mer korrekt som en förpackning av nitroglycerin, en mycket giftig explosiv vätska, eller andra flyktiga föreningar såsom sensibiliserat ammoniumnitrat. Dynamiter kan förpackas i avvägda laddningar, transporteras lätt och, med rätt detonator, sprängas på ett säkert sätt. Eftersom en dynamitexplosion skapar en ”kall flamma”, som är mindre benägen att antända blandningar av metan och kolstoft som förekommer i gruvor, används dynamiter ofta vid kolbrytning.
Historia
Alfred Nobel, hans far Immanuel och yngre bror Emil började experimentera med nitroglycerin i närheten av Stockholm år 1862. Nitroglycerin hade upptäckts av den italienske kemisten Ascario Sobrero 1846, men det var mycket instabilt och svårt att hantera, och oavsiktliga explosioner var inte ovanliga. En sådan olycka dödade bland annat Emil vid en fabrik 1864. Trots den personliga tragedin fortsatte Alfred sitt arbete med denna farliga vätska och arbetade på en båt mitt i en sjö innan han utförde sina experiment i en fabrik. År 1866 upptäckte han att om man blandade nitroglycerin med kieselgur (kiselgur) stabiliserades och minskade sprängämnets flyktighet. Diatoméjord bildas av de fossila resterna av en encellig plankton som kallas kiselalger, och resultatet är ett absorberande material som ”suger upp” nitroglycerinet. Alfred gav produkten namnet ”dynamit”, som härstammar från grekiskans ”dynamis” som betyder ”kraft”, och fick patent på processen 1867. Nobel fortsatte att utveckla flera andra sprängämnen och drivmedel, bland annat rökfritt krut och ballistit. Han hade över 355 patent och hans betydande förmögenhet utgjorde den ekonomiska grunden för Nobelpriset, som delas ut ”till dem som under det föregående året har gjort störst nytta för mänskligheten.”
Dynamit klassificeras som ett sekundärt högexplosivt ämne, vilket innebär att en detonator av primärt eller inledande högexplosivt ämne (t.ex. kvicksilverfulminat) används för att utlösa huvudladdningen. Dynamit anses vara ett kommersiellt sprängämne, till skillnad från TNT (trinitrotoluen)-sprängämnen, som anses vara sprängämnen för militär ammunition. Den första storskaliga användningen av dynamit för byggnadsändamål skedde vid skapandet av Hoosac-tunneln, som avslutades 1876.
Processutformning och anläggningar
Dynamittillverkningen är starkt reglerad och processen strikt kontrollerad för att förhindra oavsiktliga detonationer. Den utrustning som används är särskilt utformad för att minska blandningens exponering för värme, komprimeringskrafter eller antändningskällor. Lagren i produktblandarna är till exempel monterade utanför apparatens ram för att förhindra kontakt med den explosiva blandningen. Byggnader och lagringsutrymmen (kallade magasin) byggs på stora avstånd från andra konstruktioner och med specialiserade värme-, ventilations- och elsystem. Dessa byggnader är ”härdade” med skottsäkra tak och väggar och omfattande säkerhetssystem. Andra viktiga försiktighetsåtgärder är grundliga inspektionssystem som säkerställer korrekt blandning, sortering, förpackning och lagerkontroll. De anställda är också mycket välutbildade för att arbeta med sprängämnena, och det krävs särskilda hälsoskyddsåtgärder. Exponering för nitroglycerin ger ofta halsbrytande huvudvärk, även om en immunitet mot de toxiska effekterna kan utvecklas. Intressant nog används nitroglycerin också inom medicinen för att behandla vissa former av angina pectoris och andra sjukdomar. I kroppen fungerar det som en vasodilator och slappnar av i muskelvävnad.
Herställningsprocessen
Processen börjar med den sammansatta vätskan, till exempel nitroglycerin (explosiv olja), ett ”knark”-ämne och ett antacidum. Etylenglykoldinitrat, som utgör cirka 25-30 % av den explosiva oljan, används för att sänka nitroglycerinets fryspunkt. Detta gör att dynamiten kan användas säkert vid låga temperaturer. I själva verket är nitroglycerin i halvfruset tillstånd med både vätska och fast substans faktiskt mer känsligt och instabilt än antingen fruset eller flytande tillstånd ensamt. I detta halvfasta tillstånd är nitroglycerin extremt farligt att hantera.
Blandning av oljan
- 1 Den explosiva oljan tillsätts försiktigt i en mekanisk blandare, där den absorberas av ”dope”, som kan bestå av antingen kiselgur (som numera inte längre används), trämassa, sågspån, mjöl, stärkelse och/eller andra kolhaltiga ämnen och kombinationer av ämnen.
Neutralisering av syra
- 2 Ungefär 1 % antacida, t.ex. kalciumkarbonat eller zinkoxid, tillsätts för att neutralisera eventuell syra som finns i dopen. Blandningen övervakas noggrant och när rätt innehållsnivå har uppnåtts är blandningen redo att förpackas i de olika formerna. Genom denna process framställs så kallad ”ren dynamit”, där dopet inte bidrar till dynamitens explosiva styrka. Exempelvis innehåller 40 % ren dynamit 40 % nitroglycerin och 60 % dop, medan 35 % ren dynamit innehåller 35 % nitroglycerin och 65 % dop. I vissa fall blandas natriumnitrat med dopet, vilket fungerar som ett oxidationsmedel och ger ytterligare styrka åt sprängämnet.
Förpackning av dynamit
- 3 Utseendet på dynamit liknar vanligen en rund patron med en diameter på cirka 3,2 cm (1,25 tum) och en längd på 20 cm (8 tum). Denna typ tillverkas genom att dynamitblandningen pressas in i ett pappersrör förseglat med paraffin. Paraffinhöljet skyddar dynamiten från fukt och bidrar som brännbart kolväte till den explosiva reaktionen. Dynamit kan också finnas i många andra former, från mindre storlekar av patroner för specialiserat rivningsarbete till stora laddningar med en diameter på 25 cm (10 tum) som används vid stora dagbrottsarbeten. Reglerna begränsar längden på dessa stora laddningar till 76 cm (30 tum) och vikten till 23 kg (50 pund). Dynamit finns också som ett påsepulver och i en gelatiniserad form för användning under vatten.
Dynamit tillverkas också med hjälp av andra ämnen än nitroglycerin. Om man till exempel ersätter en större del av den explosiva oljan med ammoniumnitrat kan man öka dynamitens sprängkraft. Denna form av dynamit kallas ammoniakdynamit.
Kvalitetskontroll
En noggrann mätning av dynamitens hållfasthet och provning genom detonation garanterar en säker användning av sprängämnet. Dynamitens relativa styrka graderas genom jämförelse med ren dynamit och genom viktprocenten av den explosiva oljan. Till exempel jämförs ammoniakdynamit med ren dynamit och graderas därefter. Femtio procent ammoniakdynamit har samma sprängstyrka som 50 procent ren dynamit. I detta fall återspeglar ”50 %” jämförelsen av styrkan snarare än det explosiva innehållet.
När dynamiten har tillverkats och testats i satser distribueras den till arbetsplatsen under strikta transport- och lagringsbestämmelser.
Användning
Nedan följer ett kort exempel som är ett av många scenarier för korrekt användning av dynamit. Det bör noteras att ingen annan än en certifierad sprängningsexpert med rätt förfaranden och utrustning någonsin bör försöka detonera dynamit.
I detta exempel måste en bergsformation sprängas för att bereda plats för ett byggprojekt. Det första steget i sprängningsförfarandet är att bestämma laddningens storlek på olika sätt, bland annat med hjälp av diagram, beräkningar och sprängarens erfarenhet. En noggrann undersökning av det berörda området och den omgivande terrängen görs för att fastställa den säkra zonen. Skyltar placeras minst 305 meter utanför den säkra zonen för att varna allmänheten om sprängningen. Radiosändare stängs av och låses för att förhindra att de elektriska detonatorerna avfyras oavsiktligt. Laddningen tas sedan ut ur magasinet och transporteras till sprängplatsen med slutna och säkra lastbilar. Detonatorerna transporteras till arbetsplatsen i ett separat fordon.
Laddningarna lossas och placeras i de spränghål som borrats i bergsformationen. De glider in i spränghålet med hjälp av lufttryck eller genom att stampas med trä- eller plaststavar. Sprängaren är mycket noga med att ledningskablarna till detonatorerna är kortslutna tills alla laddningar har placerats. Detta ger en kortslutning av ledningarna, vilket förhindrar oavsiktlig antändning. Endast sprängaren får göra de sista elektriska anslutningarna till huvudbrytaren.
Under denna tid används en 1,5 m lång lucka i ledningarna omedelbart framför huvudbrytaren som en ”blixtlucka”, en annan säkerhetsåtgärd för att eliminera risken för att statisk elektricitet utlöser laddningarna. När alla förberedelser för sprängningen är klara ljuder ett varningshorn en serie av enminuterssignaler före detonationssignalen. Vid denna tidpunkt görs de sista anslutningarna till avfyrningsomkopplaren. En minut före detonationen ljuder en serie korta hornsalvor. Sprängaren låser sedan upp huvudbrytaren och detonerar laddningarna. Efter explosionen låses alla elektriska kretsar till sprängutrustningen återigen i säkra lägen, och området inspekteras för att se om laddningarna har avfyrats på fel sätt och för att kontrollera den allmänna säkerheten. Ett långvarigt hornljud signalerar att allt är klart.
Bioprodukter/avfall
Herställning och användning av sprängämnen bidrar i viss mån till att miljön belastas med farligt avfall. Nitroglycerin ger upphov till flera giftiga biprodukter såsom syror, kaustik och oljor som är förorenade med tungmetaller. Dessa måste bortskaffas på rätt sätt genom neutralisering eller stabilisering och transporteras till en deponi för farligt avfall. Användningen av sprängämnen ger upphov till stora mängder damm och partiklar från explosionen, och i vissa fall släpps asbest, bly och andra farliga material ut i atmosfären. Okontrollerade eller felaktigt beräknade explosioner kan också leda till att närliggande tankar och rörledningar brister och att deras innehåll också släpps ut i miljön.
Framtiden
Sedan de utvecklades på 1950-talet har avancerade former av plastsprängämnen och formade laddningar ersatt dynamit. Dessa sprängämnen kallas nu för sprängämnen, eftersom deras stabilitet är förbättrad och de kräver en kraftigare tändstift för att detonera. Ett av de vanligaste sprängämnena är ANFO, dvs. ammoniumnitrat och eldningsolja. ANFO är lättillgängligt, betydligt billigare än dynamit och kan blandas på plats. Betongrivare som kräver relativt små laddningar använder dock fortfarande dynamit som sprängmedel.
Här kan du läsa mer
Böcker
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. Sprängämnen. 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