ویژگی ها,انواع و تاریخچه مواد منفجره

ویژگی ها,انواع و تاریخچه مواد منفجره

شکستن سنگ با استفاده از مواد منفجره از ابتدای قرن هفدهم هم زمان با شناسایی باروت شروع شد . در سال 1813 نیترو سلولز توسط T.J Plonze ساخته شد . در سال 1867 آلفرد نوبل برای سهولت حمل نیتروگلیسیرین آن را جذب دیاتومیت کرد و جسمی پلاستیکی شامل 75% نیتروگلیسیرین بدست آمد . این ماده می تواند تا سه برابر وزن خود نیتروگلیسیرین جذب کند و محصول آن Guhar Dynamite نامیده شد . دینامیت مشتق از کلمه یونانی (dynamis) به معنی نیرو می باشد در سال 1875 آلفرد نوبل نوعی دینامیت از ژلاتین انفجاری ساخت که مخلوط ژلاتینی شکل از 92% نیتروگلیسیرین و 8% نیترو سلولز بود که هنوز هم از مواد منفجره قوی صنعتی است . به دنبال آن در سال 1879 از مخلوط کردن نیترات سدیم و سایر مواد به ژلاتین انفجاری مواد منفجره ضعیفتر به دست آمد . انواع زیادی از مواد منفجره بر این اساس ساخته شده اند . مواد منفجره اکسیژن مایع در 1895 ساخته شد و نیترات آمونیوم بعنوان ماده منفجره در سال 1867 تولید گردید ، اما کاربرد مخاوط آن با سوخت مایع بعنوان ماده منفجره صنعتی از سال 1955 میلادی متداول شد . در سال 1920 از اختلاط دی نیترو گلیکول به دینامیت ها از یخ زدن آنها جلوگیری شد . در دهه های 1950 و 1960 مواد منفجره ژله ای و در دهه های 1960 و 1970 مواد منفجره امولیسیون ساخته و به بازار مصرف تحویل شد .

ماده منفجره : ترکیبی شیمیایی یا مخلوط مکانیکی است که در اثر جرقه ، ضربه ، حرارت و یا شعله در مدت کوتاهی تجزیه شده و مقدار زیادی گاز و حرارت تولید می کند .
می توان گفت هر ماده سوختنی قابل انفجار است در صورتی که شرایط مورد لزوم زیر فراهم گردد.
.1. اکسیژن به حد کافی موجود باشد .
.2. امکان ترکیب سریع اکسیژن با ماده سوختنی فرهم گردد.

ویژگی های مواد منفجره
.1. حساسیت
حساسیت گویای مقدار تحریکی است که برای وادار کردن ماده منفجره به فعل و انفعال لازم است حساسیت یک ماده منفجره به ساختمان ملکولی ، اندازه کریستالها ، وزن مخصوص ، رطوبت و درجه حرارت بستگی دارد . وزن مخصوص بالا ، جذب رطوبت و پوشش کریستالها سبب کم شدن حساسیت می گردد.
.2. سرعت انفجار
سرعت انفجار همان سرعت تجزیه شدن یا سوختن ماده منفجره یا به عبارت دیگر حرکت موج انفجار در سرتاسر ماده منفجره می باشد . اگر سرعت سوختن ماده منفجره بیش از سرعت صوت باشد آن را اتفجار می گویند و چنان چه کمتر از سرعت صوت باشد این پدیده را سوزش می نامند . مواد منفجره قوی سنگها را به قطعات ریز بدل می کنند و مواد منفجره با سرعت کم سبب تولید قطعات بزرگ سنگ در آتشباری ها می گردد.
.3. قدرت ماده منفجره
عوامل موثر در قدرت ، حجم گاز و حرارت انفجارند . هر چه حرارت تولید شده بیشتر باشد ، یعنی فعل و انفعال کامل تر انجام پذیرد ، قدرت ماده منفجره بیشتر است . از بین دو ماده منفجره که حجم گاز مساوی داشته باشند آن که حرارت بیشتر تولید می کند قدرت بیشتری دارد .
.4. چگالی
چگالی ماده منفجره وزن واحد حجم ماده منفجره بکار رفته در ساختمان فشنگ آن می باشد . هر چه چگالی ماده منفجره بیشتر باشد سرعت انفجار و قدرت آن بیشتر می باشد. در مورد مواد منفجره ژله ای ممکن است که دو نوع ماده منفجره دارای چگالی یکسان اما انرژی کاملاً متفاوت باشند . در صورتی که چگالی از حد معینی عبور کند ممکن است انفجار ناقص صورت گیرد یا اینکه ماده منفجره به جای انفجار ، بسوزد . لذا هر نوع ماده منفجره دارای یک چگالی اپتیموم است که به ازا آن انفجار کامل صورت می گیرد . واضح که برای سنگهای سخت باید مواد منفجره با چگالی بیشتر به کار برد .
.5. رطوبت
سبب تجزیه ماده منفجره می شود .
.6. آتش گیری
برخی از مواد منفجره در اثر یک جرقه منفجر می شوند و بعضی فقط می سوزند اما نظر به این که مواد منفجره سوختنی هستند خطر آتش گیری آنها و یا بخار و گاز متصاعد وجود دارد . این خاصیت در حمل و نقل و انبارداری بایستی مورد توجه قرار گیرد . یکی از علل کم شدن مصرف اکسیژن مایع همین خاصیت آتش گیری آن می باشد . در سالهای اخیر سعی شده که مواد منفجره آتشگیر نباشند اما به هر حال بایستی این نکته را مد نظر گرفت که این مواد سوختنی هستند و بایستی از نزدیک شدن شعله و کشیدن سیگار در جوار آنها خودداری کرد . و به همین دلیل خصیت آتش گیری است که توصیه می شود در شرایط رعد و برق شدید از استعمال هر گونه ماده منفجره ای خودداری کرد .
.7. سمیت
له طرق مختلف سمیت مواد منفجره بروز می کند . تماس با نیتروگلیسیرین سبب نفوذ آن از راه پوست دست شده و سردرد شدیدی می آورد . خوردن گرد و غبار و بخار ترکیبات نیترو ممکن است به فاجعه منجر شود . سمیت مواد منفجره بعد از انفجار نیز به نحوی بروز می کند ، زیرا پس از انفجار گازهای از قبیل SO2 ,SH2 ,CO2 ,CO و غیره در فضا پراکنده می گردد ، که ضررهای هر یک به نوبه خود مشخص است .
از جمله گازهای حاصل از انفجار ، انیدرید کربنیک CO2 است و با این که گازی سمی نیست ، اما در بسیاری از موارد پس از انفجار تولید گاز سبب مرگ افراد شده است زیرا وجود مقدار زیاد آن سبب لختی ماهیچه ها و از کار افتادن قلب و ریه می گردد.
اگر غلظت انیدرید کربنیک در هوا به 18% حجمی برسد موجب خستگی می گردد.

برای پایین آوردن سمیت گازهای حاصل از انفجار رعایت این نکات لازم است :
.1. تعادل اکسیژن برقرار باشد .
.2. داخل چال خوب پاک بوده و عاری از خرده ریزه حفاری باشد .
.3. قطر بحرانی در نظر گرفته شود .
.4. چال خوب مسدود شده باشد .
.5. انفجار کامل صورت گیرد .
.6. فشنگ های مواد ناریه با هم تماس داشته باشند .
.8. فراریت
مواد منفجره نباید فرار باشند ، زیرا قراریت سبب می شود که گاز درون ظرف جمع شده و آن را تحت فشار قرار دهد و یا خود ماده منفجره به خصوص در حمل و نقل و نگهداری تجزیه می گردد.

شناسایی انواع مواد منفجره

مشخصاتی که از مواد منفجره در ذیل آمده است همگی از

آتش کاری در معادن
تالیف رحمت الله استوار عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر
و انتشارات جهاد دانشگاهی
از کلیه دوستانی که خواهان مطالعه بیشتری در این زمینه هستند می توانند با تهیه این کتاب از آن بهره مند شوند .

آزید (ازتور) سرب
ازتور سرب در اثر شعله منفجر می شود . گرچه سرعت انفجار ازتور سرب از فولمینات جیوه کمتر است و به همین لحاظ قدرت شکنندگی آن نیز کمتر می باشد ، با این حال موارد استعمال آن بیش از فولمینات جیوه می باشد و این به دلیل پایداری زیاد آن است. در درجه حرارت 80 سانتی گراد بالای صفر اگر به مدت 15 ماه نگهداری شود خواص خود را حفظ می کند در حالی که فولمینات جیوه در این درجه حرارت به مدت 5/1 روز ده درصد خلوص خود را از دست می دهد . بطور کلی بعلل پایداری ، ارزانی و فراوانی در برابر رطوبت هیدرولیز می شود . اسید حاصله با مس ترکیب شده و ازتور مس خیلی حساس بوجود می آید لذا باید از تماس آن با مس جلوگیری کرد .

دی آزودی نیتروفنل (DDNP)
مثل ازتور سرب در چاشنی ها به جای فولمینات جیوه گرفته است . پایداری آن بیش از فولمینات جیوه و کمتر از ازتور سرب است طبق آزمایشات انجام شده در محیطی با حرارت 50 درجه سانتی گراد بالای صفر حداقل سی ماه دوام دارد در حالی که فولمینات جیوه در چنین شرایط 9 ماه پایدار می باشد . بعلاوه درجه حرارت 50 درجه سانتی گراد بالای صفر برای مدت 12 ماه در زیر آب دوام می کند . قدرت منفجر کردن آن از ازتور سرب و فولمینات جیوه بیشتر است .

فولمینات جیوه
برای اولین بار توسط نوبل در سال 1861 به عنوان چاشنی نیترو گلیسیرین بکار گرفته شد . مخلوط فولمینات جیوه دارای تعادل اکسیژن منفی است اضافه کردن مواد اکسیژن دار به آن نظیر باروت ، نیترات پتاسیم و کلرات پتاسیم تحت آزمایش قرار گرفت و نتیجه گیری گردید که مخلوط 80-20 و 90-10 فولمینات جیوه و کلرات پتاسیم ( 80% فولمینات جیوه و 20% کلرات پتاسیم ) – مزایای زیر را بر فولمینات جیوه دارد .
قدرت آتش زنه بیشتر و خردکنندگی بیشتر و ایمنی زیاد در حمل و نقل .

فولمینات نقره
این ماده بعلت قیمت و حساسیت بیش از فولمینات جیوه ، هرگز مصرف تجارتی پیدا نکرده است . بلکه مقداری در کارهای آتشکاری مصرف می شود .
استیفنات سرب
به عنوان خرج آتش زنه مصرف نمی شود به عبارت دیگر خرج چاشنی ها را تشکیل نمی دهد بلکه چون به حرارت حساس است و و در اثر گرمای جریان برق زود آتش می گیرد ، برای آتش زدن ازتور سرب در چاشنی های الکتریکی مصرف می شود .

تتراسن (تترازن)
سهولت انفجار ، حرارت زیاد ناشی از انفجار ، و حجم گازهای تولید شده باعث گردیده اند که تتراسن بعنوان یک ماده منفجره در ساختن چاشنی ها بکار گرفته می شود . در درجه حرارت کمتر از 75 درجه بالای صفر پایدار و 100 درجه بالای صفر تجزیه می شود .

نیترات آمونیوم (AN)
نیترات آمونیوم ارزان ترین و ایمن ترین ماده اکسیژن دار می باشد که در ساختمان اغلب مواد منفجره صنعتی و نظامی به عنوان ماده اکسیژن دهنده به کار می رود . بیشترین مورد مصرف آن در ساختن آنفو و مواد منفجره ژله ای می باشد . بعلاوه در ترکیب کود های شیمیایی نیز به مقدار زیاد مصرف می شود .
نیترات آمونیوم دانه ای (پودری) که برای سهولت جریان و مقاومت در مقابل رطوبت ، دانه هایش با موادی خاص پوشیده شده ، همراه با سوخت بعنوان مواد منفجره مصرف می شود . ماده ای که برای پوشش دانه های نیترات آمونیوم مصرف می شود Keiselguhr به میزان 2تا 3 درصد و یا موادی نظیر سولفنات ها به میزان ا درصد و یا ترکیب هر دو می باشد .
در گرمای معمولی به ضربه حساس نیست . حداقل فاصله لازم برای سقوط وزنه 2 کلیوگرمی به منظور انفجار 100 سانتی متر می باشد . با بالا رفتن درجه حرارت ، این فاصله کاهش می یابد ، به نحوی که در حرارت 150 و 175 درجه یانتی گراد فاصله لازم سقوط وزنه برای انفجار نیترات آمونیوم به ترتیب 70 و 30 سانتی متر است . در درجه حرارت 325 درجه سانتی گراد بالای صفر در عرض 3 ثانیه کاملا منفجر می شود و در حرارت پایین تر تجزیه می شود . نیترت آمونیوم سمی نیست و کار یا آن احتیاطهایی شدید لازن ندارد اما باید توجه داشت که به هر حال بالقوه ماده منفجره است و اکسید کننده می باشد در بعضی موارد سوزش و خارش و اگزما مشاهده شده است .

پرکلرات آمونیوم
بعنوان اکسیژن دهنده به کار می رود و حساسیت آن خیلی کم است . در ساختن خرج های پرتابی انفجار به کار می رود . مقدار اکسیژن ان 35% بیش از نیترات آمونیوم است و این امر علی رقم قیمت بیشتر موجب کاربردهای مخصوصی برای آن می شود .

نیترو سلولز (NC)
نام های دیگر نیترات سلولز است . مقدار ازت یکی از عوامل تعیین کننده خواص نیترو سلولز است نیتروسلولزی که در خرج های پرتابی به کار می رود دارای ازت 12 تا 15/13 درصد است و آن چه که در تهیه ژله انفجاری به کار می رود 11 تا 12 درصد ازت دارد و نیتروسلولز مصرفی در مواد منفجره صنعتی 8 تا 5/11 درصد ازت دارد .
درحال حاضر مواد منفجره نیتروسلولزی در زمره مواد منفجره قوی شناخته می شوند . نیتروسلولز به ضربه حرارت و جرقه الکتریکی حساس است لذا حمل آن در مناطق خشک و جایی که احتمال وجود الکتریسیته ساکن باشد خطرناک است و به همین دلیل در آب یا الکل حمل و نقل می شود . نیتروسلولز سمی نیست اما حمام رفتن و تغییر لباس برای کسانی که با آن کار می کنند ضروری است .

نیتروگلیسیرین (NG)
به نام های تری نیترات گلیسیریل و یا نیترات گلیسیریل نیز نامیده می شود در گرمای عادی مایع و بی رنگ است . در سال 1846 به وسیله Sorbero تهیه و در سال 1861 به وسیله نوبل به عنوان ماده منفجره به کار گرفته شد . نیتروگلیسیرین یکی از اجزای اصلی مواد منفجره صنعتی است . در ساختن خرج های پرتابی نیز به کار می رود . مختصری نیز مصرف دارویی دارد . مصرف 0006/0 گرم سبب اتساع شریان ها می شود . در درجه حرارت معمولی فرار نیست و در گرمای 50 درجه سانتی گراد بالای صفر کمی فرار و در 100 درجه کاملا فرار است .
حساسیت آن به ضربه مثل فولمینات جیوه است و با بالا رفتن درجه حرارت حساسیت آن نیز افزایش پیدا می کند . در گرمای 4 تا 8 درجه سانتی گراد بالای صفر یخ می بندد . چنانچه نیتروگلیسیرین دارای حباب هوا باشد حساسیتش ه ضربه بالا می رود . قدرت خردکنندگی نیتروگلیسیرین بسیار بالا ، معادل پتن و به مراتب بیش از تی ان تی است نیتروگلیسیرین از موادی است که تعادل اکسیژن ان مثبت است لذا می توان آن را با سایر موادی که احتیاج به اکسیژن دارند مخلوط کرد . نیتروگلیسیرین از راه پوست جذب بدن می شود بخار آن نیز پس از تنفس وارد خون می گردد و موجب سر درد شدید می شود تماس مکرر با نیتروگلیسیرین برای کارگرانی که با آن کار می کنند عادی می شود . به هر حال خوردن قهوه غلیظ مقداری از سر درد را می کاهد . حما آن در مقادیر زیاد بسیار خطر ناک است و احتیاط های ویژه ای را نیاز دارد .

گلیکول دی نیترات (GDN)
یکی از مواد منفجره نادری است که تعادل اکسیژن آن صفر است . قدرت خردکنندگی آن زیاد است در درجه حرارت 22- زیر صفر یخ می بندد . برای پایین آوردن درجه انجماد انواع دینامیت ها در ساختمان دینامیت مصرف می شود . چون فراریت آن بیش از نیتروگلیسیرین است بخار بیشتری وارد دستگاه تنفسی می شود و سبب اتساع رگ ها ، و سبب تشدید ضربان قلب و سر درد شدید می گردد .
نیترو استارچ
ماده ای جامد و ترد شبیه نشاسته است . نیترواستارچ یکی از عوامل مهم تشکیل دهنده مواد منفجره صنعتی است و از آن به جای نیتروگلیسیرین استفاده می شود . این گونه مواد منفجره در مقابل یخ زدگی مقاوم اند و تماس با آن ، سردرد ندارد .

پنتا اریتریتول تترا نیترات (PETN)
نام های دیگر آن ، پانتریت و نیتروپنتا اریتریت است . به سهولت آتش نمی گیرد . در برابر ضربه خیلی حساس است و برای کم کردن حساسیت به آن پارافین یا دی نیترو تلوئون و تی ان تی اضافه می کنند . مخلوط آن با نسبت های مختلف با تی ان تی را پانتولیت می نامند وزن مخصوص آن 7/1 است .

سیکلونیت (RDX)
به نام های سیکلوتری متیلن تری نیترامین هگزوژن ، منفجره 4T ، هگزاهیدرو 1و 3 5 تری نیترو تریازین نیز معروف است . به عنوان خرج مبنا در چاشنی ها و یکی از اجزا تشکیل دهنده مواد منفجره صنعتی به کار می رود . خردکنندگی و قدرت RDX به مراتب بیش از تتریل و معادل PETN است . پایداری RDX بیش از PETN و تقریبا معادل TNT است در انباری به حرارت 85 مدت 10 ماه و در حرارت 100 مدت 100 ساعت خواص خود را حفظ می کند . RDX چندان سمی نیست اما برای کسانی که روزانه با آن سرو کار دارند تغییر لباس و حمام رفتن الزامی است . RDX به سبب پایداری زیاد ، فراوانی و ارزانی مواد اولیه به مقدار زیاد تولید و مصرف می شود .

تری نیتروتولوئن (TNT)
اسامی دیگر آن عبارتند از تروتیل ، تریتون ، تریتول ، تولئیت ، تریلیت در ساختن مواد منفجره صنعتی ، خرج های پرتابی ، بمب ها نارجک و خرج هایی نظیر آماتول و پانتولیت به کار می رود . وزن مخصوص TNT برابر 56/1 می باشد و در صورت فشرده شدن تا 6/1 می رسد . سولفور سدیم ، تی ان تی را تجزیه می کند و مقداری مواد غیر منفجره به وجود می آید و از این خاصیت برای از بین بردن تی ان تی استفاده می شود . یکی از خواص عمده تی ان تی پایداری آن است . در حرارت 65 بیش از 20 سال خواص خود را حفظ می کند . و در گرمای 75 برای مدت شش ماده تغییر نکرده باقی می ماند .

باروت
باروت خرج پرتابی است و در کشورهای صنعتی جز در موارد نادر برای انتقال آتش از آن استفاده نمی شود .
باروت مخلوطی مکانیکی از نیترات سدیم یا پتاسیم ، زغال و گوگرد است . در حالی که هیچ کدام آنها ماده منفجره نیستند . باروت از مواد منفجره کند سوز است و سرعت سوختن آن در مقایسه با مواد منفجره قوی خیلی کمتر از آنهاست .
سرعت سوختن باروت نیترات سدیم دار کمتر از نوع باروت نیترات پتاسیم دار است . ازدیاد زغال سبب کمتر شدن سرعت سوختن می شود . نوع و کیفیت زغال در سرعت سوختن باروت موثر است . زغال بید و توسه سریعتر از زغال بلوط می سوزند .

آنفو
آنفو حروف اول کلمات (Ammonium Ntrite Fuel Oil) به معنی مخلوط نیترات آمونیوم و سوخت مایع است . بطور کلی آنفو 5/94% نیترات آمونیوم است که دانه های ضد لای پوشیده شده و 5/5% سوخت مایع هم جذب آن گردیده است .
افزودن آلومنیوم به آنفو سبب افزایش قدرت آن می شود .

دینامیت
دینامیت یک اسم عام است که به بسیاری از مواد منفجره خشک شامل مواد سوختنی کربناته و نیتروگلیسرین اطلاق می شود . دینامیت اولین بار توسط نوبل ساخته شد و مرکب از 75% وزنی نیتروگلیسرین و 25% دیاتومیت بود . گرچه دیاتومیت تا سه برابر وزن خود نیتروگلیسیرین جذب می کند اما قدرت این نوع دینامیت به مراتب کمتز از نیتروگلیسیرین است . پس از آن به جای دیاتومیت از موادی نظیر نیترات سدیم (SN) چوب و غیره استفاده شد و گرچه این مواد کمتر از دیاتومیت نیتروگلیسیرین جذب می کند اما ماده منفجره حاصله به مراتب قوی تر از دینامیت ( نیتروگلیسیرین – دیاتومیت) است .
انواع دینامیت ها
دینامیت ها را بر حسب نوع مواد ترکیبی طبقه بندی می کند . عمده مواد تشکیل دهنده دینامیت ها عبارتند از : نیتروگلیسیرین ، نیترات سدیم ، نیترات آمونیوم ، نیترو سلولز و سوخت کربناته مثل چوب . اما در ساختمان دینامیت ها علاوه بر مواد فوق ، مواد چسبنده ، مواد ضد اسید و مقداری رطوبت نیز به کار می رود.
انواع دینامیت ها عبارتند از : دینامیت استرایت ، دینامیت آمونیاکی ، دینامیت استرایت ژلاتینی ، ژلاتین انفجاری ، دینامیت آمونیاکی ژلاتینی ، دینامیت نیمه ژلاتینی .

اکسیژن مایع (LOX)
چنان چه مواد سوختنی از قبیل خاک اره و گرد زغال را در اکسیژن مایع فروبریم تا 5/3 برابر وزن خود می تواند اکسیژن جذب می کند . در این حالت با نزدیک کردن شعله ، خاک اره یا گرد زغال منفجر می شود . چون که اکسیژن مایع به سرعت تبخیر می شود . این نوع آتش کاری هیچ گونه عوارض فیزیولوژیکی از قبیل سردرد و غیره را ایجاد نمی کند . بیش از 30 سال است که از اکسیژن مایع در انفجار استفاده نمی شود. این نوع ماده منفجره در آتشباری در معادن روباز به کار می رفته است .