|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Динаміт. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Динаміт – вибухова суміш, абсорбент (наприклад, кізельгур), просочений нітрогліцерином. Також може містити інші компоненти (селітра та ін). Вся маса зазвичай спресовується в циліндричну форму і поміщається в паперову або пластикову упаковку. Підрив заряду здійснюється за допомогою капсуля-детонатора. Динаміт був запатентований Альфредом Нобелем 25 листопада 1867 року.
Протягом кількох століть людям була відома лише одна вибухова речовина - чорний порох, що широко застосовувався як на війні, так і при мирних вибухових роботах. Але друга половина XIX століття ознаменувалася винаходом цілого сімейства нових вибухових речовин, руйнівна сила яких у сотні та тисячі разів перевершувала силу пороху. Їхньому створенню передувало кілька відкриттів. Ще 1838 року Пелуз провів перші досліди з нітрації органічних речовин. Суть цієї реакції полягає в тому, що багато вуглецевих речовин при обробці їх сумішшю концентрованих азотної та сірчаної кислот віддають свій водень, приймають замість нітрогрупи NO2 і перетворюються на потужну вибухівку. Інші хіміки досліджували це цікаве явище. Зокрема, Шенбейн, нітруючи бавовну, 1846 року отримав піроксилін. У 1847 році, впливаючи подібним чином на гліцерин, Собреро відкрив нітрогліцерин - вибухова речовина, що мала колосальну руйнівну силу. Спочатку нітрогліцерин нікого не зацікавив. Сам Собреро лише через 13 років повернувся до своїх дослідів та описав точний спосіб нітрації гліцерину. Після цього нова речовина знайшла деяке застосування у гірській справі. Спочатку його вливали в свердловину, затикали її глиною і підривали за допомогою патрона, що занурюється в нього. Однак найкращий ефект досягався при запаленні капсуля з гримучою ртуттю. Чим пояснюється виняткова вибухова сила нітрогліцерину? Було встановлено, що під час вибуху відбувається його розкладання, внаслідок чого спочатку утворюються гази CO2, CO, H2, СН4, N2 та NO, які знову взаємодіють між собою з виділенням величезної кількості теплоти. Кінцеву реакцію можна виразити формулою: 2C3H5(NO3)3 = 6CO2 + 5H2O+3N+0,5O2. Розігріті до величезної температури ці гази стрімко розширюються, чинячи на довкілля колосальний тиск. Кінцеві продукти вибуху абсолютно нешкідливі. Все це, здавалося, робило нітрогліцерин незамінним при підземних вибухових роботах. Але незабаром виявилося, що виготовлення, зберігання та перевезення цієї рідкої вибухівки загрожує багатьма небезпеками. Взагалі, чистий нітрогліцерин досить важко спалахнути від відкритого вогню. Запалений сірник тухнув у ньому без жодних наслідків. Зате його чутливість до ударів і струсу (детонації) була набагато вище, ніж у чорного пороху. При ударі, часто зовсім незначному, у шарах, що зазнали струсу, відбувалося швидке підвищення температури до початку вибухової реакції. Міні-вибух перших шарів робив новий удар на глибші шари, і так тривало доти, доки не відбувався вибух усієї маси речовини. Часом без будь-якого впливу ззовні нітрогліцерин раптом починав розкладатися на органічні кислоти, швидко темнів і тоді досить було найменшого струсу пляшки, щоб викликати жахливий вибух. Після низки нещасних випадків застосування нітрогліцерину було майже повсюдно заборонено. Тим промисловцям, які налагодили випуск цієї вибухівки, залишалося два виходи - або знайти такий стан, при якому нітрогліцерин буде менш чутливим до детонації, або згорнути своє виробництво. Одним із перших зацікавився нітрогліцерином шведський інженер Альфред Нобель, який заснував завод з його випуску. У 1864 році його фабрика злетіла в повітря разом із робітниками. Загинуло п'ятеро людей, у тому числі брат Альфреда Еміль, якому ледве виповнилося 20 років. Після цієї катастрофи Нобелю загрожували значні збитки – нелегко було переконати людей вкладати гроші у таке небезпечне підприємство. Декілька років він вивчав властивості нітрогліцерину і зрештою зумів налагодити цілком безпечне його виробництво. Але залишалася проблема транспортування. Після багатьох експериментів Нобель встановив, що розчинений у спирті нітрогліцерин менш чутливий до детонації. Однак цей спосіб не давав повної надійності. Пошуки тривали і тут несподіваний випадок допоміг блискуче вирішити проблему. При перевезенні сулій з нітрогліцерином, щоб пом'якшити тряску, їх поміщали в кізельгур - особливу інфузорну землю, що видобувалася в Ганновері. Кізельгур складався з крем'яних оболонок водоростей з безліччю порожнин та канальців. І ось якось при пересиланні одна сулія з нітрогліцерином розбилася і її вміст вилився на землю. У Нобеля виникла думка зробити кілька дослідів із цим просоченим нітрогліцерином кізельгуром. Виявилося, що вибухові властивості нітрогліцерину анітрохи не зменшувалися від того, що його ввібрала пориста земля, проте його чутливість до детонації знижувалася в кілька разів. У цьому вся стані він не вибухав ні від тертя, ні від слабкого удару, ні від горіння. Але при запаленні невеликої кількості гримучої ртуті в металевому капсулі відбувався вибух тієї ж сили, яку давав у тому ж обсязі чистий нітрогліцерин. Іншими словами, це було саме те, що потрібно, і навіть набагато більше, ніж сподівався отримати Нобель. 1867 року він узяв патент на відкрите їм з'єднання, яке назвав динамітом. Вибухова сила динаміту настільки ж величезна, як і у нітрогліцерину: 1 кг динаміту в 1/50000 секунди розвиває силу в 1000000 кгм, тобто достатню для того, щоб підняти 1000000 кг на 1 м. При цьому якщо 1 кг чорного пороху перетворювався на газ за 0, 01 секунди, то 1 кг динаміту – за 0, 00002 секунди. Але при цьому якісно виготовлений динаміт вибухав тільки від дуже сильного удару. Запалений дотиком вогню, він поступово згоряв без вибуху синім полум'ям. Вибух наставав тільки при запаленні великої маси динаміту (понад 25 кг). Підрив динаміту, як і нітрогліцерину, найкраще було проводити за допомогою детонації. Для цієї мети Нобель у тому ж 1867 винайшов грімучертутний капсульний детонатор. Динаміт одночасно знайшов найширше застосування при будівництві шосе, тунелів, каналів, залізниць та інших об'єктів, що багато в чому зумовило стрімке зростання стану його винахідника. Першу фабрику з виробництва динаміту Нобель заснував у Франції, потім налагодив його виробництво в Німеччині та Англії. За тридцять років торгівля динамітом принесла Нобелю величезне багатство - близько 35 мільйонів крон.
Процес виготовлення динаміту зводився до кількох операцій. Насамперед необхідно було отримати нітрогліцерин. Це було найскладнішим і найнебезпечнішим моментом у всьому виробництві. Реакція нітрації відбувалася, якщо 1 частина гліцерину обробляли трьома частинами концентрованої азотної кислоти у присутності 6 частин концентрованої сірчаної кислоти. Рівняння мало такий вигляд: C3H5(OH)3 + 3HNO3 = C3H5(НІ3)3 + 3H2O. Сірчана кислота в поєднанні не брала участі, але її присутність була необхідна, по-перше, для поглинання води, що виділялася в результаті реакції, яка в іншому випадку, розріджуючи азотну кислоту, тим самим перешкоджала б повноті реакції, а, по-друге, для виділення утворюється нітрогліцерину з розчину в азотній кислоті, оскільки він, будучи добре розчинний у цій кислоті, не розчинявся в її суміші із сірчаною. Нітрація супроводжувалась сильним виділенням теплоти. Причому якби внаслідок нагрівання температура суміші піднялася вище 50 градусів, то перебіг реакції направився б в інший бік - почалося б окислення нітрогліцерину, що супроводжується бурхливим виділенням оксидів азоту та ще більшим нагріванням, яке призвело б до вибуху. Тому нітрацію потрібно було вести при постійному охолодженні суміші кислот та гліцерину, додаючи останній потроху та постійно розмішуючи кожну порцію. Нітрогліцерин, що утворюється безпосередньо при зіткненні з кислотами, володіючи меншою щільністю порівняно з кислою сумішшю, спливав на поверхню, і його можна було легко зібрати після закінчення реакції. Приготування кислотної суміші на заводах Нобеля відбувалося у великих циліндричних чавунних судинах, звідки суміш надходила до так званого нітраційного апарату.
Апарат складався зі свинцевої посудини A, яка містилася в дерев'яному чані B і закривалася свинцевою кришкою L, яка під час роботи замазувалася цементом. Через кришку проходили кінці двох свинцевих змійовиків D, що знаходяться всередині апарату (через них постійно подавалась холодна вода). Через трубку C в апарат подавалося холодне повітря для розмішування суміші. Трубка F відводила з апарату пари азотної кислоти; трубка G служила для наливання відміреної кількості кислої суміші; через трубку H вливали гліцерин. У посудині M відмірялася необхідна кількість цієї речовини, яка потім впорскувалося в азотну суміш за допомогою стисненого повітря, що впускається по трубці O. У такій установці можна було за раз обробити близько 150 кг гліцерину. Впустивши необхідну кількість кислотної суміші та охолодивши її (пропускаючи холодне стиснене повітря і холодну воду через змійовики) до 15-20 градусів, починали вбризкувати охолоджений гліцерин. При цьому стежили, щоб температура в апараті не піднімалася вище за 30 градусів. Якщо температура суміші починала швидко підніматися та наближалася до критичної, вміст чана можна було швидко випустити у велику посудину з холодною водою. Операція утворення нітрогліцерину тривала близько півтори години. Після цього суміш надходила до сепаратора - свинцевий чотирикутний ящик з конічним дном і двома кранами, один з яких знаходився в нижній частині, а інший - збоку. Як тільки суміш відстоювалася та розділялася, нітрогліцерин випускали через верхній кран, а кислотну суміш – через нижній. Отриманий нітрогліцерин кілька разів промивали від надлишку кислот, оскільки кислота могла вступити з ним у реакцію і викликати його розкладання, що неминуче призводило до вибуху. Щоб уникнути цього, у герметичний чан з нітрогліцерином подавали воду і перемішували суміш за допомогою стисненого повітря. Кислота розчинялася у воді, а так як щільності води і нітрогліцерину сильно відрізнялися, відокремити їх потім один від одного не становило великої праці. Щоб видалити залишки води, нітрогліцерин пропускали через кілька шарів повсті і кухонної солі. В результаті всіх цих дій виходила масляниста рідина жовтуватого кольору без запаху і дуже отруйна (отруєння могло відбуватися як при вдиханні парів, так і при потраплянні крапель нітрогліцерину на шкіру). При нагріванні понад 180 градусів вона вибухала із жахливою руйнівною силою. Приготовлений нітрогліцерин змішували з кізельгуром. Перед цим кизельгур промивали та ретельно подрібнювали. Просочування його нітрогліцерином відбувалося у дерев'яних ящиках, викладених усередині свинцем. Після змішування з нітрогліцерином динаміт протирали через решето і набивали пергаментні патрони. У кізельгуровому динаміті у вибуховій реакції брав участь лише нітрогліцерин. Надалі Нобель придумав просочувати нітрогліцерин різні сорти пороху. І тут порох теж брав участь у реакції значно збільшував силу вибуху. Автор: Рижов К.В.
▪ Вогонь
Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024 Управління об'єктами за допомогою повітряних потоків
04.05.2024 Породисті собаки хворіють не частіше, ніж безпородні
03.05.2024
▪ 1300-ватні блоки живлення Cooler Master V Platinum ▪ Мозок обробляє вивчене у фазі швидкого сну
▪ розділ сайту Аудіотехніка. Добірка статей ▪ стаття Лао-цзи. Знамениті афоризми ▪ Як проходила боротьба за відродження Франції? Детальна відповідь ▪ стаття Папір. Прості рецепти та поради
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page