Dynamite

Hintergrund und Rohstoffe

Dynamit ist ein kommerzieller Sprengstoff, der hauptsächlich für Abriss und Bergbau verwendet wird. Es wurde 1866 von Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) erfunden und wird genauer als die Verpackung von Nitroglycerin, einer hochgiftigen explosiven Flüssigkeit, oder anderen flüchtigen Verbindungen wie sensibilisiertem Ammoniumnitrat beschrieben. Dynamite können in abgemessenen Ladungen verpackt, leicht transportiert und mit dem richtigen Zünder sicher explodiert werden. Da eine Dynamitexplosion eine "kühle Flamme" erzeugt, die in Minen vorhandene Methan- und Kohlenstaubgemische weniger wahrscheinlich entzündet, werden Dynamite häufig im Kohlebergbau verwendet.

Verlauf

Alfred Nobel, sein Vater Immanuel und sein jüngerer Bruder Emil begannen 1862 in der Nähe von Stockholm mit Nitroglycerin zu experimentieren. 1846 vom italienischen Chemiker Ascario Sobrero entdeckt, war Nitroglycerin sehr instabil und schwer zu handhaben, und versehentliche Explosionen waren keine Seltenheit. Ein solcher Unfall tötete Emil 1864 unter anderem in einer Fabrik. Trotz der persönlichen Tragödie setzte Alfred seine Arbeit mit dieser gefährlichen Flüssigkeit fort, arbeitete auf einem Boot inmitten eines Sees, bevor er seine Experimente in einer Fabrik durchführte. 1866 entdeckte er, dass das Mischen von Nitroglycerin mit Kieselgur (Kieselgur) stabilisiert und verringert die Flüchtigkeit des Sprengstoffs. Kieselgur wird aus den fossilen Überresten eines einzelligen Planktons namens Diatomeen gebildet, und das Ergebnis ist ein absorbierendes Material, das das Nitroglycerin "aufsaugt". Alfred nannte das Produkt "Dynamit" - abgeleitet vom griechischen "dynamis", was "Kraft" bedeutet - und erhielt 1867 ein Patent für das Verfahren. Nobel entwickelte mehrere andere Sprengstoffe und Treibmittel, darunter rauchfreies Pulverballistit. Er hielt über 355 Patente und sein beachtliches Vermögen bildete die finanzielle Grundlage für den Nobelpreis, der "denjenigen verliehen wird, die im vergangenen Jahr der Menschheit den größten Nutzen gebracht haben sollen".

Dynamit wird als sekundärer hochexplosiver Sprengstoff klassifiziert, was bedeutet, dass ein Zünder des primären oder auslösenden hochexplosiven Stoffes (z. B. Quecksilberfulminat) verwendet wird, um die Hauptladung zu zünden. Dynamit gilt als kommerzieller Sprengstoff, im Gegensatz zu TNT (Trinitrotoluol)-Sprengstoffen, die als militärische Munitionssprengstoffe gelten. Die erste groß angelegte Verwendung von Dynamit für Bauzwecke war der Bau des Hoosac-Tunnels, der 1876 fertiggestellt wurde.

Prozessdesign und
Einrichtungen

Die Herstellung von Dynamit unterliegt strengen Vorschriften und der Prozess wird streng kontrolliert, um versehentliche Detonationen zu vermeiden. Die verwendete Ausrüstung wurde speziell entwickelt, um die Exposition des Gemisches gegenüber Hitze, Verdichtungskräften oder Zündquellen zu reduzieren. Lager in den Produktmischern sind beispielsweise außerhalb des Apparaterahmens montiert, um den Kontakt mit dem explosiven Gemisch zu verhindern. Gebäude und Lagerräume (Magazine genannt) werden in großen Abständen von anderen Bauwerken und mit speziellen Heizungs-, Lüftungs- und Elektrosystemen errichtet. Diese Gebäude sind "gehärtet" mit durchschusshemmenden Die Herstellung von Dynamit kann als sichere Verpackung von Nitroglycerin, einer hochgiftigen explosiven Flüssigkeit, beschrieben werden. Dächer und Wände sowie umfangreiche Sicherheitssysteme. Andere wichtige Vorsichtsmaßnahmen umfassen gründliche Inspektionssysteme, die das korrekte Mischen, Sortieren, Verpacken und die Bestandskontrolle sicherstellen. Die Mitarbeiter sind auch im Umgang mit den Sprengstoffen bestens geschult und es sind besondere Gesundheitsvorkehrungen erforderlich. Die Exposition gegenüber Nitroglycerin führt häufig zu pochenden Kopfschmerzen, obwohl sich eine Immunität gegen die toxischen Wirkungen entwickeln kann. Interessanterweise wird Nitroglycerin auch in der Medizin verwendet, um einige Formen von Angina und andere Beschwerden zu behandeln. Im Körper wirkt es als Vasodilatator und entspannt das Muskelgewebe.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Der Prozess beginnt mit der zusammengesetzten Flüssigkeit wie Nitroglycerin (explosives Öl), einer "Dope"-Substanz und einem Antazidum. Ethylenglykoldinitrat, das ungefähr 25-30% des explosiven Öls ausmacht, wird verwendet, um den Gefrierpunkt des Nitroglycerins zu senken. Dies ermöglicht eine sichere Verwendung des Dynamits bei niedrigen Temperaturen. Tatsächlich ist Nitroglycerin in einem halbgefrorenen Zustand, in dem sowohl flüssige als auch feste Bestandteile vorhanden sind, tatsächlich empfindlicher und instabiler als entweder gefrorener oder flüssiger Zustand allein. In diesem halbfesten Zustand ist der Umgang mit Nitroglycerin äußerst gefährlich.

Mischen des Öls

• 1 Das explosive Öl wird vorsichtig in einen mechanischen Mischer gegeben, wo es von der "Spritzmasse" absorbiert wird, die entweder Kieselgur (jetzt nicht mehr verwendet), Zellstoff, Sägemehl, Mehl, Stärke und/oder . sein kann andere kohlenstoffhaltige Stoffe und Stoffkombinationen.

Säure neutralisieren

• 2 Ungefähr 1% Antazida wie Calciumcarbonat oder Zinkoxid wird hinzugefügt, um jegliche Säure in der Dope zu neutralisieren. Die Mischung wird sorgfältig überwacht und wenn der richtige Inhaltsstoffgehalt erreicht ist, kann die Mischung in die verschiedenen Formen verpackt werden. Bei diesem Verfahren entsteht sogenanntes "Straight Dynamit", bei dem das Dope nicht zur Sprengkraft des Dynamits beiträgt. Zum Beispiel enthält 40% reines Dynamit 40% Nitroglycerin und 60% Dope; 35 % reines Dynamit enthält 35 % Nitroglycerin und 65 % Dope. In einigen Fällen wird dem Dope Natriumnitrat beigemischt, das als Oxidationsmittel wirkt und dem Sprengstoff zusätzliche Stärke verleiht.

Verpackungsdynamit

• 3 Das Aussehen von Dynamit ähnelt normalerweise ungefähr einer runden Patrone Das Aussehen von Dynamit ähnelt normalerweise einer runden Patrone mit einem Durchmesser von etwa 1,25 Zoll und einer Länge von 20 Zoll. Das Paraffingehäuse schützt den Dynomit vor Feuchtigkeit und trägt als brennbarer Kohlenwasserstoff zur explosiven Reaktion bei. 1,25 Zoll (3,2 cm) im Durchmesser und 8 Zoll (20 cm) lang. Dieser Typ wird hergestellt, indem die Dynamitmischung in eine mit Paraffin verschlossene Papierröhre gepresst wird. Die Paraffinhülle schützt das Dynamit vor Feuchtigkeit und trägt als brennbarer Kohlenwasserstoff zur explosiven Reaktion bei. Dynamit kann auch in vielen anderen Formen vorliegen, von kleineren Patronengrößen für spezielle Abbrucharbeiten bis hin zu großen Sprengladungen mit einem Durchmesser von 25 cm (10 Zoll), die für große Tagebauarbeiten verwendet werden. Vorschriften begrenzen die Länge dieser großen Ladungen auf 30 Zoll (76 cm) und das Gewicht auf 50 Pfund (23 kg). Dynamit ist auch als Beutelpulver und in gelatinierter Form für den Unterwassereinsatz erhältlich.

  Dynamite werden neben Nitroglycerin auch aus anderen Substanzen hergestellt. Beispielsweise kann das Ersetzen eines größeren Teils des Sprengöls durch Ammoniumnitrat die Sprengkraft des Dynamits erhöhen. Diese Form von Dynamit wird als Ammoniakdynamit bezeichnet.

Qualitätskontrolle

Die genaue Messung der Dynamitstärke und das Testen durch Detonation gewährleisten eine sichere Leistung des Sprengstoffs. Die relative Stärke von Dynamit wird im Vergleich zu reinem Dynamit und nach dem Gewichtsprozentsatz des explosiven Öls abgestuft. Ammoniakdynamit wird beispielsweise mit reinem Dynamit verglichen und entsprechend eingestuft. Fünfzig Prozent Ammoniak-Dynamit entspricht in seiner Explosionskraft 50 % reinem Dynamit. In diesem Fall spiegelt die "50%" eher den Stärkevergleich als den Sprengstoffgehalt wider.

Nach Herstellung und Chargenprüfung des Dynamits wird es unter strengen Transport- und Lagervorschriften an die Baustelle abgegeben.

Bewerbung

Das folgende kurze Beispiel ist eines von vielen Szenarien für die richtige Anwendung von Dynamit. Es muss darauf hingewiesen werden, dass niemand außer einem zertifizierten Sprengexperten mit den richtigen Verfahren und Ausrüstung jemals versuchen sollte, Dynamit zur Detonation zu bringen.

In diesem Beispiel muss eine Felsformation gesprengt werden, um Platz für ein Bauvorhaben zu schaffen. Der erste Schritt des Sprengvorgangs besteht darin, die Größe der Ladung mit verschiedenen Mitteln zu bestimmen, einschließlich Diagrammen, Berechnungen und der Erfahrung des Sprengers. Eine genaue Untersuchung des betroffenen Gebiets und des umliegenden Geländes wird durchgeführt, um die sichere Zone zu bestimmen. Mindestens 305 m (1000 Fuß) außerhalb der Sicherheitszone sind Schilder angebracht, um die Öffentlichkeit vor der Sprengung zu warnen. Funksender werden ausgeschaltet und gesperrt, um ein versehentliches Abfeuern der elektrischen Zünder zu verhindern. Anschließend wird die Ladung aus dem Magazin entnommen und mit geschlossenen und gesicherten LKWs zur Sprengstelle transportiert. Die Zünder werden in einem separaten Fahrzeug zum Einsatzort gebracht.

Die Ladungen werden entladen und in die in die Gesteinsformation gebohrten Sprenglöcher eingebracht. Sie gleiten durch Luftdruck oder durch Stampfen mit Holz- oder Kunststoffstäben in das Sprengloch. Der Blaster achtet sehr darauf, dass die Zuleitungen zu den Zündern kurzgeschlossen werden, bis alle Ladungen platziert sind. Dadurch entsteht ein Kurzschlusspfad für die Verkabelung, der eine versehentliche Zündung verhindert. Nur der Blaster darf die letzten elektrischen Verbindungen zum Hauptfeuerschalter herstellen.

Während dieser Zeit wird eine 1,5 m lange Lücke in der Verkabelung unmittelbar vor dem Hauptschalter als "Blitzlücke" verwendet, eine weitere Sicherheitsmaßnahme, um die Möglichkeit einer statischen Elektrizitätsauslösung der Ladungen auszuschließen. Sobald alle Vorbereitungen für die Explosion abgeschlossen sind, ertönt ein Warnhorn eine einminütige Reihe von Explosionen vor dem Detonationssignal. Zu diesem Zeitpunkt werden die endgültigen Verbindungen zum Zündschalter hergestellt. Eine Minute vor der Detonation ertönt eine Reihe kurzer Hornstöße. Der Blaster entriegelt dann den Hauptschalter und zündet die Ladungen. Nach der Explosion werden alle Stromkreise zu den Sprenganlagen wieder in den sicheren Positionen verriegelt und der Bereich auf Fehlzündungen und die allgemeine Sicherheit überprüft. Ein längerer Hupenton signalisiert Entwarnung.

Nebenprodukte/Abfälle

Die Herstellung und Verwendung von Explosivstoffen trägt in gewissem Maße zu gefährlichen Abfällen in die Umwelt bei. Nitroglycerin produziert mehrere giftige Nebenprodukte wie Säuren, Ätzmittel und mit Schwermetallen verunreinigte Öle. Diese müssen durch Neutralisation oder Stabilisierung sachgerecht entsorgt und einer Sondermülldeponie zugeführt werden. Bei der Verwendung von Sprengstoffen entstehen bei der Explosion große Mengen an Staub und Partikeln und in einigen Fällen werden Asbest, Blei, freigesetzt und andere gefährliche Stoffe in die Atmosphäre. Außerdem können unkontrollierte oder falsch berechnete Explosionen nahegelegene Tanks und Rohrleitungen zum Bersten bringen und deren Inhalt ebenfalls in die Umgebung freisetzen.

Die Zukunft

Seit ihrer Entwicklung in den 1950er Jahren haben fortschrittliche Formen von Kunststoffsprengstoffen und Hohlladungen Dynamit ersetzt. Diese Sprengstoffe werden heute als Sprengmittel bezeichnet, da ihre Stabilität verbessert ist und eine stärkere Zündung zur Detonation benötigt wird. Eines der gebräuchlichsten Strahlmittel ist ANFO oder Ammoniumnitrat und Heizöl. ANFO ist leicht verfügbar, deutlich günstiger als Dynamit und kann vor Ort gemischt werden. Betonabbruchtrupps, die relativ kleine Ladungen benötigen, verwenden jedoch immer noch Dynamit als Sprengmittel.