Klasa 1 - Eksplozivne Materije - Seminar Ski Rad Finalni Za Print

  • Upload
    pisoman

  • View
    2.534

  • Download
    8

Embed Size (px)

Citation preview

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

1. UvodEksplozivi i baruti imaju veoma dugu historiju i nali su primjenu u raznim oblastima ljudske djelatnosti, prije svega kao oruje, zatim u privredi (rudarstvu, kamenolomima i sl.), kao gorivo u raketnim motorima i kao lijekovi. Pod eksplozivima se podrazumijevaju jedinjenja ili smjese koji mogu da razviju veliku zapreminu gasova na visokoj temperaturi i za vrlo kratko vrijeme. Eksplozija je proces veoma brzog stvaranja toplotne i mehanike energije uz oslobaanje gasova. Eksploziju prate zvuk, svjetlost, mehaniko dejstvo i sline pojave, koje svakako ostavljaju snazan uticaj na ovjeka. Sagorijevanjem 1 kg petroleuma oslobaa se 46000 KJ, ako se sagorijevanje vri na primjer u lampi ova energija se postepeno prenosi u okolinu, bez ikakvog mehanikog dejstva. Meutim, ako se pomjea 1 kg petroleuma sa dovoljnom koliinom tenog kiseonika i paljenje izvri inicijalnom kapislom, nastae velika eksplozija u kojoj se trenutno (hiljaditi deo sekunde) oslobaa oko 46000 KJ, temperatura dostie i do 4000 0C, izaziva se i pritisak od oko 100 tona po kvadratnom centimetru (podrazumijeva se da udarni talas ima razorno dejstvo). Osnovna razlika eksploziva od ostalih zapaljivih materija je u tome sto se kiseonik potreban za sagorijevanje nalazi u molekulima u vidu nitro ili hidratne, hloratne ili perhloratne grupe, pri emu treba znati da prisustvo internih gasova smanjuje broj kalorija osloboenih pri eksploziji.

1

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

2. Historijski razvoj eksplozivnih materijao o o o o

o o o o o o o o o o o o o o o o o

1190. god. p.n.e. Trojanske trupe koristile su zapaljiva sredstva protiv grke mornarice. 500-470 god. p.n.e. U taktici kineza Fau Li Jena opisana je upotreba kamenih kugli i zapaljivih lopti prilikom opsade gradova. 160-122 god. p.n.e. Kinezi pronasli crni barut, smjesu 76,2% kalijum-nitrata, 15,4% drvenog uglja i 8,4% sumpora. 222 god. Rimljani poceli da koriste u pomorskim bitkama, zapaljivu smjesu izraenu od negaenog krea i asfalta koja se palila u dodiru sa vodom. Sredinom VII veka Grk Kalinikos je usavrsio rimsku zapaljivu smjesu I pronaao grku vatru koja se satoji od nafte, sumpora, smole i negaenog krea. 1073. Maari su pri opsadi Beograda prvi koristili crni barut u Evropi 1250. Kaluer R.Bacon dao je sljedei sastav crnog baruta: 41,2% kalijumnitrat, 29,4% sumpora I 19,4 drvenog uglja 1326. U Veneciji su izraeni metalni topovi koji su djulad pod pritiskom gasova nastalih sagorijevanjem baruta 1627. K. Wiendl prvi je koristio crni barut za otkopavanje ruda 1654. J.R. Clauber pronasao je amonijum-nitrat (koji se koristi kao oksidans u privrednim eksplozivima) krajem XVII J. Lowestern pronaao je ivin-fulminat 1780. C.L. Berthollet pronaao je kalijum-hlorat 1845. otkrivena nitroceluloza, a A. Soborero pronaao nitroglicerin 1853. Austrija zamenjuje crni barut nitroceluloznim barutom koji stavljaju u baterije topova 1867. A. Nobel je pronaao dinamit 1873. Pronaen plastini eksploziv (nitroceluloza + nitroglicerin) 1884. pronaen dvobazni barut 1870. dobijen je trinitrotroluen 1891. T. Curtis pronaao olovo-azid 1894. proizveden je pentrit. U toku drugog svetskog rata napravljeno je mnogo novih eksplozivnih smjesa 1944. poela je proizvodnja livenih dvoaznih baruta za progon raketnih projektila

2

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

3. Definicija i klasifikacija eksplozivnih materija3.1. Definicija

Eksplozivne materije su hemijska jedinjenja ili mehanike smjese hemijskih jedinjenja u vrstom ili tenom stanju, koje u sebi sadre neophodne elemente za proticanje hemijske reakcije, praene oslobaanjem toplote i gasnih produkata. Svaka eksplozivna materija nije tehniki upotrebljiva, niti se u tehnikom smislu moe nazvati eksplozivom. Eksploziv (lat.: explodere - raspasti se) je hemijski spoj ili smjesa spojeva u kojima se djelovanjem vanjskog impulsa u obliku topline, udara, trenja i sl. moe izazvati ekstremno brza hemijska reakcija (eksplozija), praena oslobaanjem velike koliine topline i nastajanjem zagrijanih plinovitih produkata pod pritiskom mnogo veim od pritiska okoline. Zbog te razlike u pritisku plinovi se brzo ire, pri emu se dio energije pretvara u rad, to rezultira ruenjem i razaranjem. Uinci mogu biti veliki zbog trenutanosti reakcije. Kod gotovo svih eksploziva, eksplozija je zapravo vrlo brza ili trenutana oksidacija, a samo manji broj eksploziva (bakreni acetilid, azidi) raspadaju se izravno na sastavne dijelove. Neke vrste eksploziva, kao acetilidi, ne razvijaju plinove, nego pritisak prilikom eksplozije nastaje od finih, vrstih estica ugljika. Eksplozivnost hemijskih spojeva uzrokuju nestabilne atomske grupe u njihovim molekulama, kao to su O-O u peroksidima i ozonidima, O-Cl u kloratima i perkloratima, NO2 u duikovim spojevima i nitratima, NN u azidima i diazo-spojevima, NC u fulminatima, CC u acetilenima i acetilidima. Za eksplozije koje nastaju trenutanom oksidacijom, potreban kiseonik nalazi se u molekulama samog eksploziva. Tako sumpor i ugljen u crnom barutu izgaraju zahvaljujui kiseoniku iz salitre (KNO3), i to mnogo bre nego u vazduhu, a prilikom eksplozije glicerol-trinitrata (nitroglicerina) potreban kiseonik daju atomske grupe ONO2. Eksplozija se javlja kao zvuni efekat pri razlaganju eksploziva. Praena je pojavom gasova koji su pod veim pritiskom od pritiska sredine u kojoj nastaje eksplozija. Usljed razlike u pritiscima dolazi do nagle ekspanzije gasova eksplozije, pri emu se energija eksplozije pretvara u mehaniki rad. Eksploziju ne karakterie samo koliina osloboene energije, ve je mnogo vanija brzina kojom se ova energija oslobaa. Koliina osloboene energije u jedinici vremena predstavlja snagu eksploziva. Pri eksploziji 1kg plastinog eksploziva oslobodi se oko 4200 kJ/kg energije u djeliu sekunde. Da bi nastupio proces hemijskog razlaganja eksplozivne materije molekulima treba saoptiti minamalno potrebnu energiju (energiju aktiviranja) da bi postali aktivniji, jer su samo aktivni molekuli podloni hemijskim promjenama. Zavisno od naina na koji se dovodi energija aktiviranja, razlaganje eksplozivnih materija moe se obavljati na tri naina: gorenjem, deflagracijom i detonacijom. Gorenju su podlone sve eksplozivne materije zavisno od temperature i vremena izlaganja visokim temperaturama. Temperatura gorenja je najee nia od temperature eksplozije. Gorenje eksploziva odvija se na raun hemijski ugraenog kiseonika u eksploziv, bez prisustva kiseonika iz vazduha. Deflagracija je proces razlaganja eksploziva kod koga se energija aktiviranja molekula predaje od sloja do sloja prenoenjem toplote. Brzina hemijskog razlaganja kod deflagracije je relativno niska i iznosi od nekoliko cm do nekoliko stotina metara u sekundi.3

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Detonacija je proces razlaganja eksploziva kod koga se energija aktiviranja molekula prenosi od sloja do sloja putem udarnog talasa, koji se kroz eksplozivnu materiju kree nadzvunom brzinom. Detonaciona brzina razlaganja eksplozivnih materija dostie vrednost od 1300-9300m/s. Zavisi od hemijskog sastava eksploziva, gustine punjenja, prenika patrone i dr. 3.2. Klasifikacija

Klasifikacija eksploziva i eksplozivnih materijala vri se na slijedee naine: o po hemijskom sastavu, o po agregatnom stanju, o po relativnoj konzistenciji, o prema brzini razlaganja, Po hemijskom sastavu i osobinama eksplozive dijelimo na: o puani (deflagrantni - sporogorui) eksplozivi o brizantni - lomljivi eksplozivi o sigurnosni eksplozivi (amonijum - nitratni) eksplozivi o inicijalni eksplozivi ili detonatori Prema agregatnom stanju i optim fizikim osobinama, eksplozive i eksplozivne materije dijelimo na: o gasovite eksplozivne smjese (metan-vazduh, acetilen-vazduh), o eksplozivne smjese vrstih i tenih materija sa gasovima (ugljena praina-vazduh, derivati naftevazduh i dr.), o tene eksplozivne smjese (nitro-benzo-azotna kiselina i dr.), o smjese vrstih i tenih eksplozivnih materija (nitroglicerinamonijumnitrat, amonijumnitrat-dizel gorivo), o vrsta eksplozivna jedinjenja ili smjese (trinitrotoluol, heksogen, amonijumnitrat, trinitrotoluol i dr.). Prema relativnoj konzistenciji eksplozive dijelimo na: o prakaste, o poluplastine, o plastine, o vodoplastine - kaaste, o granulirane, o presovane, o livene. Prema brzini razlaganja i nainu delovanja eksplozive dijelimo na: o brizantne, i o deflagrantne. Prema nameni eksplozivi se dijele na: o eksplozive za radove na povrini, o eksplozive za radove pod zemljom, o eksplozive za rad u rudnicima sa pojavom metana i eksplozivne ugljene praine (metanski sigurnosni eksplozivi), o eksplozive za specijalne svrhe.4

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJEKlasa Podklasa Simbol Primjeri

Klasa 1 Eksplozivi

Klasa 1.1 tvari i predmeti kod kojih postoji opasnost od masovne eksplozije kao to su trinitrotoluen, barut, itd.

TNT ANFO nitroglicerin

Klasa 1.2 tvari i predmeti kod kojih postoji opasnost od ispaljivanja ali ne masovne eksplozije Klasa 1.3 tvari i predmeti kod kojih postoji opasnost od zapaljenja i manja eksplozivna opasnost ili ispaljivanje ali ne opasnost od masovne eksplozije Klasa 1.4 tvari i predmeti koji ne predstavljaju znaajnu opasnost

vojne granate, municija, itd.

vatromet

streljivo vatrenog oruja (meci)

Klasa 1.5 vrlo neosjetljive tvari kod kojih postoji opasnost od masovne eksplozije

diperhlorat, razorni agensi itd.

Klasa 1.6 ekstremno neosjetljive tvari kod kojih ne postoji opasnost od masovne eksplozije

sigurnosne patrone, vatromet, itd.

Tabela 1.

3.2.1. Puani eksplozivi

Puani (deflagrantni - sporogorui) eksplozivi su : - crni barut: KNO3 : S : C = 75 : 15 : 105

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

- malodimni barut: celulozni i glicerinski nitrati

Slika 1

Barut je eksplozivni prah. Hemijska, mehanika i eksplozivna je smjesa sljedeeg sastava:o o o

kalijev nitrat (KNO3, salitra) 75% drveni ugljen (C, s velikim postotkom ugljika) 20% sumpor (S) 15%

Ovaj sastav i omjer je koriten od poetka u Kini, gdje je i izmiljen. Smatra se prvim eksplozivom i prvom pirotehnikom mjeavinom. Moe se raditi sporiji i bri barut, samo da je u datom omjeru:o o o

od 60 do 80% kalijev nitrat, od 5 do 30% drveni ugljen i od 5 do 25% sumpor.

Evo dva esto koritena omjer: 70% KNO3 + 15% C + 5% S ili 76,2% NaNO3 + 25,4% C + 8,4% S. 1250.g. Ruer Bacon je dao sljedei sastav crnog baruta:o o o

41,2% natrijevog nitrata, 29,4% sumpora i 19,4%-drvenog ugljena. Taj barut nije brzo izgarao i nije stvarao puno dima, ali je stvarao jak pritisak, pa se koristio kao sporogoree pogonsko gorivo raketa.

Barut i pirotehnike smjese pretvaraju se u plinovite produkte u prvom redu izgaranjem. Od svih vrsta eksploziva barut reagira najsporije. Vrlo je osjetljiv na mehanike impulse. Osjetljivost mu je na udar i trenje u razini osjetljivosti jakih sekundarnih eksploziva, heksogena i oktogena. Posebice ga karakterizira velika osjetljivost na plamen i iskru. Temperatura izgaranja je negdje oko 2400C. Brzina igaranja (ili detonacije) 340 m/s. Energija je 720 kcal/kg. Amosferski tlak je 6 900. Relativna gustoa je 2 g/cm3.6

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Reakcija: 2KNO3+3C+S=K2S+3CO2+N2 ili 10 KNO3 + 3 S + 8 C 2 K2CO3 + 3 K2SO4 + 6 CO2 + 5 N2. Taj prah (barut) kad je u zatvorenome prostoru u vakumu (zbijen ili ne) i kad se do njega izazove zapaljenje, njegova snaga se prenosi na sve strane nekontrolirano, a to nekontrolirano irenje estica nazivamo eksplozija. Kontrolirano irenje estica nazivamo ekspanzija, npr. zapaljenje goriva u klipu motora, zrno u metku ima svoje usmjerenje, putem cijevi gdje vi to elite. Barut izgara naglo razvijajui veliku toplinu i stvarajui preteno plinovite produkte uz neke krute (kalijev sulfid), koji daju dim. Eksploziju baruta moemo definirati opisom kao da kad doe do njegovog zapaljenja da eksplozija mora jednostavno negdje izbiti, a ono to puca nije dim, nego plinoviti i vatreni produkti nastali izgaranjem lako zapaljive smjese (npr. bezdimni barut). Ekspandirajui plinovi izazivaju eksploziju. Crni barut Crni barut, ili kako se jo naziva dimni barut, homogenizirana je smjesa kalijevog nitrata (KNO3), sumpora (S) i drvenog ugljena. Crni je barut vrlo osjetljiv na mehanike impulse. Osjetljivost mu je na udar i trenje u razini osjetljivosti jakih sekundarnih eksploziva, heksogena i oktogena. Posebice ga karakterizira velika osjetljivost na plamen i iskru. Zbog takvih svojstava rad sa crnim barutom zahtjeva primjenu strogih mjera pirotehnike sigurnosti, posebno usmjerenih na sprijeavanje stvaranja uvjeta koji bi mogli izazvati nastanak iskre (trenje, statiki elektricitet i sl.). Zbog izvanredno velike osjetljivosti na iskru i plamen, velike brzine pripaljivanja i sagorijevanja kod niih pritisaka, crni je barut naao veliku primjenu u municiji. Unato nekim nedostacima (u prvom redu velikoj higroskopnosti), crni barut je i danas nezamjenljiv u izradi sporogoreeg tapina, pripala za barutna punjenja i razliite pirotehnike smjese, zatim za izradu vjebovnih sredstava, i sl. Donedavno se crni barut primjenjivao i za izradu usporivaa, npr. usporivaa za upalja rune bombe. Malodimni barut Trinitroceluloza (nitroceluloza, celulozni nitrat, TNC, malodimni barut, bezdimni barut, C6H4O6N2) je puani prah, 3 do 5 puta jai od crnoga baruta. Bezdimni barut potpuno je istisnuo dimni barut. Gori bre i bolje od crnoga baruta, ali je i do danas potpuno istisnio dimni barut. 1886. godine je postupno nadomjestio u vatrenom oruju svih vrsta. Dobiva se nitriranjem celuloze (npr. pamuka) (starter metak) ili pak drvenog ugljena koji je pretea celuloze (obini bojevni metak). Svaka drava ima svoju tvornicu oruja, pa njenu proizvodnju, tj. sastojke i ostale stvari vezane uz nju reguliraju oni po standardima. U starter metku je ute ili bijele boje u obliku plosnatijih kuglica, pamuka ili praha, dok u bojevnim mecima crne u obliku kuglica, listia ili valjkastih sitnih oblika. Pri dodiru s plamenom ne eksplodira nego izgara vrlo brzo. Brzina izgaranja mu je: VoD (cca)= 7300 m/s, uz stvaranje fireball efekta, velike jake svjetlosti. Pri izgaranju razvija samo plinovite produkte. Plinovi nastali njegovom eksplozijom ne uzrokuju rasprsnue ahure i cijevi, nego potiskuju i izbacuju metak. Bizantnost u usporedbi s TNT-om je 0.78. Kod TNC-a najvie se mora paziti da ne doe u dodir s plamenom ili moda iskrom, osim tog nedostatka, vrlo je stabilna.3.2.2. Brizantni - lomljivi eksplozivi

7

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Brizantni eksplozivi (sekundarni, ruilaki) se odlikuju velikom brzinom detonacije, to uzrokuje snana i ogromna razaranja. Osjetljivi su znatno manje od inicijalnih. Trenje i vatra im toliko ne smetaju. Upotrebljavaju se za miniranje u graevinarstvu i rudarstvu, za punjenje topovske tanadi, mina, bombi, torpeda i sl.. Meu najvanijima su: dinamit, praskava elatina, trinitrotoluen (TNT), pikrinska kiselina, pentrit, heksogen (ciklonit), oktogen, oksilikvit, amonit i tetril. Kad bi neki od eksploziva eksplodirao u moru i ako ima neki ronilac na daljini od 5-6 km ubilo bi ga, jer se estice bre prenose u vodi, nego na kopnu, ,a kad bi taj isti eksplodirao na zemlji, neko na 4 kilometra ne bi ga uope ni uo. Kad neki eksploziv eksplodira na istini ili u nekoj rupi-vakumu (npr. buotina u kamenolomu), nije isto! Najjai eksplozivi razvijaju po kilogramu mase oko 7000 kJ, dok 1 kilogram ugljena antracita daje toplinu oko 35.500 kJ. Prema tome, kada bi antracit mogao izgorjeti odjednom, djelovao bi oko pet puta jae od najjaega eksploziva. Naime, poznato je da svaki eksploziv detonira jaom poetnom brzinom i da ga se vie uspije detonirati to mu je vea gustoa. esto se deava da dio ostane, raznese ga detonacija, ili pak zaostane. To se postie nabijanjem. Ipak ako je gustoa prevelika smanji mu se osjetljivost, to objanjava zato pri ekstremno niskim temperaturama eksplozivi jednostavno zataje i zato je zimi vei broj polovino eksplodiranih granata. Nitroglicerin Nitroglicerin je tehniki naziv za ester glicerola i nitratne kiseline (duine). Nitroglicerin se dobiva nitriranjem alkohola glicerola. Poznat je pod starim nazivom nitroglicerin, iako nije nitro-spoj. Poznat je po raznim tehniko-hemijskim nazivima, poput: NG (kratica od nitroglicerin), nitroglicerol, trinitroglicerin, glicerol-trinitrat, trinitrooksipropanol, pakleno ulje, eksplozivno ulje. Kemijke formule na 13C: C3H5N3O9 ili C3H5(NO3)3 ili pak na 16C: C3H5(ONO2)3. Gustoa mu je na 15C: 227,0872 g/mol i 1,599 g/cm3, a na 13.2C 1,1. Ledite mu je na 13C i pod nikakvim uvjetima NE SMIJE biti uvan na temperaturi nioj od 15C (izgleda kao ulje), jer je on tada osjetljiv tako rei na stvarno sve i estoko e eksplodirati ak i ako ga malo protresete. Ako se NG kristalizira, postaje jo puno osjetljiviji nego to je bio u prethodnoj tekuoj formi na oko 16C. On se ne smije stavljati (ostavljati) u: rashladne ureaje, hladne prostorije, zaleivati itd.. Perfektna temperatura bi bila negdje oko 20-25C. Mora se uvati dalje od bilo kakvog iskrenja, na tamnom, ali ne i hladnom mjestu! CAS broj je 55-63-0. Prije je bio jedini poznat eksploziv. S njim je Alfred Nobel napravio dinamit i kao takav je bio manje opasan. Prije je bio bizatni eksploziv, u vrijeme II svj. rata inicijalni eksploziv, a sada se ne koristi nigdje zbog svoje osjetljivosti, a i istisnuli su ga drugi jai i bolji eksplozivi (i jeftiniji). Njegovo dranje u kui, je jako pasno, pa prije, kad se sa njim miniralo, drao se u nekom alkoholu, najee u acetonu, otopljen u omjeru 50:50. I takvo uvanje u acetonu smanjivalo je vjerovatnost od eksplozije. U tvornicama gdje se radio, odmah se pretvarao u dinamit, jer njegovo uvanje je jako opasno. Jako je osjetljiv, ali postaje siguran tek kada se iz njega napravi dinamit (brizantni eksploziv), tj. kada ga se napravi, mora ga se pretvorit odmah u dinamit. U vrstom stanju moe biti bezbojne ili ute boje, to ovi si o tome, je li nitriran samo sa nitratnom kiselinom8

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

ili sa nitratnom i sumpornom kiselinom (smjesa za nitriranje). To je gusta, teka, eksplozivna, nestabilna i uljasta tekuina.Prije se koristio veinom za proizvodnju dinamita kod miniranja i kao tekue brzogoree gorivo u vojnim raketama u II. svj. ratu. Danas ga je potpuno zamijenio EGDN (etilen glikol-dinitrat), spoj slian nitroglicerinu, samo to je manje osjetljiv, jeftiniji je i jai. Temperatura izgaranja je negdje do oko 4650C, to je MAX., jer ovisi o koliini glicerola i sumporne kiseline, a detonacijska brzina mu je oko 7700m/s-8000 m/s., na 0.5 kg ili 0.5 l. Dekopromimira na oko 50C-60C i izbacuje iz sebe tetno-smrtosne NO2 (NOX) plinove. Ne smije pasti s vie od 6 cm visine i da ga ima vie od 7 ml i na njega ne smije pasti teret vei od 2 kg sa 5 cm, a pri udaru ekia snage (i teine) 1kg sa visine od 2 cm. U trenutku eksplozije detonirajue kapisle zapali se kompletan NG u djeliu mili sekunde u 25 mm2, to ovisi je li na istini ili u rupi, je li isti NG, itd.. Dinamit Dinamit (prema gr.: sila, snaga) je naziv za vrlo snaan brizantni eksploziv, koji se ve u XIX. st. proizvodio na bazi glicerol-trinitrata, poznatijeg pod starim nazivom nitroglicerin. Alfred Nobel utvrdio je (patentirao) 1867.g. da infuzorijska zemlja adsorbira gliceroltrinitrat i tvori s njim plastian i manje osjetljiv eksploziv, koji je nazvao dinamit. Obino se isporuivao u obliku tapa dugakog 35 centimetara iji je promjer 3,5 centimetara. Dinamit se smatra visoko eksplozivnim.

Slika 2

Prve vrste dinamita sadravale su 75% glicerol-trinitrata, 24, 5% infuzorujske zemlje i 0,5% sode. Bio je takozvani gurdinamit, u kojem je infuzorijska zemlja bila neaktivna baza (smanjivala je detonaciju i nije izgorjela prilikom detonacije). Poslije se proizvodio preteno dinamit sa aktivnom bazom, mjeavinom glicerol-trinitrata sa salitrom (kalijevim nitratom), drvenom piljevinom, prainom kamenog ugljena i dr.. To su bile masne, vrlo hidroskopne tvari, koje su se prireivale u obliku patrona i izolirale slojem voska ili plastike kako bi se sprijeilo prodiranje vlage. Nobel je takoer otkrio da kolodijski pamuk (nitrirana celuloza s 11 do 12% duika) daje s glicerol-trinitratom elatinsku smjesu, tzv. praskavu elatinu (ondanji elatinski dinamit).

9

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Na temperaturi nioj od ledita (ili pak vioj od talita-vrenja) glicerol-trinitrata dinamitske patrone lako zataje, a katkad razvijaju i otrovne zapaljive plinove. Kako glicerol-trinitrat ima visoko ledite (13C), dodaju mu se glikol-dinitrat ili pak NaCl i druga sredstva za snienje ledita. Nitroglicerin se esto prije upotrebljavao u rudarstvu, ne nikada isti-sam, ve sa mjeavinom sa kuhinjskom soli, jer kuhinjska sol sadri jod, a jod poveava detonaciju nitroglicerina, a natrijev klorid izgori u eksploziji. Ne samo to, nego dobije dodatnu potisnu mo, a manje topline, to je bilo bitno da se ne bi aktivirala ugljena praina (uljen antracit) sa zemnim plinom. To se koristilo do sredine XX. stoljea, a kad je bilo vrijeme tvornica, onda se je isprobavalo razne kompozicije, evo jedne od ovih koje su se koristile do 90-ih godina prologa stoljea:o o o o o o o o o o o

32%-Nitroglicerin, 28%-ilska salitra (natrijev nitrat), 10%-ugljen u prahu (ugljen-praina), 29%-amonijevoga nitrata, 1%-nitroceluloze, 24%-Nitroglicerin, 9%-salitra (kalijev nitrat), 56%-ilska salitra, 9%-ugljena praina, 2%-amonijev nitrat, 35%-Nitroglicerin, 45%-salitra, 6%-ugljen u prahu, 2,5%-nitroceluloze, 5,5%vazelin, 6%-kalijev karbonat, 25%-Nitroglicerin, 26%-salitra, 34%-ugljen u prahu, 5%-barijev nitrat, 10%jestivi krob, 57%-Nitroglicerin, 19%-salitra, 9%-ugljen u prahu, 12%-amonijev nitrat, 3%nitroceluloza, 18%-Nitroglicerin, 70%-ilska salitra, 5%-ugljen u prahu, 5%-kalijev klorid, 2%dekstrin, 26%-Nitroglicerin, 40%-ugljen u prahu, 32%-barijev nitrat, 2%-soda (natrijev karbonat-Na2CO3), 44%-Nitroglicerin, 12%-ugljen u prahu, 44%-natrijev sulfat, 24%-Nitroglicerin, 32%-salitra, 34%-ugljen u prahu, 10%-amonijev nitrat, 26%-Nitroglicerin, 33%-salitra, 41%-ugljen u prahu, 15%-Nitroglicerin, 58%-ilska salitra, 21%-ugljen u prahu, 11%-sumpora.

I razne druge mjeavine su se proizvodile, ali ove mjeavine su bile raene za gospodarstvo, a dok je ova mjeavina, tj. prva mjeavina koja se koristila kao vojni eksploziv: TNC + aceton=collodion=>collodion + nitroglicerin=blasting gelatine=>dinamit. Sastojci nisu morali bit 100%-tni, jer je to eksploziv, pa je bilo i bolje da ne bude. Koristili su se jo i razni sastojci poput ovih: tupina (zemlja), kalijev karbonat, cinkov oksid, aluminij u prahu. Moralo je biti vie od 15% NG-a, jer ako bi bilo manje, nema koristi, moda bi eksplodirao, ali ne onom jainom koja bi trebala. Danas se umjesto glicerol-trinitrata za pripravu dinamita uzima amonijev nitrat uklopljen u elatinsku masu od celuloznog nitrata i glikol-dinitrata. Takav je eksploziv, nazvan amonijski dinamit, otporan prema vlagi, pouzdaniji, sigurniji, malo jai i jeftiniji od dinamita s glicerol-trinitratom. Pikrinska kiselina - trinitrofenol: Pikrinska kiselina (prema gr. rijei pikros, to znai: gorak). 2, 4, 6-trinitrofenol, HOC6H2(NO2)3 ili pak TNP. Poput limuna ut kristalni prah, slabo topljiv u vodi. Snano eksplodira ako se zagrije iznad 294C. Njezine soli s metalima (pikrati) vrlo su osjetljive na udarac i upotrebljavaju se kao eksplozivi. Pikratima se nazivaju i10

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

molekularni kompleksi pikrinske kiseline s aromatskim ugljikovodicima, koje zbog karakteristine boje i mogunou tonog odreivanja talita primjenjuju u proiavanju i identifikaciju aromatskih ugljikovodika. Prije se koristila kao organska boja u industriji, ali zbog svoje osjetljivosti na eksploziju povuena je (1950-ih godina) i poela se proizvoditi kao vojni eksploziv. Pikrinska kiselina moe se proizvoditi nitriranjem fenola, benzena ( Wolfenstein-Boters reakcija ) salicilne kiseline ili ak acetilsalicilne kiseline. Trinitrotoluen (TNT) Trinitrotoluen (C7H5N3O6 ili C6H2(NO2)3CH3, TNT, trotil, tritol, trinitrometilbenzen) je najslavniji do prije nedavno (50-ih godina prologa stoljea), jer su ga zamijenili ANFO eksplozivi je nosio titulu najjaeg do tada poznatoga eksploziva. Svijetlouti (ponekad i blijedo-rumeni), kristalino-tekui eksploziv, bez mirisa, ali jako otrovan. Iz toluena je 1861.g. hemiar Joseph Wilbrand dobio, istina ne potpuno hemijski ist, TNT (trinitrotoluen). Tada je sasvim sluajno prvi put otkriven, ali je prvi put sinteziran 1902.g., a od 1910.g. se poeo na veliko proizvoditi, kao TNT-ov dinamit. Nitroglicerin je slian spoj kao i on, jer se dobivaju nitriranjem s nitratnom i sumpornom kiselinom, ali su im pak razliiti glavni sastavi, dok je u NG-a alkohol glicerol, u ovoga je toluen (metilbenzen). Prvi vojni eksploziv je bio napravljen od 40% nitroglicerola (NG-a) i 60% TNT-a.

CH3 O2N NO2

NO2TNT se dobija reakcijom azotne kiseline i toluena u prisustvu sumporne kiseline. Nitrovanje se izvodi kontinualnim postupkom prema sljedeoj emi:

11

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

CH3 O2N

CH3

NO2

+ HNO3 + H2SO4

NO2U procesu sinteze 2,4,6-trinitrotoluena (TNT), pored ovog jedinjenja nastaju i nesimetrini trinitrotoluenski proizvodi prizvodi, kao sto su 2,3,4- , 2,4,5- , 2,3,4- , 2,3,5- , 3,4,5- , 2,3,6-trinitrotolueni. Ukupna kolicina ovih osetljivih i nepoeljnih proizvoda iznosi oko 5% i oni se odvajaju sulfiranjem. TNT je eksploziv koji se do nedavno (do 1990-ih godina) koristio u vojnim (artiljerijskim) granatama i runim bombama i u civilne svrhe (graevinski eksplozivi). Veina eksploziva koja je napravljena, budu u tekuoj formi. I kao takvi se mjere po jakosti TNT-a u postocima. Tako npr. AN (amonijev nitrat) je pak 40% jai od TNT-a, a ANFO eksplozivi su jai i do 55% od TNT-a. Oni se na licu mjesta, u tvornici, odmah prerauju u krutu i vrstu masu (ne uvijek plastinu, ni prakastu). Njegove glavne karakteristike, koje su ovdje opisane, su provedene, dok je bio u tekuem stanju, isti, na temperaturi oko 25C: o CAS broj: 118-96-7 o Relativna mo: 100% TNT o Gustoa mu je: 227,13 g mol1, tj. 1,65 g cm3 o Vrelite na: 80,35 C - 80,75 C o Talite na: 300 C,a daljnjim zagrijavanjem preko 310C, slijedi eksplozija o Energija eksplozije: 4,23 kJ/g o Volumen plinova: 710 cm3/g o Detonacijska brzina: 6,94 km/s ili 6935 m/s o Temperatura eksplozije: 458C TNT je je dovoljno stabilan za razne manipulacije, pa zbog toga predstavlja osnovnu vojnu eksplozivnu materiju, a koristi se i u rudarstvu.

3.2.3. Sigurnosni eksplozivi (amonijum - nitratni eksplozivi) Amonijev nitrat12

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Amonijev nitrat (NH4NO3, amonijeva salitra) je tvar smjese amonijaka s nitratnom kiselinom. Bijeli prah, kristali,oksidator koji je sam po sebi iznimno stabilan pa se ni ne smatra eksplozivom. Zabiljeeno je da moe spontano detonirati u ogromnim koliinama(vie hiljada tona) i tada ima snagu ekvivalentnu 40% TNT. Dobiva se na razne naine. U amonijev lug (NH4OH) se dodaje nitratna kiselina (HNO3) i kad veina tekuine izlapi i bude manje NOx plinova, na dnu posude budu kristali soli koji su pri toj reakciji nastali. Viak tekuine se odlije, a novo nastala sol izvadi i posui.

Slika 3

Njegove soli su popularno gnojivo KAN (Kalcij Amonij Nitrat) ili pak AN (Amonij nitrat). Za isti amonijev nitrat (gnojivo) treba posebna poljoprivredna dozvola. Osim to se koristi za poljoprivredu, njegove soli se mjeaju s tekuim eksplozivima i koristi se kao eksploziv. Dodaje mu se pijesak (dolomit) u obliku kalcija, i ostali spojevi, da bi se smanjila mogunost od eksplozije. Amonijev nitrat je pak jako teko detonirati. Kad mu se doda neke od goriva ili eksploziva onda postaje osjetljiviji.No ponekad ni to nije dovoljno pa je upotreba pojanika neizbjena. Eksplozivi koji sadre naftne destilate nazivaju se ANFO eksplozivi. 3.2.4. Inicijalni eksplozivi ili detonatori Inicijalni eksplozivi (primarni, potisni, upaljai eksploziva) su eksplozivne tvari koje su osjetljive na: plamen, vatru, udarce, neke ak i na pretresanja i svjetlost, elektricitet i elektro iskrenja, visoke temerature, sluajni dodir sa nekim drugim hemikalijama i druge nepogode i razne mehanike radnje. Oni spadaju pod najosjetljivije eksplozive, manje ruilake moi i koriste se za punjenje detonirajuih inicijalnih kapisla (detonatora), koji slue za aktivaciju bizantnih (sekundarnih) eksploziva. Kod njih je izraeno to da imaju mali kapacitet velike snage. Nikad ne koriste u glavnom punjenju bombe jer bi mogle izazvati spontanu eksploziju. Rade se u malim koliinama, a tako se i upotrebljavaju. Kod zapaljenja na otvorenome, vidljiva je velika gusta vatra bez dima. esto se deava da kad inicijlni eksploziv pukne jako u sreditu bizantnog da ga ne aktivira cijeloga i da nekad mali komad zaostane ili ga detonacija odbaci, za takav tip problema se je nalo rjeenja i sada ima preko 30 vrsta inicijalnih eksploziva, koji svaki razliito reagira.13

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

U tu svrhu slue u prvom redu praskava iva i olovni azid, koji su prije bili koriteni dok sada: aceton peroksid (AP), metiletilketon peroksid (MEKP, tekui inicijalni eksploziv), trinitroceluloza, heksametiltrinitrat (HMTD). ivin fulminat ivin fulminat je jako nestabilan primarni eksploziv koji je prvi put sintetizirao Johann Kunckel von Lwenstern na kraju 17. st. ivin fulminat je jako osjetljiv na struju, elektrostatski naboj, trenje i toplinu i uva se u vodi. ivin fulminat se dobija rastvaranjem ive u azotnoj kiselini i ulivanjem rastvora u etil alkohol. Reakcija je praena kljuanjem, pri emu se najprije izdvoje isparljivi sastojci, a na dnu suda iskristaliu iglice fulminata. Fulminat ive je bijeli do svijetlo sivi sitni kristalni prah, vrlo osetljiv na udar, trenje i toplotu. Detonira na temperaturi od 1900C, zbog ega sa njim treba oprezno postupati. Vlaga smanjuje eksplozivne karakteristike ivinog fulminata, tako da pri vlanosti od 5% dolazi do djelimine eksplozije pri udaru. Pri vlanosti od 10% fulminat se razlae bez detonacije, a pri vlanosti od 30% ne nastupa hemijsko razlaganje. Ima negativan bilans kiseonika (-17%), kristalna gustina je 4,42g/cm3, a nasipna 1,22-1,6g/cm3. Specifina zapremina gasova je 243l/kg. Brzina detonacije, pri gustini od 4,0g/cm3, je oko 5400m/s. Osjetljivost na udar tegom od 2kg iznosi samo 4cm. Dodatkom ulja, votanih materija, parafina i dr. osjetljivost fulminata ive se moe znatno smanjiti (dobija se flegmatizovani fulminat ive). ivin fulminat se prvenstveno koristi kao primarno punjenje detonatorskih kapisli. Koliina ivinog fulminata u kapisli br. 6. je oko 0,3-0,4g, a u kapisli br. 8. oko 0,40,5g.

ivin fulminat

14

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Podaci o eksplozivu Osjetljivost na udarce

Visoka

Osjetljivost na trenje Eksplozivna brzina

Visoka

4250 m/s

Tabela 2.

Olovni acid15

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Olovni acid Pb(N3)2 se koristi kao inicijalni eksploziv. Kovalentni acidi su brojni, a jedan primjer je [Co(NH3)5N3]Cl2. Metalo-organski acid je trimetilsilil azid, koji se ponekad koristi kao bezvodni izvor N3. Olovo acid nastaje iz vodenog rastvora natrijum acida i olovo nitrata (ili acetata), pri emu se acid olova obori kao sitno iskristalisan beliast prah. Gustina olovo acida je 4,8g/cm3. Prema udaru i trenju manje je osetljiv od fulminata ive. Moe se presovati pod visokim pritiskom (do 200MPa), a da ne gubi osjetljivost. Znatno je jai od ivinog fulminata. Prema vlazi je manje osjetljiv, jer i sa 30% vlage reaguje kao u suhom stanju. Brzina detonacije olovo acida, pri gustini od 3,8g/cm3 je oko 4500m/s, a pri gustini od 4,6g/cm3 je oko 5400m/s. Osjetljivost na udar tegom od 2kg iznosi 10cm, specifina zapremina gasova je 308l/kg, a temperatura eksplozije 37300C. Zbog svojih dobrih osobina sve vie potiskuje ivin fulminat, jer je jeftiniji, jai i sigurniji za rukovanje. Ima visoku taku zapaljivosti 320-3600C. Pod uticajem ugljendioksida raspada se, stvarajui azotvodoninu kiselinu koja je sklona detonaciji. Zbog toga se u kapislama iznad olovo acida stavlja sloj nekog drugog inicijalnog eksploziva, najee olovo trinitroresorcinata. Olovo acid se upotrebljava kao primarno punjenja detonatorskih kapisli. Kapisle moraju biti od aluminijuma, jer olovo acid hemijski reaguje sa bakrom i nagriza ga. Elektrodetonatori sa olovo acidom ne smiju se upotrebljavati u rudnicima sa pojavom metana i eksplozivne ugljene praine. Olovo trinitroresorcinat C6H(NO2)3O2 Olovo trinitroresorcinat ("ten") nastaje iz vodenog rastvora olovonitrata (ili acetata) u koji se uliva rastvor Mg (ili Na) trinitroresorcinata. To je sitno iskristalasta materija smee boje, gustine 3,01g/cm3, velike brizantnosti. Lako se pali iskrom. Upotrebljava se kao primarno punjenje rudarskih kapisli. Acid srebra Ag(N3)2 Acid srebra nastaje iz vodenog rastvora srebro nitrata i natrijum acida. Dobija se u obliku bezbojnih ortorombinih kristala koji su veoma osjetljivi na udar i trenje. Kristalna gustina je 5,1g/cm3, temperatura samozapaljenja 2900C, relativna energija u odnosu na TNT je 45%. Iako je vrlo stabilan i osjetljiv na udar i trenje, nije naao iru primjenu u rudarstvu jer je dosta skup.

16

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

4. Karakteristike eksplozivnih materijaKarakteristike rudarskih eksploziva zavise od sastava i kvaliteta sirovina za dobijanje eksploziva. Sastav eksploziva mora biti takav da pri eksploziji ne oslobaa tetne gasove ili ostavlja vrste ostatke. Osobine rudarskih eksploziva mogu se grupisati u dvije osnovne grupe i to: o fiziko hemijske osobine, i o tehniko - minerske osobine. Izmeu ovih osobina postoji meusobna zavisnost o emu se pri proizvodnji eksploziva mora voditi rauna. Rudarskim strunjacima je od izuzetne vanosti dobro poznavanje svih osobina eksploziva, a naroito tehniko-minerskih, radi njihove to pravilnije i efikasnije primjene u eksploataciji. Ispitivanje tehniko-minerskih osobina rudarskih eksploziva vri se obavezno pri proizvodnji eksploziva, a i kasnije u toku njihove upotrebe. U daljem tekstu obradit e se vanije fiziko-hemijske i tehnikominerske karakteristike eksploziva. 4.1. Fiziko-hemijske karakteristike eksploziva Najvanije fiziko-hemijske osobine eksploziva su: o o o o o o o o o o o gustina, bilans kiseonika, hemijsko razlaganje eksploziva, brzina razlaganja, hemijska stabilnost, granini prenik eksplozivnog punjenja, osjetljivost na iniciranje, pritisak eksplozije, toplota i temperatura eksplozije, gustina patrone, vodootpornost i dr.

Gustina je osobina od koje u velikoj mjeri zavise karakteristike eksploziva. Postoji nekoliko gustina eksploziva, kao to su: gustina punjenja, kritina gustina, nasipna gustina i dr. Gustina punjenja predstavlja odnos mase eksploziva i ukupne zapremine, ukljuujui sve pore i upljine meu kristalima koje ostaju nakon patroniranja, presovanja ili livenja eksploziva. Kod rudarskih eksploziva kree se oko 1,0g/cm za prakaste vrste i oko 1,5g/cm za plastine vrste eksploziva. Kritina gustina je maksimalna gustina pri kojoj eksploziv sigurno (stabilno) detonira. Pri daljem poveanju gustine iznad kritine eksplozija izostaje. Nasipna (gravimetrijska) gustina je gustina koja se postie pri sobodnom padu eksploziva. Izraava se u kg/l. Zavisi od veliine i oblika kristala, visine sa koje eksploziv pada, sadraja vlage i dr.17

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Bilans kisika predstavlja razliku koliine kiseonika koja se nalazi u sastavu eksploziva (hemijski vezanog) i koliine koja je potrebna za potpunu oksidaciju (sagorijevanje) ugljenika, vodonika i drugih alkalnih metala. U zavisnosti od toga da li u gasovitim produktima razloenog eksploziva ima molekula kiseonika ili nema, razlikuju se tri sluaja: - pozitivan bilans kiseonika, - uravnoteen (nulti) bilans kiseonika, - negativan bilans kiseonika. Eksploziv ima pozitivan bilans kiseonika kada u produktima sagorijevanja ima slobodnog kiseonika, koji je preostao poslije potpune oksidacije ugljenika u CO2 i vodonika u H2O. Jako pozitivan bilans kiseonika je tetan, jer dolazi do njegovog gorenja i stvaranja azotnih oksida. Eksploziv ima nulti (uravnoteen) bilans kiseonika kada u produktima sagorijevanja nema slobodnih molekula kiseonika. Takav odnos sastavnih komponenti naziva se stehiometrijskim. Eksploziv ima negativan bilans kiseonika kada je koliina ugraenog kiseonika nedovoljna za potpunu oksidaciju svih sagorljivih elemenata iz eksploziva. Tada se u produktima sagorijevanja pojavljuje vea koliina otrovnih gasova zbog nepotpune oksidacije, kao to su: ugljenmonoksid, oksidi azota, sumporni gasovi itd., koji su veoma opasni po zdravlje ljudi. Eksplozivi namjenjeni za podzemnu eksploataciju moraju imati pozitivan bilans kiseonika, a eksplozivi namjenjeni za povrinsku eksploataciju mogu imati i negativan bilans kiseonika. Hemijsko razlaganje eksploziva predstavlja oksidaciju sagorljivih elemenata u masi eksploziva, pri emu nastaju produkti eksplozije. U produktima nepotpune detonacije pojavljuju se jako otrovni gasovi ugljenmonoksid, azotovi oksidi i dr. Svaku eksploziju prati i izdvajanje velike koliine toplote. Sastav gasovitih produkata nastalih pri hemijskom razlaganju eksploziva zavisi od hemijskog sastava, brzine razlaganja eksploziva i sredine u kojoj se eksplozija odvija (zatvorena ili otvorena). Brzina hemijskog razlaganja predstavlja brzinu provoenja energije aktiviranja kroz masu eksploziva. Na osnovu brzine hemijskog razlaganja eksplozivi se djele na: deflagrantne i brizantne. Kod deflagrantnih eksploziva energija aktiviranja prenosi se kroz masu eksploziva provoenjem toplote, dok kod brizantnih eksploziva putem detonacionog-udarnog talasa. Prenoenje energije aktiviranja putem detonacionog talasa je mnogo bre nego provoenjem toplote. Granini prenik eksplozivnog punjenja predstavlja minimalni prenik punjenja ispod koga se ne moe izazvati detonacija eksploziva. Pri manjem preniku od graninog prenika detonacije, hemijski gubici usljed bonog rasipanja dovode do znatnog smanjenja energije udarnog talasa, a samim tim i brzine proticanja udarnog talasa kroz eksplozivnu masu. Ovako oslabljena energija talasa vie nije u stanju da izazove hemijsko razlaganje u ostalim djelovima eksplozivnog punjenja, pa18

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

detonacija prestaje. Veliina kritinog prenika detonacije zavisi od sastava i vrste eksploziva. Ukoliko eksploziv ima vei procenat senzibilizatora kritini prenik je manji. Male kritine prenike imaju vrlo osetljivi i jako brizantni eksplozivi. Poetni inicijalni impuls predstavlja neophodan i dovoljno snaan impuls za poetak razlaganja eksploziva, kako bi se eksploziv potpuno razloio sa najveom brzinom detonacije. Za svaki eksploziv odreena je minimalna koliina inicijalnog eksploziva koja izaziva potpuno razlaganje. Poetni inicijalni impuls moe biti: - toplotni (plamen, zagrijavanje, snop zraka i sl.); - mehaniki (udar, trenje i dr.); - hemijski (reakcije sa oslobaanjem toplote). Veliina poetnog inicijalnog impulsa zavisi od osjetljivosti eksplozivne materije, gustine patroniranja, homogenosti mase, vlanosti i dr. Osjetljivost (senzitivnost) eksploziva predstavlja otpornost eksploziva prema spoljnim faktorima, kao to su: vlaga, poviena temperatura, udar, potres, trenje itd. Higroskopnost je osobina pojedinih eksploziva da na svojim kristalnim povrinama apsorbuju molekule vode iz vazduha, usljed ega postaju praktino neupotrebljivi. Manji kristali eksploziva apsorbuju vie molekula vode iz vazduha. Higroskopnost je karakteristina za prakaste eksplozive: amonijumnitrat, prakaste amonijumnitratske eksplozive i dr. Ovi eksplozivi kad se jae ovlae teko detoniraju ili u opte ne mogu detonirati. Osjetljivost prema toploti je naroito velika kod baruta, fulminata ive i acida olova, koji eksplodiraju pod dejstvom poviene temperature (iskra, plamen i sl.). Mnogi brizantni eksplozivi (praskavi elatin, dinamit, amonal i dr.) kad dou u kontakt sa plamenom samo se upale i gore bez eksplozije. Osjetljivost eksploziva prema udaru i potresu kree se u vrlo irokim granicama. Fulminat ive, acid olova i drugi inicijalni eksplozivi veoma su osjetljivi na udar i potres, zbog ega se koriste za izradu sredstava za paljenje eksploziva. Dinamiti na temperaturama ispod +80C "smrzavaju se" i postaju vrlo osjetljivi na potres i trenje. Stepen zbijenosti prakastih eksploziva smanjuje njihovu osjetljivost ako se pree izvjesna granica. Prisustvo otrih estica u eksplozivu (pjesak, estice metala, stakla i sl.) jako poveavaju osjetljivost eksploziva prema udaru. Primjese uljanih i votanih materija umanjuju osjetljivost eksploziva pri potresu. Toplota eksplozije je koliina toplote koja se oslobodi pri potpunom eksplozivnom razlaganju 1kg ili 1mola eksploziva, pri stalnoj zapremini. Izraava se u kJ/molu ili kJ/kg. Odreuje se eksperimentalno pomou kalorimetra za eksplozive ili19

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

raunskim putem. Ukoliko je vea koliina osloboene toplote pri eksploziji utoliko je vea i radna sposobnost eksploziva. Temperatura eksplozije predstavlja maksimalnu temperaturu do koje se pri eksploziji zagriju produkti eksplozije. Zavisi od hemijskog sastava eksploziva i dobijenih produkata eksplozije. Odreuje se eksperimentalno spektografskom metodom ili raunskim putem. to je temperatura eksplozije nia, to je opasnost od detonacije eksploziva vea i obratno. Pritisak eksplozije predstavlja zbir pritiska gasova i pritiska detonacije.Kod brizantnih eksploziva razlikuju se: - pritisak gasova ostvaren neposredno posle eksplozije eksploziva u odreenom prostoru, i - pritisak detonacije ostvaren u sloju eksploziva zahvaenog talasom detonacije. Kod brizantnih eksploziva udarnim dejstvom pritisaka detonacije stijena se zdrobi, a zatim se pritiskom gasova razdrobljeni materijal razbaca. Kod deflagrantnih eksploziva dolazi do izraaja samo pritisak gasova.

4.2. Tehniko-minerske karakteristike eksploziva Najvanije tehniko-minerske osobine eksloziva su: o o o o o o o o radna sposobnost, brizantnost, brzina detonacije, prenos detonacije, veliina i trajanje plamena eksplozije, osjetljivost na udar, relativna radna sposobnost, sigurnost na metan i eksplozivnu ugljenu prainu i dr.

Radna sposobnost se definie kao ukupno dejstvo pritiska gasova i pritiska detonacije, ili ukratko kao jaina eksploziva. Eksperimentalno radna sposobnost se moe odrediti na sledee naine: proirenjem standardnog olovnog bloka-metoda Traucla, balistikim klatnom (tzv. relativna radna sposobnost), podvodnom eksplozijom, krater testom i drugim metodama. Metoda proirenja standardnog olovnog bloka, Traucl test, predstavlja jednu od najstarijih i najee primjenjivanih metoda za ispitivanje efikasnosti eksploziva. Radna sposobnost po ovoj metodi predstavlja proirenja cilindrine rupe u olovnom bloku prenika 200mm i visine 200mm. Izraava se u cm3. Brizantnost je mjera moi drobljenja (rasprskavanja) i svodi se uglavnom na detonacioni pritisak. Brizantnost se odreuje po metodi Hesa, rade po metodi Kasta.20

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

Po Hesu brizantnost se odreuje na osnovu zbijanja standardnih olovnih valjia, koje izvri eksploziv pri detonaciji iznad valjaka. Izraava se u mm. Brzina detonacije predstavlja brzinu detonacionog talasa koji se kree kroz masu eksploziva konstantnom brzinom. Detonaciona brzina kod brizantnih eksploziva mjenja se sa promjenom gustine, tj. sa poveanjem gustine poveava se i detonaciona brzina, ali ne kod svih. Brzina detonacije odreuje se po metodi Dotria (Dautrich), svjetlosnim ili optikim hronografom i elektronskim brojaem. Najee koritena metoda za odreivanje brzine detonacije eksploziva je metoda po Dotriu, koja se zasniva na uporeenju brzine detonacije detonirajueg tapina i brzine detonacije ispitivanog eksploziva. Brzina se izraava u m/s. Razorna snaga eksploziva zavisi od brzine detonacije. Ukoliko je detonaciona brzina vea i razorna snaga eksploziva je vea i obratno. Prenos detonacije je sposobnost eksploziva da se energija aktiviranja sa udarne patrone prenese na susjednu pasivnu patronu eksploziva. Predstavlja maksimalno rastojanje u cm na kome dolazi do potpune detonacije pasivne patrone. Ukoliko je rastojanje na kome dolazi do prenosa detonacije vee, to je eksploziv pouzdaniji pri upotrebi. Veliina i trajanje plamena eksplozije su vane osobine eksploziva za rudnike sa pojavom metana i eksplozivne ugljene praine. Veliina plamena eksplozije raste sa koliinom osloboene toplote eksplozije. Eksplozivi sa velikom toplotom eksplozije (dinamiti i crni barut) proizvode veliki plamen, dok oni sa srazmjerno malom toplotom eksplozije (amonijumnitratski, metanski eksplozivi i dr.) proizvode mali plamen. Trajanje plamena eksplozije kree se izmeu 0,0002s i 0,25 sekundi i raste sa koliinom osloboene toplote.

Tabela osobina nekih eksplozivnih materijaKaraktristika Molarna masa (kg/mol) Sadrzaj azota (%) Toplota stvaranja LA 291,26 28,86 -1,45 TNT 227,1 18,5 -0,293 PETN 316 17,72 -1,7 RDX 296 37,84 -0,277 NC 281,75 12,5 -0,258 NC 290,7 13,4 -0,235 NG 227 18,5 -1,63 21

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE (KJ/g) Toplota sagorevanja (KJ/g) Toplota eksplozije (KJ/g) Specificna zapremina (l/kg) Brzina detonacije (m/sec) Pritisak detonacije (GPa) Temperatura samozapaljenja (0C) Temperatura topljenja (0C) Temperatura eksplozije (0C) 2,62 1,54 308 ~5000 12,02 4,23 719 6940 18,9 ~400 ~250 3730 300 80,8 8,2 6,28 784 8310 32 225 141,3 3127 9,46 5,54 780 8640 93,8 260 204 2590 3200 ~180 2,2;13,2 4250 10,08 3,92 9,68 4,45 841 7300 6,80 6,98 751 7600

Tabela 3. LA olovo acid; TNT trinitrotoluen; PENT pentraeritrit-tetranitrat; RDX ciklotrimetil-triamin; NC nitroceluloza; NG nitroglicerin

5. Komponente koje ulaze u sastav eksplozivaSvi privredni eksplozivi su mehanike smjese vie hemijskih jedinjenja. Ulazne komponente su meusobno pomjeane u mehaniku smjesu, koja ne predstavlja hemijsko jedinjenje. Ovakve smjese sadre u sebi sve neophodne elemente za22

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

odvijanje procesa hemijskog razlaganja. Eksplozivi i eksplozivne materije izrauju se od razliitih komponenti, koje imaju odreene uloge u sastavu eksploziva:o

o o

o

o

Potencijalni nosioci kiseonika ulaze u sastav eksploziva sa ciljem da obezbjede potpuno sagorjevanje komponenti eksploziva. Kao potencijalni nosioci kiseonika najee se koriste nitrati kalijuma i natrijuma. Senzibilizatori su materije koje se dodaju radi poveanja osjetljivosti i radne sposobnosti eksploziva (trotil, nitroglikol, elirani nitroglicerin i dr.). Sagorljive materije potpomau sagorijevanje i poveavaju koliinu osloboene energije. Mogu biti u vrstom ili tenom stanju (metalni prahovi, dizel gorivo, retortni drveni ugalj i dr.). Flegmatizatori su materije koje smanjuju osjetljivost eksploziva, tako to kristale eksplozivne materije presvuku slojem inertne materije, ime se sprijeava meusobni kontakt kristala i njihovo trenje. Za flegmatizaciju se koriste razne vrste sintetikih voskova i razne vrste polimera. Materije za snienje temperature eksplozije dodaju se radi snienja poetne temperature eksplozije, kako bi se sprijeilo samopaljenje eksplozivne smjese u jamskom vazduhu. Kao materije za snienje temperature koriste se natrijumhlorid, kalijumhlorid i druge inertne soli. Materije za stabilnost suspenzije i viskozitet su supstance koje lako hidrolizuju. Najee se koristi natrijumova so karboksimetil-celuloze, guar i dr.

o

23

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

6. Privredni eksploziviPostoji velika mogunost kombinovanja raznih eksplozivnih jedinjenja, aditiva i pripremanja eksplozivnih smjesa za razliite namjene. Od posebnog znaaja su takozvani privredni eksplozivi. To su uglavnom eksplozivne smjese koje sadre nekoliko komponenti, a pripremaju se za specijalne namjene i miniranja u rudarstvu i graevini. Najpoznatiji su granulisani eksplozivi, kao na primer, smjesa koja sadri amonijum-nitrat (90%), ugljenu prainu (7%), karboksimetil-celulozu (1%) i dizel gorivo (2%) ili eksplozivna smesa koja sadri amonijum-nitrat (87,9%), trinitrotoluen (5,5%), drveno brano (4,5%) i dizel gorivo (2,5%). Ova vrsta eksploziva koiste se za miniranje srednje tvrdih i mekih stijena i ruda. Pored ovih privrednih eksploziva postoje i kaasti vodoplastini eksplozivi. Ova vrsta eksploziva ima kaasto plastinu konzistenciju, odlikuje se visokom gustinom i dobrom vodootpornou. Ova eksplozivna smjesa amonijum-nitrat (40%), natrijumnitrat (20%), aluminijum u prahu (15%), trinitrotoluen (15%), vodu (10%) i sredstva za zgruavanje (0,5-2%). Ova vrsta privrednih eksploziva koristi se u rudarstvu za miniranje u uslovim gde je potrebna vodootpornost i za direktno ubrizgavanje u buotine.

24

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

7. Sredstva za iniciranje eksplozivaDa bi privredne brizantne eksplozive doveli do detonacije, potrebno im je saoptiti poetni inicijalni impuls. Za to su potrebna sredstva za iniciranje koja imaju sposobnost da detoniraju ako se zapale plamenom ili iskrom. U sredstva za iniciranje eksploziva spadaju: detonatorska (rudarska) kapisla, elektrini detonatori, sporogorei tapin, detonirajui tapin, o pomona sredstva za paljenje sporogoreeg tapina, i o pojaivai impulsa-busteri. o o o o

25

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

8. Transport eksplozivaOpe: Eksplozivi nee biti transportovani putem javnog prijevoza. Kad se prevozi u vozilima, treba se pridravati sljedeih mjera opreza:1. Dizajn vozila: Vozila koja se korise za prijevoz eksploziva trebaju biti

dovoljno jaka da bez potekoa nose teret i trebaju biti u dobrom mehanikom stanju. Ako vozila nemaju zatvorenu konstrukciju, konstrukcija e biti pokrivena sa ceradom otpornom na plamen i vlagu ili drugim uinkovitim zatitama od vlage i iskre. Takva vozila trebaju imati vrste podove, a izloeni metali koji mogu proizvesti iskru trebaju biti pokriveni drvetom ili drugim materijalima koji ne mogu proizvesti iskru da bi se sprijeio kontakt sa paketima eksploziva. Paketi eksploziva ne smiju biti smjeteni iznad stranica kod vozila sa otvorenom konstrukcijom.2. Zabrane vezane za vozila: Prikljuenje bilo kojeg vida prikolice ili

poluprikolice ili bilo koje kombinacije za kamion kod prevoza eksploziva je zabranjeno. Eksplozivi se ne smiju transportovati na bilo kojoj prikolici (sa kukom).3. Restrikcije za vozila: Vozila koja prevoze eksploziv ne smiju se voziti u

garau ili servisnu radionicu radi popravke ili smjetanja.4. Sadraj tereta na vozilima: Samo oni opasni proizvodi koji se smiju

prevoziti zajedno sa eksplozivnim materijama po DOT 49CFR-u smiju se transportovati u dijelu vozila koje sadri eksplozivne materije.5. Pregledi vozila: Dunost osobe kojoj je data dozvola za prijevoz

eksplozivnih materija autoputevima po pravnoj nadlenosti je da dnevno ispita sva vozila u okviru ove namijene odnosno koja obavljaju ovaj vid prijevoza da bi se utvrdilo da: a) su protupoarni aparati napunjeni i da su u operativnom stanju b) su elektrini vodovi izolirani i sigurno privreni c) su motor, asija, i konstrukcija vozila prilino isti i bez prekomjernog prisustva masti i ulja d) su spremnik goriva i vodovi goriva sigurno privreni i osigurani od istjecanja e) konice, svjetla, ureaj za davanje zvunih upozorenja, vjetrobransko brisai, i upravljaki mehanizam radi ispravno f) su gume ispravno napumpane i bez greaka i oteenja g) su vozila u ispravnom stanju za prijevoz eksploziva6. Znakovi za vozila: Svako vozilo za prijevoz eksploziva e biti oznaena ili

izlijepljeno sa obje strane, sprijeda i straga, u skladu sa zahtjevima DOT 49CFR-a7. Odvajanje detonatora i eksploziva: Eksplozivne kapisle i elektrine

eksplozivne kapisle ne smiju se transportovati autoputevima po pravnoj nadlenosti u istim vozilima zajedno sa ostalim eksplozivnim sredstvima osim uz slubenu vatrogasnu dozvolu. Dozvola za prijevoz detonatora i26

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

eksploziva u istom vozilu izdaje se nakon to se vozilo ispita i utvrdi da zadovoljava I.M.E. zahtjeve.8. Razjanjenja vezana za kretanje vozila: Vozila koja prevoze eksplozivne

materije i koja se kreu u istom smjeru trebaju biti na meusobnoj razdaljini od jednog kilometra.9. Putanja vozila: Vozila koja prevoze eksplozivne materije trebaju se kretati

takvim putanjama gdje bi izbjegli gust saobraaj i prenaseljena podruja.10. Transportni tuneli: Eksplozivi se ne smiju transportovati kroz bilo kakav

kompletirani transportni tunel ili podzemni tunel.11. Aparat

za gaenje poara: Svako motorno vozilo koje prevozi eksplozivne materije treba biti opremljeno sa dva aparata za gaenje poara koji imaju rejting 2A: 10B: C (najmanje). drugi ureaj koji proizvodi plamen ili nositi bilo koje vatreno oruje ili nositi patrone dok je u blizini ili u vozilu za prijevoz eksploziva, ili upravljati, utovarati, ili isprazniti takva vozila na nepaljiv ili nemaran nain.

12. Operativne mjere opreza: Osoba ne smije puiti, nositi ibice, ili bilo koji

13. Zatita od iskre: Metal koji proizvodi iskre ili metalni alat koji proizvodi

iskre ne smije se nalaziti u dijelu vozila gdje se nalaze eksplozivi.14. Vozai: Vozila za prijevoz eksploziva trebaju biti pod nadzorom vozaa

koji je fiziki zdrav, paljiv, sposoban, pouzdan, (koji ita i pie na Engleskom jeziku), koji nije pod utjecajem bilo kakvih opijuma ili narkotika, i ija starost nije ispod 21 godine. Oni trebaju poznavati dravne propise koji se odnose na saobraaj i prijevoz eksplozivnih materija.15. Pratnja vozila: Vozila za prijevoz eksploziva ne smiju ostati bez pratnje u

bilo kojem trenutku unutar nadlenosti.16. Restrikcije za putnike: Neovlaene osobe ne smiju se prevoziti vozilom

koje prevozi eksplozivne materije.17. Hitni uvjeti: Vatrogasni i policijski odjeli e biti odmah obavijeteni kada je

vozilo za prijevoz eksploziva ukljueno u nesree, havarije, ili zahvate vatre. Samo u sluaju takvih hitnosti e prijenos eksploziva iz jednog vozila na drugo vozilo biti dozvoljen na autocestama unutar grada i samo onda kada je pod kvalificiranim nadzorom. Osim u sluaju nude, vozila za prijevoz eksploziva ne smiju prije dolaska do svojih destinacija biti parkirana na autocestama u nadlenosti ili uz ili u blizini bilo kojeg mosta, tunela, stambenog prostora, zgrade ili mjesta gdje ljudi rade, sakupljaju se, itd.18. Isporuke: Eksplozivne materije smiju se isporuiti samo ovlatenim

osobama i u odobrene magacine i prostore za rukovanje.19. Eksplozivi i razorni agensi na terminalima: Vatrogasna sluba moe

odrediti lokaciju i maksimalni iznos eksploziva ili eksplozivnih komponenti, koji mogu biti utovareni, istovareni, pretovareni ili privremeno zadrani na svakom terminalu gdje su takve operacije mogue.

27

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE 20. Propisi za odjel za transportovanje: Poiljke eksploziva i eksplozivnih

sredstava koje se dostavljaju prijevoznicima moraju biti u skladu sa DOT 49CFR.21. Odgovornost prijevoznika: Prijevoznici moraju obavijestiti vatrogasnu

slubu odmah po dostavi eksploziva terminale.

ili eksplozivnih sredstava na

22. Obavijest za primaoca: Prijevoznici moraju obavijestiti primaoca odmah

po dostavi eksploziva i eksplozivih sredstava (razornih agenasa) u terminale.23.Odgovornost primaoca: Primaoc eksploziva ili eksplozivnih sredstava

trebaju ih preuzeti iz terminala u toku 48 sati (iskljuujui nedjelju i praznike) po obavjetenju od strane prijevoznika o dostavi istih u terminal.

28

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

9. Osnovne opasnosti i mjere bezbjednostiU nizu opasnosti izdvaja se: o opasnost od eksplozije, o opasnost od poara, o opasnost od navika koje su subjektivne prirode i koje su dominantno prisutne u proizvodnji, o opasnost od razliitih dogaaja (pad alata, nefunkcionisanje ventilacije, sudar, prevrtanje u saobraaju i dr.), o opasnost od trovanja. Osnovne mjere bezbjednosti su: o preventivne, o ograniavajue, o posebne. Poarno preventivne mjere u proizvodnji, prometu, koritenju i skladitenju eksploziva i eksplozivnih tvari Poarno preventivne mjere u proizvodnji, prometu, koritenju i skladitenju eksploziva i eksplozivnih tvari identine su mjerama koje se poduzimaju za lakozapaljive tekuine i plinove. Mjere se provode preventivno, od naina skladitenja, naina utovara i istovara, naina ponaanja osoblja koje manipulira sa eksplozivnim tvarima, potrebnih sredstava i opreme za provoenje preventivnih mjera zatite od poara (vatrogasna oprema, vatrodojavni sustav), upoznavanje osoba koje manipuliraju sa eksplozivnim tvarima sa svim glavnim karakteristikama tih tvari i postupcima za sigurno rukovanje, tj. struno osposobljavanje osoba za rukovanje eksplozivnim tvarima. Mjere se provode radi osiguranja zatite ivota i zdravlja ljudi, ivotne okoline i materijalnih dobara.

29

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

10.

Zakljuak

Iz svega to smo naveli u naem radu moemo zakljuiti da eksplozivi i eksplozivne materije imaju veliku primjenu jo od davnina , te da ostvaruju veliki uinak u mnogim sferama ljudske djelatnosti. Naalost taj uinak nije uvijek pozitivan . Eksplozivi su se razvijali kroz dugu historiju u zavisnosti od potreba ovjeka . Nemogue je predvidjeti u kojem e pravcu tei dalji razvoj ureaja i predmeta iju bazu ine eksplozivne materije, jer se razvoj odvija velikom brzinom, a ljudske potrebe iz dana u dan su sve razliitije i zahtjevnije . Vano je napomenuti da je za eksplozivne materije jako bitan proces transporta kao i za sve druge opasne materije, jer bi svaka nepanja na tom planu imala katastrofalne posljedice po ovjeka i njegovu okolinu. Zbog toga se provode odreene mjere osiguranja ivota i zdravlja ljudi, ivotne okoline i materijalnih dobara.

30

KLASA I: EKSPLOZIVNE MATERIJE

11.o www.wikipedia.org o www.wikipedia.com o www.zastita.com.hr o www.prometna-zona.com o www.worksafe.nt.gov.au o www.pwcgov.org o www.dangerousgoods.net.auo www.rgf.bg.ac.yu o www.lni.wa.gov

Literatura

o Behmen A., Salihovi S.: slide-ovi za predavanja iz predmeta "Materijali i robe

u transportu" (Fakultet za saobraaj i komunikacije, Sarajevo)

31