炸药

背景和原材料

炸药是一种商业炸药，主要用于爆破和采矿。由阿尔弗雷德·伯恩哈德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel，1833-1896 年）于 1866 年发明，更准确地描述为硝酸甘油（一种剧毒的爆炸性液体）或其他挥发性化合物（如敏化硝酸铵）的包装。炸药可以用计量装药包装，易于运输，并且使用适当的雷管可以安全爆炸。由于炸药爆炸会产生“冷火焰”，不太可能点燃矿井中存在的甲烷和煤尘混合物，因此炸药经常用于煤矿开采作业。

历史

阿尔弗雷德·诺贝尔、他的父亲伊曼纽尔和弟弟埃米尔于 1862 年在斯德哥尔摩附近开始试验硝酸甘油。 1846 年由意大利化学家阿斯卡里奥·索布雷罗发现，硝酸甘油极不稳定且难以处理，意外爆炸并不少见。 1864 年，在一次此类事故中，埃米尔等人在一家工厂中丧生。尽管发生了个人悲剧，阿尔弗雷德仍继续使用这种危险的液体进行工作，在湖中央的船上工作，然后在工厂进行实验。 1866年，他发现将硝酸甘油与硅藻土混合 （硅藻土）稳定并降低了炸药的挥发性。硅藻土是由一种叫做硅藻的单细胞浮游生物的化石残骸形成的，其结果是一种“吸收”硝酸甘油的吸收材料。阿尔弗雷德将该产品命名为“炸药”——源自希腊语“dynamis”，意为“力量”——并于 1867 年获得了该工艺的专利。诺贝尔随后开发了其他几种炸药和推进剂，包括无烟火药弹丸。他拥有超过 355 项专利，他的巨额财富为诺贝尔奖提供了财政基础，该奖项授予“在前一年为人类带来最大利益的人”。

炸药被归类为二级高爆，这意味着使用初级或起爆高爆（例如雷酸汞）的雷管来引爆主装药。炸药被认为是一种商业炸药，而不是 TNT（三硝基甲苯）炸药，后者被认为是军用弹药炸药。第一次大规模使用炸药用于建筑目的是在 1876 年建成的 Hoosac 隧道中。

工艺设计和
设施

炸药制造受到严格监管，过程受到严格控制，以防止意外爆炸。所使用的设备专门设计用于减少混合物暴露于热、压实力或火源的情况。例如，产品混合器中的轴承安装在设备框架的外部，以防止与爆炸性混合物接触。建筑物和存储区（称为杂志）与其他结构相距很远，并具有专门的供暖、通风和电气系统。这些建筑用防弹“硬化” 炸药制造可谓是对硝化甘油这种剧毒易爆液体的安全包装。屋顶和墙壁以及广泛的安全系统。其他重要的预防措施包括彻底的检查系统，以确保正确的混合、分级、包装和库存控制。员工也接受过处理爆炸物的训练有素，因此需要采取特殊的健康预防措施。暴露于硝酸甘油通常会产生搏动性头痛，尽管可以产生对毒性作用的免疫力。有趣的是，硝酸甘油还用于医学治疗某些形式的心绞痛和其他疾病。在体内，它充当血管扩张剂并放松肌肉组织。

制造
过程

该过程从复合液体开始，例如硝酸甘油（爆炸性油）、“涂料”物质和抗酸剂。乙二醇二硝酸酯约占爆炸油的 25-30%，用于降低硝酸甘油的凝固点。这允许炸药在低温下安全使用。事实上，同时存在液体和固体的半冷冻状态的硝酸甘油实际上比单独冷冻或液体状态更敏感和不稳定。在这种半固体状态下，硝酸甘油处理起来极其危险。

混合油

• 1 将爆炸油小心地添加到机械混合器中，在那里被“涂料”吸收，“涂料”可以是硅藻土（现已不再使用）、木浆、锯末、面粉、淀粉和/或其他含碳物质和物质的组合。

中和酸度

• 2 加入大约 1% 的抗酸剂，例如碳酸钙或氧化锌，以中和涂料中存在的任何酸度。仔细监测混合物，当达到正确的成分水平时，混合物就可以包装成各种形式。这个过程产生了所谓的“直炸药”，其中涂料对炸药的爆炸强度没有贡献。例如，40% 的直炸药含有 40% 的硝酸甘油和 60% 的涂料； 35% 的直炸药含有 35% 的硝酸甘油和 65% 的涂料。在某些情况下，硝酸钠与涂料混合，用作氧化剂并增加炸药的强度。

包装炸药

• 3 炸药的外观通常类似于圆形弹药筒，大约 炸药的外观通常类似于直径约 1.25 英寸、长约 8 英寸的圆形弹药筒。石蜡外壳保护炸药免受潮气，并且作为可燃碳氢化合物，有助于爆炸反应。直径 1.25 英寸（3.2 厘米），长 8 英寸（20 厘米）。这种类型是通过将炸药混合物压入用石蜡密封的纸管中生产的。石蜡外壳保护炸药免受潮气，并且作为可燃碳氢化合物，有助于爆炸反应。炸药还可以以许多其他形式存在，从用于专门拆除工作的较小尺寸的弹药筒到用于大型露天采矿作业的直径为 10 英寸（25 厘米）的大型炸药。法规将这些大型炸药的长度限制为 30 英寸（76 厘米），重量限制为 50 磅（23 公斤）。炸药也可作为袋装粉末和凝胶形式用于水下使用。

  炸药也由硝酸甘油以外的其他物质制成。例如，用硝酸铵代替较大比例的炸药油可以增加炸药的爆炸强度。这种形式的炸药被称为氨炸药。

质量控制

精确的炸药强度测量和爆炸测试确保炸药的安全性能。炸药的相对强度通过与直接炸药的比较和炸药油的重量百分比来分级。例如，将氨炸药与纯炸药进行比较并相应地分级。 50% 的氨炸药的爆炸强度相当于 50% 的直炸药。在这种情况下，“50%”反映的是强度比较而不是炸药含量。

炸药经过制造和批量测试后，在严格的运输和储存规定下分配到工作现场。

应用

以下简短示例是正确应用炸药的众多场景之一。必须指出的是，只有拥有正确程序和设备的经过认证的爆破专家才能尝试引爆炸药。

在此示例中，必须对岩层进行爆破才能为建筑项目让路。爆破程序的第一步是通过各种方式确定装药的大小，包括图表、计算和爆破者的经验。对受影响区域和周围地形进行仔细检查以确定安全区。标志放置在安全区外至少 1000 英尺 (305 m) 处，以警告公众注意爆炸。无线电发射器被关闭并锁定，以防止电雷管意外点火。然后将装药从弹匣中取出，并使用封闭且安全的卡车运送到爆炸现场。雷管是用单独的车辆运到工作现场的。

装药被卸载并放入在岩层中钻出的爆破孔中。它们通过气压或用木棒或塑料棒捣实滑入爆破孔。爆破器非常小心地将引爆器的导线短接到一起，直到放置所有电荷。这为防止意外点火的接线提供了短路路径。只允许爆破器与主点火开关进行最终电气连接。

在此期间，紧靠主开关前面的接线中的 5 英尺 (1.5 m) 间隙用作“闪电间隙”，这是另一种消除静电引起电荷的可能性的安全措施。爆炸的所有准备工作完成后，警报喇叭会在爆炸信号发出前响起一分钟的系列爆炸声。此时，完成到点火开关的最终连接。在爆炸前一分钟，会响起一系列短促的喇叭声。然后爆破器打开主开关并引爆装药。爆炸发生后，所有通向爆破设备的电路再次锁定在安全位置，并检查该区域是否有误炸药和一般安全。长时间的喇叭声标志着一切都清除了。

副产品/废物

爆炸物的制造和使用会对环境造成一定程度的危险废物。硝酸甘油会产生多种有毒副产品，例如酸、苛性碱和被重金属污染的油。这些必须通过中和或稳定处理正确处理，然后运送到危险废物填埋场。爆炸物的使用会产生大量的爆炸粉尘和颗粒，并且在某些情况下会释放石棉、铅、 和其他有害物质进入大气。此外，不受控制或计算不当的爆炸可能会使附近的储罐和管道破裂，并将其内容物释放到环境中。

未来

自 1950 年代发展以来，先进形式的可塑性炸药和异形炸药已取代炸药。这些炸药现在被称为爆破剂，因为它们的稳定性得到提高并且需要更强大的引爆剂才能引爆。最常见的爆破剂之一是 ANFO，即硝酸铵和燃料油。 ANFO 很容易获得，比炸药便宜得多，并且可以在现场混合。然而，需要相对较小装药量的混凝土拆除人员仍然使用炸药作为爆破剂。