Динамиты

ДИНАМИТЫ, смеси нитроглицерина с разными способными поглощать его веществами, из которых нитроглицерин не выделяется при нормальных температурных условиях и давлении.

Впервые предложен шведским инженером Альфредом Нобелем, который с 1863 г. занимался вопросом о безопасной перевозке приготовляемого им нитроглицерина, после ряда несчастных случаев, повсюду запрещённого в чистом виде к применению.

Первоначально предложенный им способ хранения его растворенным в метиловом (древесном) спирте и выделения оттуда прибавлением воды, оказался практически неудобным; поэтому в 1867 г. Нобель, наведенный на эту мысль случаем, предложил напитывать нитроглицерином пористые, инертные вещества, например, уголь, кремнистые земли, бумагу и т. п. В таком виде нитроглицерин, не теряя взрывчатых свойств, удобен в обращении, сравнительно безопасен, нечувствителен к ударам и способен при зажигании гореть без взрыва.

Кроме Нобеля, почти одновременно с ним, английский професор Seely, с тою же целью предложил смесь его с песком, а в Швеции Ohlson и Norbin изобрели аммониаккрут, состоящий из 10—20% нитроглицерина, смешанного с азотно-аммиачной солью и с 6 частями угля.

Bjoerkman (Horsley) предложил "серонин", — смесь нитроглицерина с бертолетовой солью.

В России исследованием нитроглицерина занимался проф. Зинин (1854 г.), артиллерии поручик (впоследствии генерал-лейтенант) Петрушевский, который еще в 1863 г. применял для поглощения нитроглицерина жженую магнезию, 25 частей которой поглощают 15 ч. нитроглицерина. Но практическая широкая выработка Динамит началась лишь после предложения Нобеля.

Существовавшие в начале XX в. различные сорта Динамита можно разделить по природе поглотителя на два типа: с инертным основанием и с деятельным основанием.

Характеристики наиболее типичных Динамитов по группам:

А) Динамит с инертным основанием. 

Поглотителями служили пористые кремнеземлистые породы: кизельгур в Динамите № 1 Нобеля, ранданит во французском Динамит, трепел, измельченные шлаки, кирпич, слюда и др.

Иногда применялся углемагнезиальная соль, гипс, охра и пр.

Потом, для поглощения нитроглицерина применялись также древесные опилки, обработанные промывкой в соде и измельченные в муку, которая сушились и просеивались. Иногда древесную муку заменяли ржаной и пшеничной, как лучше измельчаемыми.

Эти поглотители (кроме муки) не действуют на нитроглицерин химически при разложении его во время взрыва, который происходит с образованием углекислого газа (CO2), и только при недостаточно сильном капсюле, взятом для детонации, с примесью окиси углерода (CO).

Безопасность Динамита зависит от свойств поглотителей: чем они пористее, тем прочнее удерживают нитроглицерин.

Наилучшим поглотителем являлся предложенный Нобелем кизельгур (инфузорная земля, состоящая из кремнистых оболочек водорослей, диатомовых или бациллярий), образующая большие залежи в Ганновере, а также во Франции, Норвегии, Шотландии и в Америке.

Она имеет вид бесчисленного множества клеточек в виде трубочек, что и обусловливало ее большую поглотительную способность. Кизельгур прокаливалит в печах при 500° для удаления из него воды и органических примесей, затем измельчали под бегунами или в железных бочках с медными шариками, просеивали, прибавляли соды, и смесь напитывалась нитроглицерином.

Один объем кизельгура способен поглотить 4 об. нитроглицерина, но при этом последний покрывает сплошь и наружную поверхность его, делая Динамит не безопасным в обращении.

Напитывание нитроглицерином производилось в деревянных ящиках, обложенных внутри свинцом, при помощи деревянных мешалок или руками; потом стали применять мешательные машины. После этого Динамит протирался через сито, что придавало ему большую однородность, и затем из него готовили патроны на ручном станке, на котором прессование производилось деревянным или эбонитовым поршнем посредством ручного рычага.

Спрессованный динамитный цилиндрик разрезался на столбики требуемой длины, которые помещались в гильзы из пергаментной или парафинированной бумаги.

На гильзе ставилось клеймо завода, сорт и состав Динамита.

Обыкновенный размер патронов: диаметр от 3/4 до 1 дм., длина 2—8 дм.

Цвет Кизельгур-Динамит или Динамит № 1 Нобеля серый или желтовато-бурый; он пластичен и жирен на ощупь; удельный вес от 1,45 до 1,60; ядовит, действует через кожу и вызывает тошноту и головную боль.

После обращения с Динамит необходимо вымыть руки теплым раствором едкого кали, а затем чистой водой.

Динамит готовили 3 сорта:

Иногда часть кизельгура в Динамите заменялась смесью соды, сернокислого барита, слюды, талька и охры, а сода м. быть заменена углеаммиачной солью. Прибавка соды, мела или углекислой магнезии делалась с целью нейтрализовать окислы азота, которые м. образоваться при разложении нитроглицерина.

Общее количество углекислых солей доводили до 3%.

Химическая стойкость Динамита при хранении в нормальных условиях определялась т. наз. пробой Абеля, определяющей в сущности чистоту промывки нитроглицерина.

Навеску Динамита помещали в стеклянную пробирку с пробкой, через которую пропущена стеклянная палочка с иодокрахмальной реактивной бумажкой.

Верхняя часть бумажки смачивалась раствором 10% глицерина в воде. Пробирка помещалась в водяную баню при 65° Ц.

Если разложения нитроглицерина не наступало ранее 10 мин., что узнавали по бурому окрашиванию реактивной бумажки, то Динамит признавался выдержавшим пробу.

Нитроглицерин в Динамите замерзает при 4—8° Ц., становясь твердым, выделяется из пор поглотителя и увеличивает объем всей массы.

Замерзаемость Динамита зависит от присутствия воды в нитроглицерине и поглотителе. Динамит, приготовленный на безводном нитроглицерине и хорошо прокаленном кизельгуре, не замерзает в течение даже трех суток, находясь при 4° Ц.

В замороженном состоянии Динамит взрывается труднее, — необходим более сильный капсюль гремучей ртути.

При оттаивании Динамит часть нитроглицерина выделяется, почему Динамит становится опаснее в обращении и лишается главнейшего преимущества перед нитроглицерином.

Опыт убеждает, что при вкладывании замерзшего патрона в буровую скважину, при разламывании его, при вставлении капсюля случались взрывы. Нагревание же Динамит выдерживает без разложения даже до 100° Ц. в течение одного часа.

В обыкновенной to Динамит выдерживал хранение весьма продолжительное время без всяких признаков разложения; были случаи удачного хранения Динамита в течение 10 л.

Плохо промытый при фабрикации нитроглицерин и содержание в поглотителе веществ, химически действующих на нитроглицерин, мог привести Динамит и при обыкновенной t° к т. наз. самопроизвольному разложению, при котором сначала выделяются окислы азота, а затем м. наступить и взрыв, если Динамит находится в прочной оболочке.

При зажигании Динамит горит синеватым пламенем; если оно происходит в прочном сосуде, то оканчивается взрывом; большие массы Динамита (свыше 25 кг) и при горении на открытом воздухе в конце концов дают взрыв, обусловливаемый тем, что при начавшемся медленном горении to остальной его части повышается до to взрыва (180—182o Ц.).

Замороженный Динамит горит медленно, но взрыв даже небольших масс возможен.

От электрической искры Динамит загорается, как и от пламени.

При действии прямого солнечного света на Динамит, нитроглицерин разлагается, выделяя окислы азота.

Продолжительное совместное действие воды и железа на Динамит также вызывает разложение.

Динамит почти не втягивает влажности из атмосферы, но вода выделяет нитроглицерин из пор поглотителя, т.-е. замечается то же явление, как и при замерзании; следовательно подмоченный Динамит так же опасен, как и замороженный.

Способность сопротивления Динамита удару, несравнимо большая, чем у нитроглицерина, зависит:

1) от характера поглотителя: чистый кизельгур достаточно упруг, но если к нему примешана, напр., слюда, Динамит более чувствителен к удару;

2) от соотношения между количествами нитроглицерина и поглотителя: содержание нитроглицерина, близкое к пределу для поглотителя, делает Динамит более опасным вследствие более легкой возможности обособления нитроглицерина при изменении давления;

3) от начальной t° Динамит: при повышении to уменьшается связь между нитроглицерином и поглотителем, а также меньше и разность между этой начальной t° и точкой взрыва, т.-е. ударом легче довести частицу Динамита до t° взрыва.

При взрывании Динамита ударом, напр., на железной плите, взрывается только часть его, остальная же разбрасывается.

При попадании в динамитный патрон пули на расстоянии 50 м Динамит также взрывается.

Для снаряжения артиллерийских снарядов Динамит непригоден, т. к. он взрывается под влиянием толчка пороховых газов на дно снаряда при его смещении.

Для взрыва динамитного патрона достаточен капсюль гремучей ртути весом в 0,5 г, но при условии плотного вкладывания капсюля в массу Динамита; иначе получится только вспышка.

Для детонирования замерзшего Динамита нужен капсюль в 2 г состав капсюля-детонатора: 70% гремучей ртути и 30% бертолетовой соли.

Несколько динамитных патронов, положенные один за другим в длинной трубке, детонируют последовательно все при взрыве лишь одного из них, и даже на некотором расстоянии.

При взрыве Динамита, открыто положенного, производится дробящее действие; т. напр., положенный на невзорвавшийся артиллерийский снаряд, Динамит подобно пироксилиновой шашке, раздрабливает снаряд без разбрасывания в стороны осколков, без воспламенения порохового разрывного заряда в бомбе.

В закрытом же пространстве Динамит, помимо дробящего раскалывающего действия, проявляет также и метательное.

Сила взрыва Динамит меньше, чем нитроглицерина при одинаковом весе, почти пропорционально содержанию в Динамите нитроглицерина, и еще уменьшается тем, что часть теплоты взрыва Динамита затрачивается на нагревание инертного поглотителя, понижая общую упругость продуктов взрыва.

При взрыве 1 г нитроглицерина развивается 713 литров газов и 1.477 больших калорий тепла, а 1 кг нормального Динамита дает лишь 535,7 л газа и 1.107,7 больших калорий.

Из французских Динамитов, в общем сходных с кизельгур-Динамитом, наиболее употребительны следующие сорта, изготовляемые на казенном заводе в Вонже:

Ранданит — кремнистое вещество, образующее большие залежи в Пюи-де-Дом во Франции.

Есть еще особый класс Динамита, называемых безопасными или гризутинами (от grisou, рудничный газ); они обладает настолько низкой t° взрыва, что их можно применять для подрывных работ в рудниках, т. к. t° их взрыва ниже взрыва рудничых газов.

Б) Динамит с деятельным основанием распадаются на 3 группы:

1) Динамит с горючим основанием,

2) Динамит с пороховым поглотителем и

3) Динамит с нитроклетчаткой.

1) Основанием для применения горючих поглотителей послужило то обстоятельво, что при взрывчатом разложении нитроглицерина выделяется между другими газами свободный кислород, на счет которого и предполагали сжечь горючий поглотитель Динамита, увеличив, т. обр., общий объем газов при взрыве, а следовательно, и силу взрыва.

Из этого рода Динамитов в горном Динамите 50% нитроглицерина поглощается смесью кокса и песку.

В качестве поглотителя применяют также сахар, причем нитроглицерина берут 40%. 

Древесный Динамит имеет поглотителем древесную муку. Однако, теоретические расчеты не оправдались на практике, и Динамит с горючим основаниями по силе их действия не дали преимуществ перед кизельгур-Динамитом: разложение нитроглицерина происходит не полное, причем образуются вредные для рудничных работ газы, содержащие CO и болотный газ.

Для сожигания горючего поглотителя недостаточно того кислорода, который выделяется при взрыве нитроглицерина, почему это сожигание происходит отчасти и на счет кислорода, содержащегося в составе нитроглицерина и который необходим для полного его разложения.

Восполнить недостаток кислорода можно, вводя в состав такие вещества, как, селитры, что особенно уместно для "безопасного Динамита".

2) Замена недеятельных поглотителей черным порохом имело целью сообщить Динамиту и метательное действие.

К этому классу относится Динамит № 2 Нобеля, который изготовлялся следующих 4 сортов:

Т. обр., в этих Динамитах имелся горючий поглотитель (древесный уголь или смола), а избыток кислорода, необходимого для горения, давали селитры.

Иногда, вместо селитры, брали бертолетову соль, как вещество, богатое кислородом (см. "серонин"), а вместо горючего — серу; так, в Динамите, известном под названием кельнского пороха, поглотителем служил обыкновенный черный порох.

Вообще, с пороховыми поглотителями имелся ряд сортов Динамита, однако, мало отличающихся от Динамита № 2 Нобеля.

Динамит с пороховыми поглотителями в отношении ударов и замораживания мало отличался от кизельгур-Динамита. Примесь же натровой и аммиачной селитры делало Динамит гигроскопичными и поэтому более опасными при хранении во влажном помещении, т. к. из Динамита мог выделяться нитроглицерин. Преимущество их состояло лишь в их дешевизне.

Вследствие примеси угля цвет Динамита – черный.

Аммиачный Динамит при взрыве развивал больше давления, чем обыкновенный, т. к. количество выделяющихся при взрыве газов в 1,65 раза больше, хотя количество выделяющегося тепла на 0,1 меньше, чем при кизельгур-Динамите: 1 кг аммониаккрута выделяет 992 больших калорий и образует 879 литров газов. Сила же взрыва Динамита с пороховыми поглотителями больше, чем с инертными основаниями, и это объясняется тем что взрыв нитроглицерина вызывает детонацию пороховой смеси.

Прибавка аморфного кремнезема уменьшает чувствительность Динамита к ударам, т. к. аморфный кремнезем усиливает поглощательную способность основания.

К таким Динамитам относится литофрактор, приготовляемый на заводе Кребса около Кельна.

Для Англии этот завод готовил Динамит следующего состава: нитроглицерина — 55,8%, кизельгура — 26,2%, угля — 2,8%, баритовой селитры — 15,2%.

В некоторых подобных Динамитах содержится еще сера, а баритовая селитра заменена натровой.

Вследствие большой поглотительной способности массы и пластичности её, чувствительность к удару таких Динамитов сравнительно мала, т. ч. Динамит не взрывается даже от пуль, попавших с близкого расстояния.

Во время франко-прусской войны Динамиты этого типа применялись пруссаками для снаряжения артиллерийских снарядов.

3) В 1867 г. англичанин Фр. Абель предложил Динамит с нитроцеллюлозным основанием под названием глиоксилина следующего состава: нитроглицерина — 65,5%, пироксилина — 30%, калийной селитры — 3,5%, соды — 1%.

Идея сочетания нитроглицерина и пироксилина имеет целью избытком кислорода в нитроглицерине восполнить недостающий кислород в нитроцеллюлозе и получить, т. обр., более сильное взрывчатой вещество.

Почти одновременно с Абелем, Трауцлем в Австрии был предложен такой же тип Динамита, а заводское приготовление нитроцеллюлозного Динамита начато в 1869 г. Дитмаром в Швеции под названием дуалина, в котором поглотителем служила нитродревесина и калийная селитра; состав дуалина: нитроглицерина — 50%, нитродревесины — 30%, калийной селитры — 20%.

Потом дуалинами называли всякий Динамит, содержавший нитроклетчатку. Цвет желтобурый; он к ударам менее чувствителен, а к нагреванию более, чем кизельгур-Динамит; замерзание же дуалина происходит при более низкой t° и в замерзшем состоянии он взрывается довольно легко, причем в составе газов получается много CO.

Вода выщелачивает из дуалинов только селитру, но нитроглицерина не выделяет, что особенно замечается у дуалинов, предложенных Трауцлем и приготовляемых на заводах Нобеля, следующего состава: нитроглицерина — 70,0%, нитроцеллюлозы — 29,5%, соды — 0,5%. Он имеет вид бурой тестообразной массы, могущей поглотить во влажном воздухе до 2% влажности.

При хранении под водой не выделяет нитроглицерина в течение долгого времени.

Замерзание происходит только при t° ниже 0°.

В сухом виде свойства его по отношению к удару и воспламенению близки к свойствам кизельгур-Динамита.

Во влажном состоянии он трудно загорался, не чувствителен к ударам и взрывался только от капсюля гремучей ртути. По силе взрыва он близок к кизельгур-Динамиту.

К этому же типу Динамит принадлежит палеин, поглотителем для которого служила нитрованная древесная солома, приготовлялся в Бельгии. Способность пироксилина прочно удерживать нитроглицерин зависела от того, что нитроглицерин с низшими степенями нитрации клетчатки, с т. наз. коллодием, давал неопределяемые желатинообразные соединения, подобно сплавам, почему и Динамит этого рода иногда носил название нитрожелатины.

В обыкновенном пироксилине (см. это слово), приготовленном из хлопка или древесной массы (нитродревесина), всегда некоторая, небольшая его часть представляла коллодий, который и растворялся в нитроглицерине, образуя Динамит подобного типа.

Если же вместо обыкновенного пироксилина брали нитроклетчатку низших степеней нитрации, т. е. чистый коллодий, то он вполне соединялся с нитроглицерином, образуя т. наз. гремучий студень или взрывчатую желатину, открытую и примененную в практике Нобелем в 1876 г.

Гремучий студень приготовлялся следующим образом: 93 части нитроглицерина помещали в медную чашку с двойными стенками, между которыми циркулировала вода, нагретая до 50° Ц.

В нагретый нитроглицерин погружали небольшими порциями 7 частей высушенного коллодия (влажности не больше 0,5%), перемешивая массу руками или деревянной лопаткой.

Приблизительно через ?-ч. получалась однородная, прозрачная, желатинообразная масса, которую оставляют при той же t° стоять еще 2 ч. для окончания процесса.

Потом, для лучшего перемешивания студня применяли мешательные машины того же типа, что и при фабрикации бездымного пороха для желатинирования пироксилина растворителями.

Прибавление к смеси небольшого количества спирта, ацетона или камфары облегчало желатинизацию и делало обработку более безопасной, т. к. операция м. идти без нагревания.

Во избежание чрезвычайно опасной предварительной сушки коллодия был разработан способ приготовления гремучего студня из влажного коллодия, причем для удаления воды из коллодия его смешивали с поглощающими воду веществами: клеем, декстрином или крахмалом.

Обработанный т. обр. коллодий хорошо соединялся с нитроглицерином, образуя вполне желатинированную массу.

На динамитных заводах Нобеля под Гамбургом взрывчатая желатина приготовлялась этим патентованным способом из влажного коллодия.

В отделении же взрывчатых веществ "Шлиссельбургского порохового завода русского общества для выделки и продажи пороха" гремучий студень приготовлялся из 93% нитроглицерина и 7% коллодия, высушенного нагретым воздухом.

Из готового гремучего студня приготовлялись патроны.

Для фабрикации патронов служил специальный медный прибор, состоящий из ящика с воронкой для загрузки студня и снабженного внутри вдоль оси его архимедовым винтом. Загружая в воронку студень, вращали бесконечный винт, который, продвигая вдоль ящика студень, выжимал его в виде кишки через отверстие ящика с цилиндрическим мундштуком.

Студень тут же разрезался на столбики определенной длины, которые заворачивалась в пергаментную или парафинированную бумагу.

На каждом патроне имелось клеймо с заводской маркой, годом выделки, названием и составом взрывчатого вещества.

Патроны гремучего студня укупоривались в определенном количестве в деревянные ящики;·в каждом ящик клалось удостоверение о том, что патроны выдержали испытание на чистоту продукта и его химическую стойкость. Кроме того, в ящик помещалась записка с правилами употребления Динамита, где, мог применяться, имелось указание относительно обращения с замерзшими патронами и о способе их отогревания в водяных банях.

Для взрыва гремучего студня требовался капсюль гремучей ртути не менее 0,8 г, но еще лучше гремучий студень взрывался запальными патронами из дуалина Траутцля.

Кроме Шлиссельбургого завода, гремучий студень фабриковался у нас еще на заводе Б. И. Виннера (см.).

Есть гремучие студни с содержанием нитроглицерина от 90 до 95%.

Гремучий студень имел вид полузастывшего клея, жирного на ощупь, легко режущего ножом, не плавится; удельный вес его около 1,6; нитроглицерин не выделялся даже под весьма большим давлением.

В воде студень изменялся очень мало: только с повесрхности студня часть нитроглицерина растворялась, а коллодий образовывал на патроне белую оболочку, глубиной до 0,5 мм., предохраняющую студень от дальнейшего действия воды; поэтому гремучая студень с успехом м. применяться для подводных взрывов.

Благодаря своей пластичности, гремучий студень малочувствителен к ударам. Замерзал студень только при продолжительном действии t° ниже 0°, обращаясь в твердую белую массу, чрезвычайно чувствительную к ударам, что требовало очень осторожного обращения с ним. Но зато он оттаивал легче, чем кизельгур-Динамит, и в оттаявшем состоянии вновь становился безопасным, т. к. при этом нитроглицерин не выделялся, если студень б. приготовлен из коллодия надлежащего качеств в отношении к желатинизации, что устанавливалось непосредственной пробой каждого сорта коллодия перед его обработкой.

Чувствительность гремучего студня к ударам еще более ослаблялась с примесью камфары, бензола или нитробензола, растворяющихся в нитроглицерине. Например, смесь 96% студня и 4% камфары совершенно не взрывается при попадании в нее пуль. Такая смесь, под названием "военного взрывчатого желатина", в Австрии применялась для военных целей с 1878 по 1892 гг.

Для детонирования гремучего студня с камфарой нужно было брать специальный запальный патрон из 60% пироксилина и 40% нитроглицерина, взрываемый капсюлем гремучей ртути.

Бертело объяснял меньшую чувствительность к ударам студня с камфарой большею упругостью массы.

При медленном нагревании студня до 204° Ц. он взрывается; при быстром же нагревании точка взрыва повышается до 240° Ц.

Камфара еще более повышает t° взрыва: очень медленное нагревание вызывает лишь разложение студня без взрыва, а при быстром нагревании взрыв происходит только при 330° Ц.

При зажигании студень горит спокойно синеватым пламенем.

По силе взрыва гремучий студень почти равен чистому нитроглицерину, а по отношению к обыкновенному Динамиту 100 г студня соответствуют 130—140 г Динамита.

Гремучий студень имеет еще и то преимущество перед Динамитом, что масса его плотна, не рассыпчата, что обеспечивает еще в большей степени безопасность в обращении. Однако, гремучий студень является вполне безопасным взрывчатым веществом лишь в том случае, если входящие в состав его коллодий и нитроглицерин представляют из себя продукты вполне чистые и химически прочные; иначе гремучий студень при хранении подвергается медленному разложению, не исключая возможности самопроизвольного взрыва.

Коллодий в хорошем студне не д. выделять нитроглицерина во время хранения.

Проба на стойкость гремучего студня производится так: кружок студня, высотой, равной диаметру, укрепляют иглой на ровной поверхности и помещают на 6 суток в ванну при 25° Ц., после чего он не д. осесть более, чем на ? своей высоты, и верхняя поверхность его д. остаться ровной и гладкой с острыми краями.

Кроме указан. нормального гремучего студня, в Англии приготовляли 2 сорта т. наз. студенистого Динамита с пороховой смесью (75% селитры и 25% древсного угля); состав их следующий:

К этому же типу студенистого Динамита относятся близкие к ним по составу вигорит, форсит, нитролит и др.

Гремучий студень с камфарой является переходным типом от бризантного взрывчатого вещества к метательному, к пороху.

Опыты показали, что в нитроглицерине можно желатинировать коллодий или смесь его с нерастворенным пироксилином в количестве до 50%, и с прибавкой к этой смеси камфары получается вещество, обладающее свойствами пороха; пороха? такого типа под именем баллистита Нобеля и кордита Абеля (см.) получили на западе широкое распространение артиллерии.