炸药。发明和生产的历史

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炸药是一种爆炸性混合物，是一种浸渍有硝化甘油的吸收剂（例如硅藻土）。它还可能含有其他成分（硝石等）。通常将整个物质压制成圆柱形并放入纸或塑料包装中。破坏装药是使用雷管盒进行的。

炸药于 25 年 1867 月 XNUMX 日由阿尔弗雷德诺贝尔获得专利。

诺贝尔炸药包装标签

几个世纪以来，人们只知道一种炸药——黑火药，它被广泛用于战争和和平爆破中。但 XNUMX 世纪下半叶的标志是发明了一系列新型炸药，其破坏力是火药的成百上千倍。在他们的创作之前有几个发现。

早在 1838 年，佩鲁兹就进行了有机物质硝化的第一次实验。这个反应的本质在于许多含碳物质，当用浓硝酸和硫酸的混合物处理时，会放弃它们的氢，取而代之的是硝基NO₂ 并变成强大的炸药。其他化学家研究了这种有趣的现象。特别是渗氮棉Shenbein，在1846年得到了pyroxylin。

1847 年，索布雷罗以类似的方式作用于甘油，发现了硝酸甘油，这是一种具有巨大破坏力的炸药。起初，硝酸甘油并没有引起任何人的兴趣。仅仅 13 年后，索布雷罗本人就回到了他的实验中，并描述了甘油硝化的确切方法。之后，这种新物质在采矿中找到了一些用途。最初，它被倒入井中，用粘土塞住，并通过浸入其中的弹药筒进行爆破。然而，最好的效果是用雷酸汞点燃雷管。

是什么解释了硝酸甘油的非凡爆炸力？发现在爆炸过程中，它会分解，结果首先形成 CO 气体₂，CO，H₂，CH₄，N₂ 和 NO，它们再次相互作用并释放大量热量。最终反应可用下式表示：

2C₃H5(无₃)₃ = 6CO₂ + 5H₂O+3N+0,5O₂.

这些气体被加热到极高的温度，迅速膨胀，对环境施加巨大压力。爆炸的最终产物是完全无害的。这一切似乎使硝化甘油成为地下爆破必不可少的，但很快发现，这种液体炸药的制造、储存和运输充满了许多危险。

一般来说，纯硝酸甘油很难从明火中点燃。一根点燃的火柴在里面腐烂，没有任何后果。但另一方面，它对冲击和脑震荡（爆炸）的敏感性比黑火药高出许多倍。在受到震动的层中，通常非常微不足道的撞击后，温度迅速升高，直到爆炸反应开始。第一层的小爆炸对更深层产生了新的影响，这种影响一直持续到整个物质的爆炸发生。有时，在没有任何外部影响的情况下，硝酸甘油突然开始分解成有机酸，迅速变黑，然后瓶子最轻微的晃动就足以引起可怕的爆炸。

在多次事故之后，硝酸甘油的使用几乎被普遍禁止。那些建立这种炸药生产的工业家有两个选择——要么找到一种条件，使硝酸甘油对爆炸不那么敏感，要么减少他们的生产。

最早对硝酸甘油产生兴趣的人之一是瑞典工程师阿尔弗雷德诺贝尔，他建立了一家生产硝酸甘油的工厂。 1864 年，他的工厂与工人一起起飞。五人死亡，其中包括阿尔弗雷德的弟弟埃米尔，他年仅 20 岁。在这场灾难之后，诺贝尔受到了重大损失的威胁——说服人们投资于如此危险的企业并非易事。几年来，他研究了硝酸甘油的特性，并最终设法建立了一种完全安全的生产方法。但交通问题依然存在。

经过多次实验，诺贝尔发现溶解在酒精中的硝酸甘油对爆炸不太敏感。然而，这种方法没有提供完全的可靠性。搜索继续，然后一个意想不到的事件帮助出色地解决了这个问题。运送硝酸甘油瓶时，为了软化晃动，将它们放入硅藻土中，这是一种在汉诺威开采的特殊硅藻土。硅藻土由带有许多空腔和小管的藻类燧石壳组成。有一次，在运输过程中，一瓶硝酸甘油破了，里面的东西溅到了地上。诺贝尔的想法是用这种浸有硝酸甘油的硅藻土进行一些实验。

事实证明，硝酸甘油的爆炸性能并没有因为它被多孔土吸收而降低，但它的爆炸敏感性降低了数倍。在这种状态下，它既不会因摩擦而爆炸，也不会因微弱的打击或燃烧而爆炸。但另一方面，当在金属胶囊中点燃少量雷酸汞时，会发生与产生相同体积纯硝酸甘油的相同力的爆炸。换句话说，这正是所需要的，甚至比诺贝尔希望得到的要多得多。 1867 年，他为他发现的一种化合物申请了专利，他称之为炸药。

炸药的爆发力与硝酸甘油一样巨大：1公斤炸药在1/50000秒内产生1000000万公斤的力量，即每1000000米足以举起1万公斤。而且，如果1公斤黑色粉末在 0 秒内变成气体，然后在 01 秒内变成 1 公斤炸药。但是，尽管如此，制作精良的炸药只有在非常强烈的打击下才会爆炸。被一抹火光点燃，逐渐燃烧起来，没有爆炸，带着青蓝色的火焰。爆炸仅在点燃大量炸药（超过 0 公斤）时发生。

破坏炸药，如硝酸甘油，最好使用爆炸来完成。为此，诺贝尔在1867年同年发明了一种嘎嘎作响的起爆雷管。 Dynamite 立即在公路、隧道、运河、铁路和其他物体的建设中得到了最广泛的应用，这在很大程度上预示了其发明者财富的快速增长。诺贝尔在法国建立了第一家生产炸药的工厂，然后在德国和英国建立了生产基地。三十年来，炸药贸易为诺贝尔带来了巨额财富——约 35 万克朗。

使用炸药：A——锯末或其他浸渍硝化甘油的吸收材料； B——保护壳； C——爆炸底漆； D——连接炸药囊的电缆； E——紧固带。

制造炸药的过程减少到几个操作。首先，有必要获得硝酸甘油。这是整个制作过程中最艰难、最危险的时刻。在 1 份浓硫酸存在下，用 6 份浓硝酸处理 XNUMX 份甘油，发生硝化反应。方程看起来像这样：

C₃H₅（OH）₃ + 3 硝酸₃ = C.₃H₅（NO₃)₃ + 3H₂O.

硫酸不参与该化合物，但它的存在是必要的，首先，吸收反应释放的水，否则稀释硝酸会阻止反应的完成，其次，从硝酸溶液中分离得到的硝酸甘油，因为它高度溶于该酸，不溶于其与硫酸的混合物中。硝化伴随着强烈的热量释放。此外，如果由于加热，混合物的温度升至 50 度以上，则反应过程将朝另一个方向发展——硝酸甘油的氧化将开始，伴随着氮氧化物的快速释放和更大的加热，这将导致爆炸。

因此，必须在酸和甘油的混合物不断冷却的情况下进行硝化，将后者一点一点地加入并不断搅拌每一部分。硝酸甘油与酸直接接触形成，与酸混合物相比密度较低，漂浮到表面，反应完成后很容易收集。

诺贝尔工厂的酸混合物的制备是在大型圆柱形铸铁容器中进行的，混合物从那里进入所谓的硝化装置。

硝化装置

该装置由一个铅制容器 A 组成，该容器 A 被放置在一个木桶 B 中，并用铅盖 L 封闭，铅盖 L 在操作过程中涂有水泥。位于设备内部的两个引线线圈 D 的末端穿过盖子（冷水不断地通过它们供应）。冷空气也通过管C供应到设备中以搅拌混合物。管 F 将硝酸蒸汽从设备中排出；管G用于倾倒测量量的酸性混合物；通过管 H 倒入甘油。在容器 M 中，测量所需量的这种物质，然后通过管 O 进入的压缩空气将其注入氮混合物中。在这种装置中，一次可以处理约 150 公斤的甘油。在加入所需量的酸混合物并将其冷却（通过使冷压缩空气和冷水通过盘管）到 15-20 度后，他们开始喷洒冷却的甘油。同时，他们确保设备内的温度不超过 30 度。如果混合物的温度开始迅速升高并接近临界值，则大桶中的内容物可能会迅速释放到一大容器冷水中。

形成硝酸甘油的操作持续了大约一个半小时。之后，混合物进入分离器 - 一个带锥形底部和两个水龙头的铅矩形盒子，其中一个位于底部，另一个位于侧面。一旦混合物沉降并分离，硝酸甘油通过顶部水龙头释放，酸混合物通过底部释放。生成的硝酸甘油经过多次洗涤以去除多余的酸，因为酸会与其发生反应并导致其分解，这不可避免地导致爆炸。为了避免这种情况，将水与硝酸甘油一起供应到密封桶中，并将混合物与压缩空气混合。酸溶于水，由于水和硝酸甘油的密度差别很大，所以将它们分开并不难。

为了去除残留的水，将硝酸甘油通过几层毛毡和食盐。由于所有这些作用，获得了一种油状淡黄色液体，无味且剧毒（吸入蒸气和接触皮肤上的硝酸甘油滴均可能发生中毒）。当加热到180度以上时，它会以可怕的破坏力爆炸。

将制备的硝酸甘油与硅藻土混合。在此之前，硅藻土被清洗并彻底研磨。在内衬铅的木箱中进行硝酸甘油浸渍。与硝酸甘油混合后，炸药通过筛子摩擦并塞入羊皮纸盒中。

在硅藻土炸药中，只有硝化甘油参与了爆炸反应。后来，诺贝尔提出了用硝酸甘油浸渍各种等级的火药的想法。在这种情况下，火药也参与了反应，显着增加了爆炸的威力。

作者：Ryzhov K.V.

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