Dynamiet: Geschiedenis, Toepassingen en Veiligheid in Demolitie & Mijnbouw

Achtergrond en Rauwmaterialen

Dynamiet is een commercieel explosief hoofdzakelijk gebruikt voor demolitie en mijnbouw. Uitgevonden in 1866 door Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), is het nauwkeuriger beschreven als de verpakking van nitroglycerine, een hoogst giftige explosieve vloeistof, of andere vluchtige verbindingen zoals gevoelig gemaakte ammoniumnitraat. Dynamiet kan in gemeten ladingen verpakt, gemakkelijk getransporteerd, en met de juiste detonator veilig ontplofd worden. Omdat een dynamietontploffing een "koele vlam" creëert, wat minder geneigd is om methaan- en koolstofstofmengsels in mijnen te ontbranden, wordt dynamiet vaak in kolenmijnoperaties gebruikt.

Geschiedenis

Alfred Nobel, zijn vader Immanuel, en jongere broer Emile begonnen in 1862 te experimenteren met nitroglycerine bij Stockholm. Ontdekt door Italiaanse chemicus Ascario Sobrero in 1846, was nitroglycerine hoogst onstabiel en moeilijk te hanteren, en ongelukkige ontploffingen waren niet ongebruikelijk. Een dergelijk ongeluk doodde Emile, onder anderen, in een fabriek in 1864. Ondanks de persoonlijke tragedie, voort Alfred met dit gevaarlijke vloeistof, werkend op een boot in het midden van een meer voordat hij experimenten in een fabriek uitvoerde. In 1866 ontdekte hij dat mengen van nitroglycerine met kieselgur (diatomeeën-aarde) het explosief stabiliseerde en de vluchtigheid reduceerde. Diatomeeën-aarde wordt gevormd door de fossiele resten van een eencellige plankton diatomeeën, en het resultaat is een absorberend materiaal dat de nitroglycerine "opslorpt". Alfred noemde het product "dynamiet"—afgeleid van het Griekse "dynamis" betekenis "kracht"—en ontving een patent op het proces in 1867. Nobel ontwikkelde vervolgens diverse andere explosieven en propellanten, waaronder rookloos poeder ballistiet. Hij had meer dan 355 patenten en zijn aanzienlijke fortuin vormde de financiële basis voor de Nobelprijs, toegekend "aan hen die het voorgaande jaar de grootste baat aan de mensheid hebben bewezen".

Dynamiet wordt geclassificeerd als een Secundair Hoog Explosief, wat betekent dat een detonator van Primaire of Initierende Hoog Explosieven (bijv. fulminaten) gebruikt wordt om de hoofdlading te ontploffen. Dynamiet wordt beschouwd als een commercieel explosief, in tegenstelling tot TNT (trinitrotolueen) explosieven, die als militaire munitie-explosieven beschouwd worden. De eerste grootschalige gebruik van dynamiet voor constructiedoeleinden was bij de creatie van de Hoosac Tunnel, voltooid in 1876.

Procesontwerp en Faciliteiten

Dynamietproductie is streng gereguleerd en het proces strikt gecontroleerd om ongelukkige ontploffingen te voorkomen. De gebruikte apparatuur is speciaal ontworpen om blootstelling van het mengsel aan hitte, compactiekrachten, of ontbrandingsbronnen te reduceren. Lagers in de productiemengmachines zijn bijvoorbeeld buiten het frame gemonteerd om contact met het explosieve mengsel te voorkomen. Gebouwen en opslaggebieden (genaamd magazijnen) worden op grote afstand van andere structuren gebouwd en met gespecialiseerde verwarming, ventilatie, en elektrische systemen. Deze gebouwen zijn "verhard" met kogelwerende Dynamietproductie kan beschreven worden als de veilige verpakking van nitroglycerine, een hoogst giftige explosieve vloeistof. daken en muren en uitgebreide beveiligingssystemen. Andere belangrijke voorzorgsmaatregelen omvatten grondige inspectiesystemen die correct mengen, kwalificeren, verpakken, en voorraadincontrole garanderen. Werknemers zijn ook hoog opleiding om met explosieven te werken, en speciale gezondheidsvoorzorgsmaatregelen zijn vereist. Blootstelling aan nitrogelerine produceert doorgaans pulserende hoofdpijn, hoewel immuniteit tegen de toxische effecten kan ontwikkelen. Interessant genoeg wordt nitroglycerine ook in de geneeskunde gebruikt om sommige vormen van angina pectoris en andere aandoeningen te behandelen. In het lichaam werkt het als vaatverwijder en ontspant spierweefsel.

Het Productieproces

Het proces begint met de samengestelde vloeistof zoals nitroglycerine (explosieve olie), een "dope" stof, en een antacidum. Ethyleenglycol dinitraat, ongeveer 25-30% van de explosieve olie samenstellend, wordt gebruikt om het bevriezingspunt van de nitroglycerine te verlagen. Dit stelt dynamiet in staat om veilig bij lage temperaturen gebruikt te worden. Feitelijk is nitroglycerine in een half-bevroren toestand met zowel vloeistof als vast stof aanwezig eigenlijk gevoeliger en onstabieler dan zowel bevroren als vloeibare toestand alleen. In die half-vaste toestand is nitroglycerine extreem gevaarlijk om te hanteren.

Mengen van de Olie

• 1 De explosieve olie wordt zorgvuldig aan een mechanische mengmachine toegevoegd, waar het geabsorbeerd wordt door de "dope", die kan zijn diatomeeën-aarde (nu niet meer gebruikt), houtpulp, zaagsel, bloem, zetmeel, en/of andere koolstofhoudende stoffen en combinaties.

Neutraliseren van Zurigheid

• 2 Ongeveer 1% antacidum zoals calciumcarbonaat of zinkoxide wordt toegevoegd om eventuele zurigheid in de dope te neutraliseren. Het mengsel wordt nauwlettend gemonitord en wanneer het correcte ingrediëntenniveau bereikt is, is het mengsel klaar voor verpakking in de diverse vormen. Dit proces produceert wat "recht dynamiet" genoemd wordt, waarin de dope niet bijdraagt aan de explosieve kracht. Bijvoorbeeld, 40% recht dynamiet bevat 40% nitroglycerine en 60% dope; 35% recht dynamiet bevat 35% nitroglycerine en 65% dope. In sommige gevallen wordt natriumnitraat met de dope gemengd, wat als oxideerder werkt en additionele kracht aan het explosief geeft.

Verpakken van Dynamiet

• 3 Het uiterlijk van dynamiet lijkt typisch op een ronde cartridge van ongeveer Het uiterlijk van dynamiet lijkt typisch op een ronde cartridge van ongeveer 3,2 cm in diameter en 20 cm lang. De paraffine omhulling beschermt het dynamiet tegen vocht en, als een brandbare koolwaterstof, draagt het bij aan de explosieve reactie. 3,2 cm (1,25 inch) in diameter en 20 cm (8 inch) lang. Dit type wordt geproduceerd door het dynamietmengsel in een papierbuis te persen, geseald met paraffine. De paraffine omhulling beschermt het dynamiet tegen vocht en, als een brandbare koolwaterstof, draagt het bij aan de explosieve reactie. Dynamiet kan ook in veel andere vormen bestaan, van kleinere cartridges voor gespecialiseerde demolitiewerk tot grote 25 cm diameter ladingen voor grootschalige strip-mijnbouw. Regulaties beperken de lengte van deze grote ladingen tot 76 cm en het gewicht tot 23 kg. Dynamiet is ook beschikbaar als zakpoeder en in gegelatineerde vorm voor onderwatergebruik.

Dynamieten worden ook gemaakt met andere stoffen dan nitroglycerine. Bijvoorbeeld, het vervangen van een groter deel van de explosieve olie door ammoniumnitraat kan de explosieve kracht van het dynamiet verhogen. Deze vorm van dynamiet wordt aangeduid als ammoniakdynamiet.

Kwaliteitscontrole

Accuraat dynamietkrachtmeting en testen door ontploffing garanderen veilige prestaties van het explosief. De relatieve kracht van dynamiet wordt gekwalificeerd door vergelijking met recht dynamiet en het percentage gewicht van de explosieve olie. Bijvoorbeeld, ammoniakdynamiet wordt vergeleken met recht dynamiet en dienovereenkomstig gekwalificeerd. Vijftig procent ammoniakdynamiet is gelijk in explosieve kracht aan 50% recht dynamiet. In dit geval reflecteert de "50%" de krachtvergelijking rather dan de explosieve inhoud.

Na productie en batchtesten van het dynamiet, wordt het aan de werkplaats uitgegeven onder strikte transport- en opslagregulaties.

Toepassing

Het volgende korte voorbeeld is een van veel scenario's voor de juiste toepassing van dynamiet. Het moet benadrukt worden dat niemand behalve een gecertificeerde ontploffingsexpert met de juiste procedures en apparatuur ooit moet proberen dynamiet te ontploffen.

In dit voorbeeld moet een rotsformatie ontplofd worden om weg te maken voor een constructieproject. De eerste stap in de ontploffingsprocedure is het bepalen van de ladingsgrootte door diverse middelen, waaronder grafieken, berekeningen, en de ervaring van de blaster. Nauwkeurige examine van het betrokken gebied en omringende terrein om de veilige zone te bepalen. Tekens worden op minimaal 305 m buiten de veilige zone geplaatst om het publiek te waarschuwen voor de ontploffing. Radiozenders worden uitgezet en gesloten om onbedoelde ontbranding van elektrische detonators te voorkomen. De lading wordt dan uit het magazijn gehaald en naar de ontploffingsplaats getransporteerd met gesloten en beveiligde vrachtwagens. De detonators worden in een apart voertuig naar de werkplaats gebracht.

De ladingen worden uitgeladen en in de geboorde ontploffingsgaten in de rotsformatie geplaatst. Ze glijden in het ontploffingsgat door luchtdruk of door tampen met houten of plastic staven. De blaster neemt grote zorg dat de leidraden naar de detonators samen kortgesloten worden tot alle ladingen geplaatst zijn. Dit biedt een kortsluitingspad voor de bedrading wat onbedoelde ontbranding voorkomt. Alleen de blaster mag de finale elektrische verbindingen met de hoofdontbrandingsschakelaar maken.

Tijdens deze tijd wordt een 1,5 m gat in de bedrading direct voor de hoofschakelaar gebruikt als "bliksemsemischijn", een andere veiligheidspraktijk om de mogelijkheid van statische elektriciteit die de ladingen ontbrandt te elimineren. Zodra alle voorbereidingen voor de ontploffing compleet zijn, klinkt een waarschuwingshoorn een minuut lang een reeks blasts voor het ontploffingssignaal. Op dit moment worden de finale verbindingen met de ontbrandingsschakelaar gemaakt. Op een minuut voor ontploffing, een reeks korte hoornblazen. De blaster ontgrendelt dan de hoofschakelaar en ontploff de ladingen. Na de ontploffing worden alle elektrische circuits naar de ontploffingsapparatuur opnieuw in veilige posities gesloten, en het gebied geïnspecteerd op mislukte ladingen en algemene veiligheid. Een verlengde hoornblast signaleert vrijgave.

Bijproducten/Afval

Explosievenproductie en -gebruik dragen een mate van gevaarlijk afval bij aan het milieu. Nitroglycerine produceert diverse giftige bijproducten zoals zuren, bijtende stoffen, en oliën gecontamineerd met zware metalen. Deze moeten correct verwijderd worden door neutralisatie of stabilisatie en getransporteerd naar een gevaarlijk afval stortplaats. Het gebruik van explosieven creëert grote hoeveelheden stof en deeltjes van de ontploffing, en in sommige gevallen vrijkomt asbest, lood, en andere gevaarlijke materialen in de atmosfeer. Ook, onbeheerde of onjuist berekende ontploffingen kunnen nabijgelegen tanks en pijpleidingen scheuren, wat hun inhoud in het milieu vrijmaakt.

De Toekomst

Sinds hun ontwikkeling in de jaren 1950 hebben geavanceerde vormen van plastische explosieven en gevormde ladingen dynamiet vervangen. Deze explosieven worden nu aangeduid als ontploffingsmiddelen, aangezien hun stabiliteit verbeterd is en een krachtigere primer vereisen om te detoneren. Een van de meest voorkomende ontploffingsmiddelen is ANFO, of ammoniumnitraat en brandstofolie. ANFO is gemakkelijk beschikbaar, aanzienlijk goedkoper dan dynamiet, en kan ter plekke gemengd worden. Echter, beton demolitieploegen die relatief kleine ladingen vereisen, gebruiken nog steeds dynamiet als het ontploffingsmiddel.