تاریخچه باروت سیاه

تاريخچه باروت سياه

باروت سياه که به باروت نيز معروف است، به احتمال زياد اولين ترکيب مواد منفجره بوده است. 220 سال پيش از ميلاد انفجار باورت سياه گزارش شده است. چند شيميدان چيني در موقع جدا کردن طلا از نقره در طي يک واکنش شيميايي در دماي پايين، باروت سياه را به طور تصادفي ساخته بودند. آنها پتاسيم نيترات (KNO3) { که با نام سالت پتر شناخته شده است} و گوگرد را به سنگ معدن طلا در کوره شيميايي اضافه کدرند ولي افزايش زغال را در مرحله اول واکنش فراموش کردند. آنها براي رفع اشتباه خود، زغال را در مرحله نهايي اضافه کردند. آنها نمي دانستند که باروت سياه را کشف کرده اند که منجر به انفجار مهيبي شد.

باروت سياه تا قرن سيزدهم در اروپا ناشناخته بود تا اينکه يک راهب انگليسي به نام راجربيکن در 1249 با آزمايش روي پتاسيم نيترات، باروت سياه را تهيه کرد. در 1320 يک راهب آلماني به نام برتهولد شوارتز با مطالعه نوشته هاي بيکن شروع به ساخت باورت سياه و مطالعه خواص آن کرد. احتمالاٌ نتايج تحقيقاتي شوارتز استفاده از باروت سياه در اروپاي مرکزي را تسريع کرد. تا اواخر قرن 13، بيشتر کشورها باروت سياه را به عنوان سلاح نظامي براي تخريب قلعه ها و شهرها به کار مي گرفتند.

باروت سياه حاوي يک سوخت و يک اکسنده است. سوخت يک مخلوط پودري از زغال سنگ و گوگرد است که با پتاسيم نيترات ( اکسنده) مخلوط مي شود. فرايند اختلاط در 1425 هنگامي که فرايند ريزکردن ذرات يا دانه بندي توسعه پيدا کرده بود، فوق العاده پيشرفت کرد. از چرخهاي سنگين براي آسياب کردن و پرس سوختها و اکسنده ها به صورت يک توده جامد که متعاقباً به دانه هاي کوچکتري تبديل مي شوند، استفاده شد. اين دانه ها حاوي مخلوط يکنواختي از سوخت و اکسنده است، در نتيجه باروت سياهي به دست مي آيد که از نظر فيزيکي و انفجار برتري دارد. باروت ريز شده به تدريج در اسلحه هاي کوچک و نارنجکهاي دستي در طول قرن 15 و اسلحه هاي بزرگ در قرن 16 مورد استفاده قرار گرفت.

آسيابهاي باروت سياه( مورد استفاده در فرايند ريزکردن) در فاصله سالهاي 1603-1554 در رادرهايث و والتهام ابي در انگلستان ساخته شدند.

اولين يادداشتهاي استفاده از باروت سياه در مهندسي عمران مربوط به سالهاي 1572-1548 براي لاروبي رودخانه نيمن در اروپاي شمالي و سال 1672 براي بازيابي معادن مجارستان به عنوان کمک انفجار بوده است. به زودي از باروت سياه به منظور انفجار در آلمان، سوئد و ساير کشورها استفاده شد. استفاده از باروت سياه به منظور انفجار در انگلستان براي اولين بار در 1670 در معادن مس کرنيش صورت گرفت. صنايع بوفورس در سوئد در 1646 توليد کننده عمده باروت تجارتي در اروپا بود.

تاريخچه نيتروگليسرين:

در اواسط قرن 19 محدوديتهاي باروت سياه به عنوان يک ماده منفجره، آشکار شده بود. عمليات سخت معدنکاري و تونل کاري نياز به يک ماده منفجره بهتري داشت. در 1846 اسکانيو سوبررو پروفسور ايتاليايي نيتروگليسرين مايع { C3H5O3 (NO2)3 } را کشف کرد. او به زودي به ماهيت انفجاري آن پي برد و تحقيقات خود را ادامه نداد. چند سال بعد يک مخترع سوئدي به نام امانوئل نوبل فراندي براي توليد نتروگليسرين پيدا کردن ودر 1863 با فرزندش آلفرد، کارخانه توليدي کوچکي در هلنبرگ نزديک استکهلم تأسيس کرد. روش توليد اوليه اينها، اختلاط گليسرول با مخلوط سرد نيتريک اسيد و سولفوريک اسيد در يک پارچ سنگي بود. اين مخلوط به صورت دستي همزده شده و با آب يخ سرد نگه داشته مي شد. پس از کامل شدن واکنش، مخلوط درون مقدار زيادي آب ريخته مي شد. دومين فرايند توليدي، ريختن گليسرول و مخلوط سرد شده اسيدها به درون ظرف سربي مخروطي شکل، با سوراخهايي به هم فشرده بود. محصول نيتروگليسرين از ميان اين محدوديتها به درون حمام آب سرد جريان داشت. هر دو روش شامل شستن نيتروگليسرين با آب گرم و يک محلول قليايي گرم براي حذف اسيد بودند. نوبل اقدام به دريافت مجوز تأسيس کارخانه نيتروگليسرين کرد. اين کارخانه ها معمولاٌ بسيار نزديک به محل مصرف آن ساخته مي شدند، زيرا در حمل و نقل نيتروگليسرين مايع احتمال تخريب عمارات و مرگ انسانها وجود داشت.

خانواده نوبل در فروش نيتروگليسرين خسارتهاي زيادي ديدند، زيرا نيتروگليسرين مستعد آغازش اتفاقي بود و آغازش آن در منافذ حفره ها به وسيله باروت سياه گريزناپذير بود. انفجارهاي اتفاقي زيادي به وقوع پيوست که يکي از آنها تخريب کارخانه نوبل، در 1864 بود و اميل برادر آلفرد را کشت. آلفرد نوبل در 1864 چاشني کلاهک انفجاري فلزي را کشف کرد که آغازش باروت سياه را به مقدار زيادي بهبود بخشيد. چاشني حاوي جيوه فولمينات { HG(CNO)2 } بود و قابليت جايگزيني باروت سياه براي آغازش نيتروگليسرين در منافذ حفره ها را داشت. کلاهک انفجاري جيوه فولمينات يک شوک اوليه ايجاد مي کرد که از راه يک فيوز به ظرف جداگانه نيتروگليسرين منتقل شده و نيتروگليسرين را آغاز مي کرد.

پس از يک انفجار مهيب ديگر در 1866 که کارخانه نيتروگليسرين کاملاٌ تخريب شد، توجه آلفرد به موارد ايمني حمل و نقل نيتروگليسرين جلب شد. آلفرد براي کاهش حساسيت نيتروگليسرين آن را با يک خاک جاذب « کيزل گور» مخلوط کرد. اين مخلوط به نام ديناميت گور شناخته شد و در 1867 ثبت شد.

نيتروگليسرين (1-1) نسبت به باروت مزيتهاي زيادي دارد، زيرا مولکول آن هر دو جزء سوخت و اکسنده را دارد. اين خاصيت بيشترين حد تماس براي هر دو جزء تشکيل دهنده يک ماده منفجره را فراهم مي کند.

تاريخچه جيوه فولمينات:

جيوه فولمينات اولين بار در قرن 17 به وسيله بارون جوهان کانکل شيميدان سوئدي- آلماني، در لونسترن تهيه شد. او اين ماده منفجره خطرناک را از تماس جيوه با نيتريک اسيد و الکل تهيه کرد. در آن موقع کانکل و ساير شيميدانها نتوانستند کاربردي براي اين ماده منفجره پيدا کنند و اين ماده به فراموشي سپرده شد، تا اينکه ادوارد هوارد انگليسي در سالهاي 1799 و 1800 مجدداٌ آن را کشف کرد. هوارد خواص جيوه فولمينات را آزمايش کرد و کاربرد آن را به عنوان آغازگر ضربه اي براي باروت سياه پيشنهاد کرد و در 1807 يک روحاني اسکاتلندي به نام الکساندر فورسيث دستگاه آن را ثبت کرد.

تاريخچه نيترو سلولوز:

در همان زمان که نيترو گليسرين تهيه مي شد، نيترودار کردن سلولوز براي دستيابي به نيتروسلولوز( که به نام باورت پنبه نيز شناخته شده است) نيز مورد توجه محققان ديگري از جمله شانبين در باسل و بوتگر در فرانفکورت- ام- من در طي سالهاي 47-1845 قرار گرفت. در اوايل 1833، براکونات نشاسته را نيترودار کرد و در 1838 پلوز تجربه براکونات را ادامه داد. او نيز کاغذ، کتان و مواد متعدد ديگري را نيترودار کرد، اما متوجه نشده بود که سلولوز نيترات تهيه کرده است. با اعلام تهيه نيتروسلولوز در 1846 توسط شانبين و بوتگر در همان سال نامهاي اين دو فرد به زودي با کشف و کاربرد نيتروسلولوز همراه شد. هر چند که منابع منتشر شده اي شامل مقاله هاي در نيترودار کردن سلولوز توسط محققان بسياري قبل از شانبين مشاهده شده بود.

حوادث بسياري در حين تهيه نيترو سلولوز رخ داد و کارخانه هايي در فرانسه، انگلستان و استراليا را تخريب کرد. طي اين سالها فردريک ابل در زمينه ناپايداري نيتروسلولوز براي دولت انگلستان در ولويچ و والتهام ابي کار کرد و در 1865 راه حل خود را براي اين معضل با تبديل نيتروسلولوز به صورت خمير انتشار داد. ابل نشان داد که پايداري نيتروسلولوز مي تواند به طور قابل توجهي در طي فرايند خميرسازي، جوشاندن و شستن بهبود يابد. نيتروسلولوز در مواد منفجره نظامي و تجاري تا سال 1868 مورد استفاده قرار نگرفت تا اينکه اي- آ- براون، دستيار ابي کشف کرد که نيتروسلولوز زياد نيترودار شده خشک و فشرده، با استفاده از چاشني جيوه فولمينات و نيتروسلوسلوز مرطوب و فشرده با مقدار کمي نيتروسلولوز خشک ( اساس يک بوستر) مي تواند منفجر شود. بنابراين توده هاي بزرگ نيتروسلولوز مرطوب را مي توان با ايمني قابل توجهي به کار برد.

تاريخچه ديناميت:

در سال 1875 آلفرد نوبل کشف کرد که از مخلوط نيتروسلولوز با نيتروگليسرين يک ژل تشکيل مي شود. اين ژل براي توليد ژلاتين انفجاري و ژلاتين ديناميتي و پس از آن در 1888 براي باليستيت، اولين پودر بدون دود، گسترش يافت. باليستيت مخلوطي از نيتروسلولوز، نيتروگليسرين، بنزن و کامفور بود. در 1889 دولت انگلستان محصول رقابتي مشهور به کورديت با اجزاي مشابه باليستيت را به نام ابل و دوار ثبت کرد. تا دهه 1930، کورديت به شکلهاي مختلف پيشرانه اصلي نيروهاي نظامي انگلستان بود.

در 1867، اوهلسون و نوربين شيميدانهاي سوئدي دريافتند که خواص انفجاري ديناميت با افزايش آمونيوم نيترات (NH4NO3) تقويت مي شود. پس از آن آلفرد نوبل مقاله اوهلسون و نوربين را در مورد آمونيوم نيترات به دست آورد و اين ماده را در اجزاي تشکيل دهنده ماده منفجره خود به کار برد.

تاريخچه تتريل:

ماده منفجره اي که تتريل ناميده شد همزمان با پيکريک اسيد گسترش پيدا کرد. تتريل اولين بار در 1877 توسط مرتنز تهيه و ساختار آن در 1883 توسط رمبرگ تعيين شد. تتريل( 1-3) در 1906 به عنوان يک ماده منفجره مورد استفاده قرار گرفت و در نيمه اول اين قرن اغلب به عنوان خرج پايه در کلاهکهاي انفجاري به کار برده شد.

تاريخچه TNT :

تري نيتروتولوئن {(TNT) (C7H5N3O6)

اولين بار توسط ويل براند در 1763 تهيه شد. آلمانيها و انگليسيها در حدود سال 1902 آزمايشهايي با TNT انجام دادند. اولين مطالعه تفصيلي در ارتباط با تهيه 2، 4، 6 تري نيتروتولوئن در 1870 توسط بيل استين و کوهلبرگ انجام گرفت که وي ايزومر 2، 4، 5- تري نيتروتولوئن را نيز کشف کرد. 2، 4، 6 تري نيتروتولوئن خالص توسط هپ در 1880 تهيه و ساختار آن توسط کلاس و بکر در 1883 تعيين شد. توليد TNT در 1891 در آلمان شروع و در سال 1899 با آلومينيم براي توليد يک ترکيب انفجاري مخلوط شد. TNT در 1902 براي استفاده به وسيله ارتش آلمان به جاي پيکريک اسيد پذيرفته شد و در 1912 ارتش ايالات متحده نيز استفاده از آن را شروع کرد. تا سال 1914، TNT ( 1-4) به عنوان يک ماده منفجره استاندارد و در طول جنگ جهاني دوم براي کليه ارتشها مطرح بود.

توليد TNT به علت اينکه دسترسي به تولوئن از طريق قطران زغال سنگ محدود بود، به اندازه اي نبود که پاسخگوي تقاضا براي پرکردن مهمات باشد، بنابراين استفاده از مخلوط TNT و آمونيوم نيترات که آماتول ناميده شد، براي رفع کمبود TNT فراگير شد. مواد منفجره براي استفاده در زيرآب داراي همان فرمولبندي با افزودن آلومينيوم است و آمينال ناميده شد.

تاريخچه نيتروگوانيدين:

ماده منفجره نيتروگوانيدين در جنگ جهاني اول نيز توسط آلمانيها به عنوان يک جزء در خرجهاي انفجاري مورد استفاده قرار گرفت. مخلوط آن با آمونيوم نيترات و پارافين براي پرکردن پوسته هاي خمپاره هاي کوچک به کار مي رفت. نيتروگوانيدين همچنين در طي جنگ جهاني دوم و بعد از آن در پيشرانه هاي سه پايه مورد استفاده قرار گرفت.

نيتروگوانيدين (CH4 N4 O2) اولين بار توسط جوسلين در 1877 تهيه شد و خواص آن در 1901 توسط وي ايل بررسي شد. در جنگ جهاني اول نيتروگوانيدين با نيتروسلولوز مخلوط و به عنوان يک پيشرانه بدون نور به کار رفت. هر چند اين مخلوط داراي معظلاتي بود و در طول انبارداري، نيتروگوانيدين به نيتروسلولوز حمله ور مي شد. اين معضل توسط شرکت ديناميت AG در 1937 از طريق تهيه يک مخلوط پيشرانه شامل نيتروگوانيدين به نام گودال پال ور مرتفع شد. گودال پالور دود بسيار کمي ايجاد مي کرد و هيچ گونه شعله اي در موقع خروج از دهانه نداشت و همچنين باعث افزايش طول عمر لوله توپ مي شد.

پس از جنگ جهاني اول، برنامه هاي تحقيقاتي اصلي براي دستيابي به مواد منفجره قويتر و جديدتر آغاز شد. از اين برنامه ها سيکلوتري متيلن تري نيترامين {(C3 H8 N6 O6 ) ( RDX) } که سيکلونيت و يا هگزوژن ناميده شد و پنتا اريتريتول تترانيترات {( C5 H8 N4 O12 ( ( PENT) } بيرون آمد.

تاريخچه PENT :

PENT اولين بار در 1894 به وسيله نيتراسيون پنتا اريتريتول تهيه شد. توليد تجاري PENT ميسر نشد تا اينکه در حدود يک دهه قبل از جنگ جهاني دوم فرمالدهيد و استالدهيد مورد نياز براي سنتز پنتااريتريتول به راحتي در دسترس قرار گرفتند. در طول جنگ جهاني دوم RDX بيشتر از PENT مورد استفاده قرار گرفت، زيرا PENT به ضربه خيلي حساس بود و پايداري شيميايي آن ضعيف بود. مخلوطهاي انفجاري با ترکيب درصد 50% TNT به نام پنتروليت يا پنتوليت گسترش پيدا کردند. اين مخلوط براي پرکردن نارنجکهاي دستي ضدتانک و چاشنيها به کار برده شد.

تاريخچه RDX و HMX :

RDX اولين بار در 1899 توسط هنينگ آلماني براي مصارف دارويي تهيه شد. اهميت آن به عنوان يک ماده منفجره در 1920 توسط هرز مشخص شد. هرز تهيه مستقيم RDX به وسيله نيترودار شدن هگزامين را پيشنهاد کرد اما بازده پايين، فرايند پرهزينه بود و براي توليد انبوه مناسب نبود. هيل در پيکاتني آرسنال در 1925 فرايند توليد RDX را يافت که بازده آن 68% بود. بهبودهاي بيشتري در توليد RDX تا 1940 صورت نگرفت تا اينکه مايسنر يک روش پيوسته براي توليد RDX مطرح کرد و رس و شيسلر از کانادا فرايندي را ارائه کردند که نياز به هگزامين به عنوان ماده اوليه نبود. در همان زمان بکمن فرايندي براي توليد RDX ( 1-5) از هگزامين توسعه داد که بالاترين بازده را داشت.

محصولات بکمن را به عنوان RDX نوع B مي شناختند و حاوي 8 تا 12 درصد ناخالصي بود. بعدها با استفاده از خواص فيزيکي اين ناخالصي، ماده منفجره HMX که به عنوان اکتوژن نيز شناخته شد،توسعه پيدا کرد. فاريند بکمن در کانادا در طول جنگ جهاني دوم و بعدها به وسيله شرکت تنس- سي- ايستمن در ايالات متحده امريکا اجرا شد. اين فرايند توليد، کاملاٌ اقتصادي بود و منجر به کشف چندين ماده منفجره ديگر نيز شد. بکمن يک خط توليد RDX خالص( بدون ناخالصي) را توسعه داد و اين محصول با عنوان RDX نوع A شناخته شد.

در بريتانياي کبير گروه تحقيقاتي آرمامنت در ول ويچ شروع به ايجاد يک خط توليد RDX پس از انتشار اختراع هرز در 1920 کرد. يک واحد توليد نيمه صنعتي در مقياس کوچک با توليد روزانه Ib 75، RDX در 1933 احداث و تا 1939 پابرجا بود.

کارخانه ديگري در 1939 در والتام ابي احداث و يک کارخانه صنعتي نيز در 1941 در نزديکي بريج واتر احداث شد. RDX در طي جنگ جهاني دوم به عنوان پرکننده اصلي در پوسته ها و بمبها مورد استفاده واقع نشد ولي به منظور افزايش قدرت اجزاي انفجاري به TNT اضافه مي شد. RDX در کشورهاي آلمان، فرانسه، ايتاليا، ژاپن، روسيه، ايالات متحده امريکا، اسپانيا و سوئد در اجزاي انفجاري به کار گرفته شد.

تحقيق و توسعه براي پيشبرد مواد منفجره جديد و خيلي قويتر در طول جنگ جهاني دوم ادامه داشت. ترپکس (AI/RDX/TNT) و سيکلو تترامتيلن تترانيترامين معروف به اکتوژن {( C4 H8 N8 O8 ) ( HMX) } در پايان جنگ جهاني دوم در دسترس قرار گرفتند. در سال 1952 يک ترکيب انفجاري که « اکتول» ناميده شد توسعه پيدا کرد. اين ترکيب حاوي 75% HMX و 25% TNT بود. مواد منفجره پلاستيکي با قابليت قالبگيري نيز در طي جنگ جهاني دوم گسترش يافتند. اينها اغلب حاوي وازلين يا ترکيبات نيترو ژله اي بودند تا يکنواختي پلاستيک مانند داشته باشند. ترکيبات انفجاري استفاده شده در جنگ جهاني دوم در جدول 1-1 به اخصار نشان داده شده است.

نيتروسلولوز به صورت کاملاٌ خشک، مي تواند خيلي خطرناک باشد. بنابراين معمولاٌ در 30% آب يا اتانول ذخيره و حمل مي شود. نيتروسلولوز غالباٌ به منظور تشکيل ژل در حلالها حل مي شود. براي مثال مواد منفجره تجاري مورد استفاده در مقاصد انفجاري حاوي نيترو سلولوز حل شده در نيتروگليسرين و برخي ترکيبات پيشرانه تفنگ حاوي نيتروسلولوز حل شده در مخلوط استون و آب مي باشند.

درجه نيتراسيون نقش خيلي مهمي در کاربرد نيتروسلولوز ايفا مي کند. باروت پنبه حاوي 45/13% نيتروژن است و در توليد پيشرانه هاي دو پايه و پرانرژي استفاده مي شود، در حالي که نيتروسلولوز مورد استفاده در ژلاتين تجاري و ديناميت نيمه ژلاتيني حاوي 2/12% نيتروژن است.

PENT ( پنتا اريتريتول تترانيترات)از نيرتاسيون پنتا اريتريتول تهيه مي شود.

پنتا اريتريتول از اختلاط فرمالدهيد با سيدم هيدروکسيد در يک محلول آبي در دماي 65-70 C ساخته مي شود. نيتراسيون پنتا اريتريتول براي تشکيل پتن مي تواند به وسيله افزايش آن به نيتريک اسيد غليظ در دماي 25-30 C صورت گيرد. پتن خام به وسيله صاف کردن جدا مي شود، با آب شسته، با محلول سديم کربنات خنثي مي شود و توسط استن تبلور مجدد مي گردد. اين فرايند توليد پتن منجر به بازدهي %95 با محصولات جانبي قابل صرف نظر مي شود. اين فرايند در واکنش 7-9 خلاصه شده است.

از PENT در فتيله هاي انفجاري و چاشنيهاي تخريبي استفاده مي شود. در فتيله هاي انفجاري PENT به داخل لوله هاي پلاستيکي ريخته مي شود. PENT همچنين با TNT و مقدار کمي واکس براي تشکيل مخلوطهاي پنتوليت مخلوط مي شود. مخلوطهاي پنتوليت به عنوان خرج بوستر براي عمليات تجاري انفجاري استفاده مي گردند.

RDX ( سيکلوتري متيلن تري نيترامين):

ساده ترين روش تهيه RDX (7-9)، افزايش هگزامتيلن تترامين به مقدار اضافي نيتريک اسيد غليظ در دماي 25 C و گرم کردن آن تا 55 C است. RDX با آب سرد رسوب کرده و سپس مخلوط جهت حذف هر گونه ناخالصيهاي محلول، جوشانده مي شود. خالص سازي RDX به وسيله تبلور مجدد از استون انجام مي گيرد.

يمي تهيه RDX خيلي پيچيده است. وقتي هگزامتيلن تترامين با نيتريک اسيد ترکيب مي شود، هگزامتيلن تترامين دي نيترات تشکيل مي شود که سپس نيتره شده تا يک ماده واسط " ترکيب I " تشکيل شود، واکنش 7-10 را ببينيد.

نيتروليز بيشتر « ترکيب I» منجر به تشکيل RDX از طريق دو ماده واسط ديگر مي شود، اين موضوع در واکنش 7-11 نشان داده شده است.

روشهاي ديگر توليد شامل فرايند SH که توسط اشنار اختراع شده، فرايند K که توسط نافلر اختراع شد، فرايند W که توسط ولفرام، فرايند E توسط اربل و روش KA توسط نافلر و اپل و همچنين بکمن اختراع شد.

فرايند SH شامل نيتراسيون پيوسته هگزامتيلن تترامين با نيتريک اسيد غليظ همراه با توليد گازهاي نيتروز است. RDX از اسيد باقيمانده فيلتر شده و به وسيله جوشاندن در آب و تحت فشار تثبيت مي شود و توسط تبلور مجدد از استون خالص مي شود.

همان طور که در واکنش 7-12 نشان داده شده است، در فرايند K، RDX از واکنش آمونيوم نيترات با مخلوطي زا هگزامتيلن تترامين و نيتريک اسيد و گرم کردن آن تشکيل مي شود. فرايند W، همان طور که در واکنش 7-13 نشان داده شده است، بر پايه تراکم آميدو پتاسيم سولفانات با فرمالدهيد و نيتراسيون محصول تراکمي است.

پتاسيم آميدسولفونات و فرمالدهيد با هم ترکيب مي شود تا پتاسيم متيلن آميدوسولفونات حاصل شود. اين محصول توسط مخلوط نيتريک و سولفوريک اسيدها به RDX نيتره مي شود. در فرايند E همان طور که در واکنش 7-14 نشان داده شده است، RDX از آب گيري پارافرمالدهيد و آمونيوم نيترات توسط محلول انيدريد استيک تشکيل مي شود.

محصول جانبي پارافرمالدهيد مي تواند به وسيله واکنش با آمونيوم نيترات تبديل به هگزا- متيلن تترامين شود و در نتيجه بازدهي افزايش يابد.

بالاخره، فرايند KA ( فرايند بکمن) بر پايه واکنش ميان هگزامتيلن تترامين دي نيترات و آمونيوم نيترات با مقدار کمي نيتريک اسيد در محلول انيدريد استيک است. واکنش شيميايي آن در واکنش 7-15 ارائه شده است.

نقطه ذوب RDX نزديک دماي اشتعال آن است و بنابراين بدون رعايت موارد ايمني نبايد ذوب شود. هر چند اغلب از آن همراه با TNT در فنون ريخته گري استفاده مي شود. RDX خيلي حساس است و نمي تواند به وسيله پرس کردن فشرده شود. به منظور کاهش حساسيت آن از يک بايندر نظير واکس يا پليمر استفاده مي شود. اين بايندرها به عنوان يايندرهاي موميايي کننده شناخته شده اند. RDX جزء اصلي در ترکيبات انفجاري بريتانيا است. از آن در پوسته ها، بمبها، خرجهاي شکل داده شده، منفجرکننده ها، چاشنيها و مواد منفجره پيوند يافته به پليمر استفاده مي شود.

HMX ( سيکلو تترامتيلن تترانيترامين) :

HMX (7-10) به عنوان يک محلول جانبي در خلال توليد RDX توسط فرايند بکمن تشکيل مي شود.هگزامتيلن تترامين، استيک اسيد، انيدريد استيک، آمونيوم نيترات و نيتريک اسيد با هم مخلوط مي شود و به مدت 15 دقيقه در دماي 45 C نگه داشته مي شوند. سپس آمونيوم نيترات، نيتريک اسيد و انيدريد استيک به آرامي اضافه مي شود و به مدت 12 ساعت روي حمام بخار مي ماند. يک رسوب تشکيل مي دهد که حاوي RDX %27 و HMX %73 است. اين فرايند در واکنش 7-16 نشان داده شده است.

RDX با قرار دادن رسوب در داخل يک محلول آبي داغ از سديم تترابورات هشت آبه با مقدار کمي سديم هيدروکسيد تخريب مي شود. وقتي Ph به بالاتر از 7/9 برسد، RDX کاملاٌ تخريب مي شود. HMX صاف شده و براي نيل به فرم B- HMX از نيترومتان تبلور مجدد مي شود. HMX از اين نظر که نقطه ذوب آن خيل نزديک به دماي اشتعال آن است، مشابه RDX است و بنابراين بدون رعايت موارد ايمني نبايد ذوب شود. در فنون ريخته گري مي توان با TNT مورد استفاده قرار داد. HMX داراي چگالي و نقطه ذوب کمي بيشتر از RDX است و در مجموع با توجه به کارايي آن ماده منفجره بهتري است، هر چند قيمت آن تقريباٌ سه برابر بيشتر از RDX اسلوله مسي سايز ? ? سانتيمتر

کاغذ نازک

لامپ ته سيم دار (ريسه ايي) ? تا ? ولتي ?عدد

چسب دو قلو

مواد منفجره اي همچون آنفو علي رغم برخورداري از دانسيته و سرعت انفجار (VOD) پايين - در صورت طراحي صحيح - خردايش مطلوبي را در انفجارهاي معدني سبب مي شوند. با توجه

به اين مسئله ارائه عاملي مستقل از دانسيته و سرعت انفجار، براي شناخت و طبقه بندي قدرت مواد منفجره ضروري به نظر مي رسد. تاكنون خردايش مطلوب بدست آمده توسط آنفو با وجود سرعت

انفجار پايين را يك استثنا بر شمرده اند. در صورتيكه ميتوان آنرا به كمك انديس قدرت پيشنهادي در اين تحقيق از نظر علمي به خوبي توجيه نمود. بدين منظور، در اينجا قدرت مواد منفجره مرسوم در معدنكاري بر مبناي تعريفي از شيمي فيزيك كه در فن انفجار در معادن متداول نبوده است، ارائه گرديد و براي داشتن يك مبناي مقايسه و همچنين كنترل ارتباط موجود بين قدرت محاسبه شده و

مطلوبيت خردايش، تمامي قدرتهاي محاسبه شده را بر قدرت آنفو كه خردايش حاصل از آن مطلوب مي باشد، تقسيم شد تا انديس قدرتي كه فاقد بعد باشد بدست آيد. بررسي داده هاي قدرت نشان داد

مواد منفجره اي مثل آنفو و آلومينيم- آنفو كه علي رغم سرعت انفجارِ كم ايجاد كننده خردايش مطلوبي هستند، از قدرت بالايي برخوردارند، همچنانكه بررسي داده هاي انديس قدرت نشان مي دهد

كه آلومينيم- آنفو انديس قدرتي نزديك به نيترو گلسيرين دارد و يا انديس قدرت آنفو كه برابر واحد است بيش از ماده پر سرعتي مثل تي ان تي مي باشد. درصورتيكه دانسيته، سرعت انفجار و حتي

انرژي وزني اين مواد بسيار كمتر از نيتروگلسيرين و تي ان تي است. علاوه بر اين، بررسي ضريب همبستگي داده هاي قدرت بر حسب دانسيته و سرعت انفجار نشان مي دهد كه قدرت و به تبع آن

انديس قدرت مستقل از دانسيته و سرعت انفجار ميباشند. لذا در اين تحقيق پيشنهاد گرديد تا براي طراحي انفجارهاي معدني با هدف انتخاب نوع ماده منفجره، به جاي دانسيته و سرعت انفجار ازانديس قدرت كه ضمن مستقل بودن از دانسيته و سرعت انفجار، توجيهي بهتر از رفتار مواد منفجره ارائه ميكند، استفاده شود. به همين منظور رابطه موجود بين خرج ويژه آنفو و شاخص انفجار پذيري سنگ براي محاسبه خرج ويژه ساير مواد منفجره بوسيله انديس قدرتهاي بدست آمده در اين تحقيق اصلاح (Modify) گرديد. نتايج حاصله مبين دقت اين روابط در قياس با روابط مرسوم كه اصلاح آنها به كمك نسبت انرژي وزني (RWS) صورت گرفته است، ميباشد.

كلمات كليدي:

انفجارهاي معدني، قدرت، انديس قدرت، سرعت انفجار، طراحي انفجار، انتخاب ماده منفجره،خرج ويژه، شاخص انفجارپذيري سنگ

تاریخچه باروت سیاه

مطالب مشابه :

روش ساخت باروت سیاه

تاریخچه باروت سیاه

تاریخچه ساخت موشک

فلزات قلیایی:

روش ساخت منشور

مواد منفجره