Wybuchowy żel wodny
Materiał wybuchowy w postaci żelu wodnego to mieszanka wybuchowa uczulona paliwem , składająca się z wodnego roztworu azotanu amonu , który działa jako utleniacz . Żele wodne niewrażliwe zatyczki są określane w przepisach bezpieczeństwa Stanów Zjednoczonych jako środki wybuchowe. Materiały wybuchowe w żelu wodnym mają konsystencję galaretki i są dostarczane w opakowaniach przypominających kiełbasę, zszytych z obu stron.
Materiały wybuchowe z żelu wodnego prawie całkowicie wyparły dynamit , [ potrzebne źródło ] , stając się najczęściej używanymi cywilnymi środkami wybuchowymi.
Kompozycja
Żele wodne zwykle mają wiele różnych składników. Zawierają substancję żelatynizującą, zwaną również zagęszczaczem, która modyfikuje ich konsystencję, od łatwo lejących się żeli po twarde ciała stałe. Typowymi środkami żelującymi są alkohol poliwinylowy , guma guar , gumy dekstranowe i żywice mocznikowo-formaldehydowe . W szczególności guar jest środkiem żelującym stosowanym w wodnej części materiałów wybuchowych w postaci żelu wodnego. Podstawowym składnikiem żeli wodnych jest azotan metyloaminy . Azotan metyloaminy to sól powstająca w wyniku neutralizacji metyloaminy kwas azotowy . Materiały wybuchowe w żelu wodnym są również wytwarzane z azotanu amonu, azotanu wapnia, aluminium, glikolu etylenowego i trotylu. Proporcje tych składników zmieniają się w zależności od pożądanej wybuchowości żelu wodnego.
Przygotowanie
Materiały wybuchowe z żelu wodnego są wytwarzane przez połączenie nitroparafin , zwykle nitrometanu , z wodnym roztworem soli i środkiem żelującym. Te nitroparafiny zazwyczaj stanowią większość materiału wybuchowego w postaci żelu wodnego. Do wytworzenia wodnego żelowego materiału wybuchowego stosuje się różne rodzaje środków żelujących. Jeden środek jest nierozpuszczalny w wodzie, ale zdolny do żelowania z nitrometanem. Żel używany do nitrometanu to eter cyjanoetylowy, pochodna galaktomannanu guma. Inne środki są rozpuszczalne w wodzie i są stosowane do wodnego roztworu soli. Jak wspomniano w akapicie pierwszym, do żelowania roztworów wodnych można stosować rozpuszczalne w wodzie gumy i modyfikatory żelu, takie jak guma guar. Po zżelowaniu roztworu soli i nitroparafiny całą mieszaninę łączy się i miesza do uzyskania pożądanej konsystencji. Jedną z cech, która umożliwia tak dobre działanie materiału wybuchowego, jest nierozpuszczalny charakter nitroparafiny. Skuteczność żeli wodnych uzależniona jest od rozprowadzenia soli w roztworze soli. Cząstki muszą być bardzo małe i drobne, aby mogły być dobrze rozproszone w roztworze. Niektóre powszechnie stosowane sole to: azotan amonu, azotan sodu, nadchloran sodu i chloran potasu. Czułość materiału wybuchowego musi zostać zwiększona, aby poprawić inicjację detonacji materiału wybuchowego. Istnieją różne techniki zwiększania czułości. Aluminium lub inne sproszkowane metale mogą pomóc zwiększyć czułość żelu wodnego, ale zwiększenie czułości oznacza również, że materiały wybuchowe są bardziej palne. Sproszkowane metale nie okazały się całkowicie skuteczne w zwiększaniu czułości materiału wybuchowego, ponieważ nie mieszają się równomiernie w roztworze. Wraz ze wzrostem czasu przechowywania tracą również czułość. Płynne niewybuchowe uczulacze, np nitrobenzen i ciekły nitrotoluen również nie działały dobrze, ponieważ trudno je utrzymać w zawiesinie. Stwierdzono, że ciekłe alifatyczne monoazotany działają bardzo skutecznie jako uczulacze, gdy są dobrze wymieszane z żelem wodnym.
Zalety i zastosowania
Materiały wybuchowe w żelu wodnym są zwykle mniej toksyczne i mniej niebezpieczne niż dynamit w produkcji, transporcie i przechowywaniu. Żele wodne są również tańsze niż konwencjonalne materiały wybuchowe. Ponieważ są stosunkowo bezpieczne i łatwe w użyciu, często znajdują zastosowanie w przemyśle wydobywczym. Istnieje wiele różnych rodzajów materiałów wybuchowych w postaci żelu wodnego, które można stosować w różnych sytuacjach. Jeden typ, szlamowy materiał wybuchowy o małej średnicy, może być używany w szczególności do odpalania w obszarach podkopu, śródcięcia i depilacji węgla. Są lepsze niż nitrogliceryna materiały wybuchowe na bazie takich jak dynamit, ponieważ wytwarzają mniej szkodliwych oparów. Detagel, który ma bardzo dużą wytrzymałość, jest szczególnym przykładem materiału wybuchowego w postaci żelu wodnego o małej średnicy, który jest używany w działalności górniczej. [ potrzebne źródło ]
Materiały wybuchowe w żelu wodnym są często używane jako materiały wybuchowe nabojowe , ponieważ znacznie łatwiej je załadować do dużych łusek. W przypadku materiałów wybuchowych w postaci żelu wodnego zawiesinę można po prostu wlać do obudowy. Do obudowy wlewa się tradycyjne materiały wybuchowe . Ten proces jest pracochłonny, a ładunek może zacząć się kurczyć, tworząc wiele pustych przestrzeni. [ potrzebne źródło ] Ostatnią zaletą gnojowicy jest to, że można ją przechowywać w postaci składników niewybuchowych iw razie potrzeby uczulać na materiał wybuchowy wytwarzany w warunkach polowych. Materiał wybuchowy może być uczulony przez dodanie gazu, proszku metalicznego lub innego materiału wybuchowego, takiego jak trotyl , RDX , HMX lub PETN . Woda zawarta w żelowych materiałach wybuchowych jest przekształcana w reagent przez dodanie dużych ilości aluminium .