Изобретение пороха

Краткие сведения об истории создании взрывчатых веществ и материалов

ТЕМА 15. История ВЗРЫВНОГО ДЕЛА

Изучив данную тему, вы будете иметь представление:

- о взрывном деле;

знать:

- историю создания ВВ и средств взрывания;

- эволюцию развития взрывной технологии;

уметь:

- ориентироваться в большом многообразии взрывчатых веществ и материалов.

Взрыв – это процесс быстрого физико-химического превращения вещества, при котором выделяется энергия и совершается работа. С помощью взрыва проводятся дробление горных пород, их уплотнение, направленное перемещение, изучение строения земной коры, геолого-разведочные работы на месторождениях. Взрыв применяется также для обработки металлов, полимеризации и гашения пожаров.

Основным средством дробления и разрушения горных пород во взрывной технологии являются взрывчатые вещества (ВВ). Первым ВВ был изобретенный в Китае черный дымный порох.

Изобретение пороха – одно из великих открытий в истории техники. Хотя европейцы последними из цивилизованных народов научились делать эту взрывчатую смесь, именно они сумели извлечь из ее открытия наибольшую практическую пользу.

Историки утверждают, что порохоподобные смеси впервые были получены в Китае.

Составной частью пороха является селитра. В некоторых областях Китая она встречалась в самородном виде и была похожа на хлопья снега, припорошившего землю. Позже открыли, что селитра образуется в местностях, богатых щелочными веществами. Разжигая огонь, китайцы могли наблюдать вспышки, возникавшие при горении селитры с углем. Впервые свойства селитры описал китайский медик Тао Хун-Цзин, живший на рубеже V-VI столетий. С этого времени она применялась как составная часть некоторых лекарств.

В VII веке один из алхимиков, Сунь Сы-мяо, приготовил смесь из серы и селитры, добавив к ним несколько долей локустового дерева. Нагревая эту смесь в тигле, он вдруг получил сильнейшую вспышку пластин. Этот опыт он описал в своем трактате «Дань цзин». Считается, что Сунь Сы-мяо приготовил один из первых образцов пороха, который, правда, не обладал еще сильным взрывчатым эффектом. В дальнейшем состав пороха был усовершенствован другими алхимиками, установившими опытным путем три его основных компонента: уголь, серу, калиевую селитру.

Дымный порох – смесь 75 % селитры, 10 % серы и 15 % угля. Такая смесь способна быстро и устойчиво гореть при очень высоком давлении, образуя большое количество газов. Китайцы использовали ее для запуска ракет во время праздничных фейерверков.

В XII в. порох узнали арабы. Они изобрели легкое огнестрельное оружие – заряжавшиеся порохом железные трубки, однако это оружие было крайне неудобным для ведения боевых действий. В первой трети XIII века арабы достигли большого искусства в пиротехнике. Они употребляли селитру во многих соединениях, мешая ее с серой и углем, добавляли к ним другие компоненты и устраивали фейерверки удивительной красоты. От арабов состав пороховой смеси стал известен европейским алхимикам. Один из них, Марк Трек, уже в 1220 году записал в своем трактате рецепт пороха: шесть частей селитры на одну часть серы и одну часть угля. Позже достаточно точно о составе пороха писал Роджер Бэкон.

Однако прошло еще около ста лет, прежде чем рецепт этот перестал быть тайной. Это вторичное открытие пороха связывают с именем другого алхимика, фейбургского монаха Бертольда Шварца. Однажды он стал толочь в ступке измельченную смесь из селитры и угля, в результате чего произошел взрыв, опаливший Бертольду бороду. Этот или другой опыт подал Бертольду мысль использовать силу пороховых газов для метания камней. Считается, что он изготовил одно из первых в Европе артиллерийских орудий.

Вскоре после открытия Бертольда Шварца порох получил уже самое широкое распространение, и его изготавливали в самых отдаленных уголках Европы. Каждый из компонентов смеси требовал особой подготовки. Уголь для пороха получали, обжигая ольховое дерево в особых железных ретортах без доступа воздуха. Самородную серу путем плавки освобождали от посторонних примесей. Селитру некоторое время возили с востока. Потом открыли, что ее можно получать искусственно, если создать соответствующие условия.

В XV-XVI веках изобрели зернистый порох, который до XIX в. оставался единственным взрывчатым веществом, применяемым в горном деле.

В России порох известен с 1389 г., первые мощные заряды были взорваны в 1552 г. при осаде Казани. Подземно-минная война успешно велась русскими в 1581–1582 гг. под Псковом, а в 1610 г. – в Смоленске.

Сначала порох активно использовали только в военном деле, но по мере развития горных работ в XVII веке порох стали применять в горном деле, и до середины XIX века дымный порох оставался единственным ВВ.

Взрывчатое превращение черного пороха возбуждалось поджиганием. Энергия взрыва и дробящая способность дымного пороха не высоки. Например, гранит он может раздробить на крупные глыбы, которые затем приходится дробить кувалдой. При сгорании порох дает густой едкий дым.

К середине XIX века потребность в новых взрывчатых веществах обозначилась с предельной остротой. Еще в конце XVII века была получена гремучая ртуть, повторное открытие которой состоялось в 1799 г. английским химиком Э. Хоукардом. По своему дробящему действию гремучая ртуть превосходит порох примерно в пять раз, она легко взрывается при ударе, трении, действии пламени, раскаленного тепла. Однако применение гремучей ртути было очень опасно и интерес к ней пропал надолго, а способность ее детонировать тогда еще не была известна. В 1818 г. англичанин И. Эгг изобрел капсюль, наполненный «ударным порохом» – смесью гремучей ртути, пороховой мякоти и селитры.

В 1845 г. профессор Базельского университета (Швейцария) Кристиан Шейнбейн получил вещество, похожее на вату, но превосходящее по силе взрыва порох. Оно было названо пироксилин, что можно перевести как «взрывчатое дерево». В немецком языке за пироксилином так и осталось название Шейнбейна «стрелятельный хлопок». Долгие годы пироксилин оставался не более чем опасной хлопушкой, лишенной всякого практического значения.

В 1846 году произошло еще одно знаменательное событие в истории взрывчатых веществ: итальянский химик Асканио Собреро получил в Турине нитроглицерин. Опасность нитроглицерина была такова, что Собреро более года не решался сообщать о результатах своих исследований. Широкие опыты с нитроглицерином проводили в России русские исследователи Н. Н. Зинин и В. Ф. Петрушевский. Уже в 1854 году они предложили использовать при подрывах вместо пороха нитроглицерин, но промышленного производства нитроглицерина еще не было.

С 1837 года начинается история еще одного мощного ВВ – тротила, когда француз П.-Ж. Пельтье путем перегонки сосновой смолы открыл новое вещество – метилбензол. В 1841 г. Сент-Клер Девиль получил аналогичное вещество, перегоняя толуанский бальзам (от Толу – названия порта в Колумбии), и назвал его по имени бальзама – толуолом. И лишь в 1863 г. Вильбрандт, производя нитрацию толуола нитрирующей смесью, получил знаменитый тротил. В разных странах тротил называли по-разному: толит (Франция), трилит (Испания), тринол (Австрия), тротил (Германия). В России за ним закрепилось два названия: тротил – в Артиллерийском ведомстве и тол – Инженерном. Тротил быстро оттеснил другие ВВ на второй план.

В 1863 году второй ассистент Зинина Альфред Нобель уезжает из России в Швецию и получает патент на применение нитроглицерина в технике. Однако для промышленного производства нитроглицерина нужно было решить серьезную техническую задачу по обеспечению безопасности. Уже 3 сентября 1864 г. первая мастерская по производству нитроглицерина взлетела на воздух. В результате взрыва погиб двадцатилетний брат Нобеля, а отца от горя парализовало, доверие к нитроглицерину было подорвано.

Два года А. Нобель строит свои первые заводы, однако аварии не прекращаются. Кроме того, взрывы происходят на шахтах, гибнут корабли, перевозившие взрывчатку. Эти несчастные случаи обрастают лавиной невероятных слухов, началась паника, в некоторых странах приняты законы о запрете производства и перевозки нитроглицерина на своих территориях. Уединившись в лаборатории, изобретатель ищет выход из тупика. Нобель решил устранить неудобство жидкой взрывчатки и применять нитроглицерин в смеси с твердыми – сыпучими или пористыми материалами.

7 мая 1867 года был запатентован взрывчатый порошок Нобеля – динамит. С этого времени началось победное шествие динамита по всему миру.

Однако использование новых ВВ стало возможным только после открытия русским инженером Д. И. Андриевским (1865) и А. Нобелем (1867) капсюля-детонатора. После открытия явления детонации началось широкое применение бризантных ВВ вместо пороха в горном деле. Только за семь лет в Германии, Швеции, Норвегии, Финляндии, Италии, Испании, Португалии и других странах было построено 17 заводов. Скоро на предприятиях Нобеля производилось ВВ больше, чем на государственных пороховых заводах всех стран мира вместе взятых.

В 1886 году Нобелем созданы два гигантских международных треста – Англо-Германский (объединял 47 заводов) и Латинский (28 заводов). К концу жизни Нобеля в разных странах мира действовало 93 завода. В 1884 году французский инженер П. Вьелем изобрел бездымный пироксилиновый порох. В России в 1890 г. этот порох получил Д. И. Менделеев. В 1887 году Нобель наносит последний удар дымному пороху, предложив свой – бездымный порох, как смесь коллоксилина, нитроглицерина и камфары. Это был идеальный артиллерийский порох – мощный, бездымный и безопасный в зернах нужной формы.

Первоначально по патентам Нобеля наибольшее распространение в горном деле получили пластичные динамиты и порошкообразные нитроглицериновые смесевые ВВ.

В 1867 г. шведскими учеными Н. Норбином и И. Ольсеном были предложены аммиачно-селитренные ВВ в виде смесей нитросоединений с невзрывчатыми горючими материалами. Первое практическое применение эти ВВ получили в 80-х годах XIX века во Франции как предохранительные ВВ для взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли. К числу безопасных ВВ принадлежат и карбониты, предложенные Бихелем и Шмутом в 1885 году. Они содержали до 30 % нитроглицерина, 30 % муки и до 40 % селитр щелочных металлов и бариевой селитры.

С 1890 года во Франции в шахтах, опасных по газу и пыли, были допущены динамоны (смесь аммиачной селитры, угля и тротила). С 20–30-х годов XX века аммиачно-селитренные ВВ, как более безопасные стали применяться в больших масштабах в России (аммониты и аммоналы). В других странах массовая замена динамитов на аммиачно-селитренные ВВ началась примерно с середины 50-х годов.

В 1934 г. Б. Д.Росси разработал новую разновидность ВВ, названную динамонами. Это простейшие ВВ, в которых используются аммиачная селитра и твердые горючие добавки (опилки, сосновые шишки, торф, древесная мука). Во время Великой Отечественной войны из-за дефицита тротила динамоны стали основным ВВ, применяемым в промышленности.

Замена порошкообразных ВВ гранулированными коренным образом изменила ассортимент ВВ. С середины 50-х годов в нашей стране было разработано непылящее и сыпучее ВВ – игданит(смесь гранулированной аммиачной селитры и дизельного топлива), а порошкообразные аммониты были заменены гранулированными смесями – зерногранулитами.

Дата добавления: 2014-12-27