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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Dynamit. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Dynamit ist eine explosive Mischung, ein mit Nitroglycerin imprägniertes Absorptionsmittel (z. B. Kieselgur). Es kann auch andere Bestandteile (Salpeter usw.) enthalten. Die gesamte Masse wird üblicherweise in eine zylindrische Form gepresst und in eine Papier- oder Kunststoffverpackung gegeben. Die Sprengung der Ladung erfolgt mit einer Zündkapsel. Dynamit wurde am 25. November 1867 von Alfred Nobel patentiert.
Mehrere Jahrhunderte lang war den Menschen nur ein Sprengstoff bekannt - Schwarzpulver, das sowohl im Krieg als auch bei friedlichen Sprengungen weit verbreitet war. Doch die zweite Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts war geprägt von der Erfindung einer ganzen Familie neuer Sprengstoffe, deren Zerstörungskraft hundert- und tausendmal größer war als die des Schießpulvers. Ihrer Entstehung gingen mehrere Entdeckungen voraus. Bereits 1838 führte Peluz die ersten Versuche zur Nitrierung organischer Substanzen durch. Das Wesen dieser Reaktion liegt in der Tatsache, dass viele kohlenstoffhaltige Substanzen, wenn sie mit einer Mischung aus konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure behandelt werden, ihren Wasserstoff abgeben und im Austausch die Nitrogruppe NO nehmen2 und verwandeln sich in mächtige Sprengstoffe. Andere Chemiker haben dieses interessante Phänomen untersucht. Insbesondere Shenbein, das Baumwolle nitriert, erhielt 1846 Pyroxylin. 1847 entdeckte Sobrero auf ähnliche Weise mit Glycerin Nitroglycerin, einen Sprengstoff mit enormer Zerstörungskraft. Nitroglycerin interessierte zunächst niemanden. Sobrero selbst kehrte erst 13 Jahre später zu seinen Experimenten zurück und beschrieb die genaue Methode der Glycerinnitrierung. Danach fand die neue Substanz eine gewisse Verwendung im Bergbau. Zunächst wurde es in den Brunnen gegossen, mit Ton verstopft und mit einer darin eingetauchten Patrone gesprengt. Die beste Wirkung wurde jedoch durch das Zünden eines Zündhütchens mit Quecksilberfulminat erzielt. Was erklärt die außergewöhnliche Sprengkraft von Nitroglycerin? Es wurde festgestellt, dass es sich während der Explosion zersetzt, wodurch zunächst CO-Gase entstehen2, CO, H2, CH4, N2 und NO, die wiederum unter Freisetzung einer enormen Wärmemenge miteinander interagieren. Die Endreaktion kann durch die Formel ausgedrückt werden: 2C3H5 (NR3)3 = 6CO2 + 5H2O+3N+0,5O2. Auf eine enorme Temperatur erhitzt, dehnen sich diese Gase schnell aus und üben einen enormen Druck auf die Umwelt aus. Die Endprodukte der Explosion sind völlig harmlos. All dies schien Nitroglyzerin für unterirdische Sprengungen unentbehrlich zu machen, doch bald stellte sich heraus, dass die Herstellung, Lagerung und der Transport dieses Flüssigsprengstoffs mit vielen Gefahren verbunden waren. Im Allgemeinen ist reines Nitroglycerin ziemlich schwer an einer offenen Flamme zu entzünden. Darin verfaulte ein brennendes Streichholz ohne Folgen. Andererseits war seine Empfindlichkeit gegenüber Stößen und Erschütterungen (Detonation) um ein Vielfaches höher als die von Schwarzpulver. Beim Aufprall, oft ganz unbedeutend, kam es in den erschütterten Schichten zu einem raschen Temperaturanstieg, bis die explosionsartige Reaktion einsetzte. Die Mini-Explosion der ersten Schichten erzeugte einen neuen Aufprall auf die tieferen Schichten, und dies dauerte an, bis die Explosion der gesamten Materiemasse stattfand. Manchmal begann sich Nitroglycerin ohne äußere Einwirkung plötzlich in organische Säuren zu zersetzen, verdunkelte sich schnell, und dann reichte das unbedeutendste Schütteln der Flasche aus, um eine schreckliche Explosion auszulösen. Nach einer Reihe von Unfällen wurde die Verwendung von Nitroglycerin fast überall verboten. Die Industriellen, die mit der Produktion dieses Sprengstoffs begannen, hatten noch zwei Möglichkeiten - entweder einen Zustand zu finden, in dem Nitroglycerin weniger empfindlich auf Detonation reagiert, oder ihre Produktion zu drosseln. Einer der ersten, der sich für Nitroglycerin interessierte, war der schwedische Ingenieur Alfred Nobel, der eine Anlage zu seiner Herstellung gründete. 1864 startete seine Fabrik mit den Arbeitern. Fünf Menschen starben, darunter Alfreds Bruder Emil, der kaum 20 Jahre alt war. Nach dieser Katastrophe drohten Nobel erhebliche Verluste – es war nicht einfach, die Menschen davon zu überzeugen, in ein so gefährliches Unternehmen zu investieren. Mehrere Jahre lang untersuchte er die Eigenschaften von Nitroglycerin und schaffte es schließlich, eine völlig sichere Produktion davon zu etablieren. Aber das Transportproblem blieb. Nach vielen Experimenten fand Nobel heraus, dass in Alkohol gelöstes Nitroglycerin weniger empfindlich auf Detonation reagiert. Diese Methode lieferte jedoch keine vollständige Zuverlässigkeit. Die Suche ging weiter, und dann half ein unerwarteter Vorfall, das Problem brillant zu lösen. Beim Transport von Nitroglyzerin-Flaschen wurden diese, um das Schütteln abzumildern, in Diatomeenerde gelegt, eine spezielle Kieselgur, die in Hannover abgebaut wird. Kieselgur bestand aus Feuersteinschalen von Algen mit vielen Hohlräumen und Röhren. Und einmal ging während des Transports eine Flasche Nitroglyzerin zu Bruch und ihr Inhalt fiel auf den Boden. Nobel hatte die Idee, einige Experimente mit dieser mit Nitroglycerin imprägnierten Kieselgur durchzuführen. Es stellte sich heraus, dass die explosiven Eigenschaften von Nitroglycerin überhaupt nicht abnahmen, weil es von der porösen Erde absorbiert wurde, aber seine Detonationsempfindlichkeit nahm um ein Vielfaches ab. In diesem Zustand explodierte es weder durch Reibung noch durch einen schwachen Schlag oder durch Brennen. Aber andererseits, als eine kleine Menge Quecksilberfulminat in einer Metallkapsel entzündet wurde, ereignete sich eine Explosion der gleichen Kraft, die reines Nitroglycerin im gleichen Volumen ergab. Mit anderen Worten, es war genau das, was benötigt wurde, und sogar viel mehr als das, was Nobel zu bekommen hoffte. 1867 meldete er ein Patent für eine von ihm entdeckte Verbindung an, die er Dynamit nannte. Die Sprengkraft von Dynamit ist so groß wie die von Nitroglycerin: 1 kg Dynamit entwickelt in 1/50000 Sekunden eine Kraft von 1000000 kgm, das ist ausreichend, um 1000000 kg pro 1 m zu heben. Außerdem, wenn 1 kg Schwarzpulver gedreht wird in Gas für 0 Sekunden, dann 01 kg Dynamit in 1 Sekunden. Aber bei alledem explodierte gut gemachtes Dynamit nur bei einem sehr starken Schlag. Durch die Berührung mit Feuer entzündet, brannte es allmählich ohne Explosion mit einer bläulichen Flamme. Die Explosion ereignete sich nur, als eine große Masse Dynamit gezündet wurde (mehr als 0 kg). Das Untergraben von Dynamit, wie Nitroglycerin, wurde am besten durch Detonation durchgeführt. Zu diesem Zweck erfand Nobel im selben Jahr 1867 einen rasselnden Zündhütchen. Dynamit fand sofort die breiteste Anwendung beim Bau von Autobahnen, Tunneln, Kanälen, Eisenbahnen und anderen Objekten, die das schnelle Wachstum des Vermögens seines Erfinders weitgehend vorbestimmt haben. Nobel gründete die erste Fabrik zur Herstellung von Dynamit in Frankreich, dann baute er die Produktion in Deutschland und England auf. Dreißig Jahre lang brachte der Dynamithandel Nobel einen enormen Reichtum - etwa 35 Millionen Kronen.
Der Prozess der Dynamitherstellung wurde auf mehrere Arbeitsgänge reduziert. Zunächst musste Nitroglycerin gewonnen werden. Dies war der schwierigste und gefährlichste Moment in der gesamten Produktion. Die Nitrierungsreaktion trat auf, wenn 1 Teil Glycerin mit 6 Teilen konzentrierter Salpetersäure in Gegenwart von XNUMX Teilen konzentrierter Schwefelsäure behandelt wurde. Die Gleichung sah so aus: C3H5(OH)3 + 3HNO3 = C3H5(Ich habe nicht3)3 + 3H2O. Schwefelsäure war an der Verbindung nicht beteiligt, aber ihre Anwesenheit war notwendig, um erstens das durch die Reaktion freigesetzte Wasser zu absorbieren, das sonst durch Verdünnung der Salpetersäure die Vollständigkeit der Reaktion verhindern würde, und zweitens um das entstandene Nitroglycerin aus einer Lösung in Salpetersäure isolieren, da es sich, da es in dieser Säure gut löslich ist, in seiner Mischung mit Schwefelsäure nicht auflöst. Die Nitrierung wurde von einer starken Wärmefreisetzung begleitet. Wenn außerdem die Temperatur der Mischung durch Erhitzen über 50 Grad steigen würde, würde der Reaktionsverlauf in die andere Richtung verlaufen - die Oxidation von Nitroglycerin würde beginnen, begleitet von einer schnellen Freisetzung von Stickoxiden und einer noch stärkeren Erwärmung , was zu einer Explosion führen würde. Daher musste die Nitrierung unter ständiger Kühlung der Mischung aus Säuren und Glycerin durchgeführt werden, wobei letzteres nach und nach zugegeben und jede Portion ständig gerührt wurde. Direkt in Kontakt mit Säuren gebildetes Nitroglycerin, das im Vergleich zum Säuregemisch eine geringere Dichte hatte, schwamm an die Oberfläche und konnte nach Beendigung der Reaktion leicht gesammelt werden. Die Herstellung des Säuregemisches in den Nobelfabriken erfolgte in großen zylindrischen Gusseisengefäßen, von wo aus das Gemisch in den sogenannten Nitrierapparat gelangte.
Die Apparatur bestand aus einem Bleigefäß A, das in einen Holzbottich B gestellt und mit einem Bleideckel L verschlossen wurde, der während des Betriebs mit Zement bestrichen wurde. Die Enden von zwei Bleispulen D, die sich im Inneren des Geräts befanden, gingen durch die Abdeckung (durch sie wurde ständig kaltes Wasser zugeführt). Durch Rohr C wurde der Apparatur auch kalte Luft zugeführt, um die Mischung zu rühren. Rohr F entfernte Salpetersäuredämpfe aus der Apparatur; Rohr G diente dazu, eine abgemessene Menge der sauren Mischung zu gießen; Glycerin wurde durch Rohr H gegossen. Im Behälter M wurde die erforderliche Menge dieser Substanz abgemessen, die dann mittels Druckluft, die durch das Rohr O zugeführt wurde, in das Stickstoffgemisch eingespritzt wurde. In einer solchen Anlage konnten etwa 150 kg Glycerin auf einmal verarbeitet werden. Nachdem sie die erforderliche Menge der Säuremischung eingelassen und auf 15-20 Grad abgekühlt hatten (indem sie kalte Druckluft und kaltes Wasser durch die Spulen leiteten), begannen sie, das gekühlte Glycerin zu versprühen. Gleichzeitig achteten sie darauf, dass die Temperatur in der Apparatur nicht über 30 Grad anstieg. Wenn die Temperatur der Mischung schnell zu steigen begann und sich dem kritischen Wert näherte, konnte der Inhalt des Bottichs schnell in ein großes Gefäß mit kaltem Wasser abgelassen werden. Der Vorgang der Bildung von Nitroglycerin dauerte etwa anderthalb Stunden. Danach trat die Mischung in den Abscheider ein - einen rechteckigen Bleikasten mit konischem Boden und zwei Hähnen, von denen sich einer unten und der andere an der Seite befand. Nachdem sich die Mischung abgesetzt und getrennt hatte, wurde das Nitroglycerin durch den oberen Hahn und die Säuremischung durch den Boden freigesetzt. Das resultierende Nitroglycerin wurde mehrmals gewaschen, um überschüssige Säuren zu entfernen, da die Säure damit reagieren und seine Zersetzung verursachen könnte, was unweigerlich zu einer Explosion führte. Um dies zu vermeiden, wurde dem hermetischen Bottich Wasser mit Nitroglycerin zugeführt und die Mischung mit Druckluft vermischt. Die Säure löste sich in Wasser auf, und da die Dichten von Wasser und Nitroglycerin sehr verschieden waren, war es nicht schwierig, sie voneinander zu trennen. Um Restwasser zu entfernen, wurde Nitroglyzerin durch mehrere Lagen Filz und Kochsalz geleitet. Als Ergebnis all dieser Maßnahmen wurde eine ölige gelbliche Flüssigkeit erhalten, geruchlos und sehr giftig (eine Vergiftung kann sowohl durch Einatmen von Dämpfen als auch durch Kontakt von Nitroglycerintropfen auf der Haut auftreten). Wenn es über 180 Grad erhitzt wurde, explodierte es mit schrecklicher Zerstörungskraft. Das hergestellte Nitroglycerin wurde mit Diatomeenerde vermischt. Zuvor wurde die Diatomeenerde gewaschen und gründlich gemahlen. Die Imprägnierung mit Nitroglycerin erfolgte in Holzkisten, die innen mit Blei ausgekleidet waren. Nach dem Mischen mit Nitroglycerin wurde das Dynamit durch ein Sieb gerieben und in Pergamentpatronen gefüllt. In Kieselgur-Dynamit war nur Nitroglycerin an der explosiven Reaktion beteiligt. Später kam Nobel auf die Idee, verschiedene Arten von Schießpulver mit Nitroglycerin zu imprägnieren. In diesem Fall nahm auch Schießpulver an der Reaktion teil und erhöhte die Explosionskraft erheblich. Autor: Ryzhov K.V.
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