Динамиты. — Этим именем называются различные взрывчатые вещества, в которых основной составной частью служит нитроглицерин. Первое изобретение их принадлежит Альфреду Нобелю в 1867 г. Когда употребление чистого нитроглицерина, вследствие многих происшедших несчастных случаев, было повсюду запрещено, этот шведский инженер, приготовлявший его для продажи на своих фабриках в Европе еще с 1863 года, сначала предложил эту, наводившую общий страх, жидкость растворять в 2 объемах древесного спирта, так как такой раствор уже не обладает взрывчатостью и в то же время при разбавлении избытком воды выделяет весь нитроглицерин в осадок с возвращением всех его взрывчатых свойств. Но летучесть древесного спирта в случае неполной герметичности сосудов делала этот способ недостаточно надежным; поэтому Нобель вскоре после того изобрел другой способ делать нитроглицерин безопасным, а именно: смешивать его с пористыми инертными веществами, придав подобным смесям название Д. Такие смеси действительно оказались не взрывающимися ни от умеренного удара и трения, ни даже от простого зажигания, но зато при воспламенении с помощью небольшого количества гремучей ртути в металлическом капсюле, воспламененной в тесном прикосновении, они почти мгновенно взрываются, производя приблизительно такое же механическое действие, как содержащееся в них количество нитроглицерина, взорванного таким же образом. Совмещение, с одной стороны, сравнительной безопасности при обращении и, с другой — огромного могущества при взрыве открыло новому изобретению широкое поле применения в горной и строительной технике, тем более, что экономическая выгода на стороне употребления нитроглицерина здесь была доказана еще ранее (см. Нитроглицерин). С тех пор опять началась фабрикация нитроглицерина во всех государствах, но с тем условием, чтобы он немедленно превращался в Д., и в настоящее время можно насчитать до сотни разнообразных Д., отличающихся между собой частью по содержанию нитроглицерина, главным же образом по природе и составу смешанного с ним твердого тела, называемого поглотителем. Как сам Нобель, так затем и другие изобретатели пробовали применять не только различные инертные поглотители, но также и деятельные, т. е. такие, которые сами способны или гореть, или взрываться, откуда предложенные за последние 20 лет Д. могут быть разделены на два больших класса: 1) Д. с инертным основанием и 2) Д. с деятельным основанием. Для ознакомления читателя с характерными особенностями всех этих взрывчатых веществ и их применением в практике мы остановимся только на более типических представителях.
1) Д. с инертным основанием. Поглотителем служат обычно различные кремнеземистые вещества, напр. кизельгур в Д. Нобеля № 1, ранданит во франц. Д., трепел в красном Д., шлаки, измельченный кирпич, слюда и т. п.; иногда употребляются также другие соли, напр. углемагнезиальная соль в так наз. динамагните, гипс, охра и т. п. Все они не действуют химически на нитроглицерин, и при взрыве происходит только разложение последнего по уравнению:
2C3H5(NO3)3 = 6CO2 + 5H2O + 3N2 + 0,5O2.
Но мера, в которой они делают примешанный нитроглицерин более безопасным, не одинакова, что зависит от физического строения вещества; напр. кизельгур и ранданит обладают большой пористостью и поглощают нитроглицерин подобно тому, как мед поглощен клетками восковой соты, между тем как слюда, лишенная пористости, может собирать нитроглицерин лишь более или менее тонким слоем на своей поверхности; и очевидно, что в этом последнем случае он почти так же мало будет защищен от механических влияний, как и в чистом состоянии, в первом же случае такой защитой служат твердые стенки кремнистых пор поглотителя. Представителем этого рода Д. служит Д. Нобеля № 1, или кизельгур-Д.; он в то же время и самый распространенный в Европе. На фабриках Нобеля приготавливаются следующие три сорта:
| I | II | III | |
|---|---|---|---|
| Нитроглицерина | 75% | 50% | 30% |
| Кизельгура | 24,5 | 49,5 | 69,5 |
| Соды | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Из них I — нормальный.
Кизельгур, встречающийся в огромных залежах в Ганновере, представляет инфузорную землю, состоящую из кремневых оболочек водорослей (Diatomeae), с бесчисленным множеством клеточек и канальцев, хорошо сопротивляющихся давлению. По исследованию Бекергина, он содержит 95% SiO2 и обладает теплоёмкостью 0,2089. Одна часть его может впитывать до 4 частей нитроглицерина; но тогда последний покрывает непрерывным слоем и наружную поверхность крупинок пористой массы, вследствие чего такой Д., подобно слюдяному, является недостаточно безопасным. Перед смешением кизельгур предварительно накаливается около 500° для удаления органических веществ и влажности, при чем содержание SiO2 в нем повышается до 98%; затем его измельчают в порошок, просеивают для отделения более крупных кусочков песка и прибавляют соду. Само смешение с нитроглицерином производится в деревянных ящиках, выложенных внутри свинцом, с помощью деревянных шпателей или прямо руками; для достижения большей однородности смесь окончательно протирается через решето. Готовый Д. набивается в цилиндрические пергаментные патроны диаметра, соответствующего буровым скважинам, для которых он назначается (от 2,5 до 5 см). Кизельгур-Д. имеет пластическую, тестообразную консистенцию, жирную на ощупь, красновато-бурого цвета (вследствие содержания железа в поглотителе), и удельный вес, изменяющийся от 1,59 до 1,65. В некоторых сортах нормального динамита 8 частей кизельгура заменяются смесью соды, серно-кислого барита, слюды, талька и охры, а сода, в свою очередь — углекислым аммонием; количество углекислых щелочей может повышаться иногда даже до 3%. Если сравнить сумму объемов кизельгура (вместе с проникающим в него воздухом) и нитроглицерина с объемом 75%-го Д., то заметим сжатие, т. е. поглощаемый нитроглицерин занимает меньший объем, чем воздух, заключающийся в порошкообразной массе поглотителя. При хранении в обычных условиях хорошо приготовленный с тщательно промытым нитроглицерином кизельгур-Д. не подвергается никакому заметному изменению. Чтобы убедиться в хорошем приготовлении Д., его обычно подвергают испытанию нагреванием при 65°: поместив пробу (около 25 г) в стеклянную тонкостенную трубку, закрывают последнюю пробкой, снабженной крючком для подвешивания полоски йодокрахмальной (покрытой крахмалом и йодистым калием) бумажки, верхняя половина которой смачивается; затем погружают трубку в водяную ванну с постоянной температурой в 65° и наблюдают, через сколько минут появится на бумажке бурая полоска, показывающая, что за этот промежуток времени Д. развил вследствие слабого разложения столько окислов азота, что они выделили достаточное количество из йодистого калия йода, чтобы последний, соединившись с крахмалом, дал заметное окрашивание. Д. считается достаточно хорошо приготовленным, если окрашивание йодокрахмальной бумажки получается по истечении 10 минут [1]. При действии холода (ниже +12°) происходит замерзание нитроглицерина в динамите, при чем он, сокращаясь в объеме, выпадает отчасти из пор и, раздвигая частички поглотителя, производит увеличение объема общей массы. Эта перемена состояния сильно изменяет свойства Д.: тогда он трудно взрывается от капсюля гремучей ртути, а при оттаивании часто выделяет экссудат нитроглицерина, делаясь поэтому столь же опасным при обращении, как и этот последний, т. е. теряет главные свои преимущества. Умеренное нагревание не производит никакого изменения в хорошо приготовленном Д.: даже при 100° разложение начинается спустя лишь около 1 часа после действия этой температуры, при обычной же t° его можно сохранять, по-видимому, неопределенно долгое время (было испытано 10-летнее хранение). Но если Д. был приготовлен с плохо промытым нитроглицерином или с поглотителем, действующим на нитроглицерин химически, то он подвергается постепенному изменению даже при обычной температуре, или так наз. самопроизвольному разложению, при чем делается кислым, выделяет окислы азота, а иногда может и сам собой взорваться (особенно при хранении в прочных оболочках). При быстром нагревании наступает воспламенение около 220°, как и для нитроглицерина. Зажженный прикосновением огня, Д. постепенно сгорает, без взрыва, синеватым пламенем, распространяя запах окислов азота; если зажигание произведено в герметически закрытом сосуде с прочными стенками, то горение заканчивается взрывом. Взрыв наступает окончательно и при зажигании больших масс (более 25 кг) Д., вследствие прогрессивного нагревания внутренних порций, доходящих наконец до температуры взрывчатого разложения. Замороженный Д. сгорает значительно медленнее; но даже со сравнительно небольшой кучкой его патронов при этом часто происходит взрыв. Это нужно иметь в виду при оттаивании таких патронов, к каковому приходится прибегать при взрывных работах в зимнее время, вследствие трудности подрыва их в замороженном состоянии: оттаивание отнюдь нельзя производить, раскладывая патроны на сильно нагретой поверхности, напр. в печи, пользоваться же с этой целью должно исключительно водяными банями. Электрические искры воспламеняют Д. подобно пламени. Прямой солнечный свет производит медленное разложение с выделением окислов азота. Все реакции, свойственные нитроглицерину (см.), имеют место и для Д. При продолжительном действии железа и влажности получается кислая реакция, вследствие разложения под влиянием этих реагентов самого нитроглицерина; но Д. сам собой почти не притягивает атмосферной влажности. Жидкая вода, попавшая в Д., неизбежно в большей или меньшей мере овладевает поглотителем и вытесняет нитроглицерин, выделяя его в виде экссудата, т. е. нарушает однородность смешения и действует подобно замерзанию и оттаиванию, притом — еще в гораздо большей степени, вследствие чего подмоченные патроны являются столь же опасными при обращении, как и чистый нитроглицерин, потому что лишь при условии однородности смешения тонкие слои поглотителя, действуя подобно упругим подушкам, ослабляют действие удара на расположенные между ними частицы нитроглицерина. Способность различных сортов сопротивляться удару зависит: а) от примеси к кизельгуру других веществ, назначаемых для замены части его, напр. Д. с поглотителем, содержащим слюду, чувствительнее к удару, чем чистый кизельгур-Д. при том же содержании нитроглицерина; б) от содержания нитроглицерина, ибо чем ближе это содержание к предельной пропорции для данного поглотителя, тем при более слабых давлениях наступает выделение экссудатов; в) от начальной температуры, так как с возрастанием ее ослабляется прилипание нитроглицерина к поглотителю, и в то же время уменьшается интервал ее до точки воспламенения. Из многочисленных опытов следует, что свободно положенный нормальный Д. может взорваться только от удара между очень твердыми и прочными телами, каково, напр., железо, причем взрывается лишь часть, непосредственно подвергшаяся удару, окружающие же порции разбрасываются без взрыва. Удар пуль на расстоянии 50 м также причиняет взрыв. Если же удар происходит между камнем и железом, то взрывы наблюдаются редко, а при ударе между железом и деревом обычно их совсем не бывает. Замороженный Д. менее чувствителен к удару, что и понятно, так как в этом случае требуется развить теплоту не только для нагревания нитроглицерина до точки воспламенения, но и для плавления его.
При употреблении для взрывных работ кизельгур-Д. взрывается исключительно посредством капсюля с гремучей ртутью, воспламеняемой или гальваническим током, или посредством Бикфордова фитиля. Для незамерзших патронов обычно берут капсюли, содержащие 0,5 г смеси из 70% гремучей ртути и 80% бертолетовой соли; для замерзших же это количество должно быть повышено до 2 г. Необходимо осуществлять самое плотное соприкосновение капсюля с зарядом, в противном случае может быть отказ взрыва и он заменится постепенным горением с образованием продуктов неполного горения. Если патроны расположить непрерывной кишкой в длинной трубке, то при воспламенении крайнего взрыв передается по всему заряду со скоростью около 500 м в 1 секунду. Передача взрывов происходит и при расположении патронов на расстоянии, но с меньшей скоростью (см. Взрыв. вещества). Этим часто пользуются на практике; напр. при горных работах в буровую скважину кладут друг за другом несколько патронов, прижимая их плотно друг к другу и к стенкам скважины с помощью деревянного набойника, и сверху кладут свободно маленький динамитный патрон с капсюлем гремучей ртути (запальный), тогда при взрыве последнего происходит общий взрыв заложенной мины; или при подрыве подводных скал закладывают в них, на известном расстоянии друг от друга, динамитные заряды в непроницаемых для воды оболочках и, воспламеняя один гремучей ртутью, взрывают одновременно все остальные.
Кизельгур-динамит при взрыве на открытом воздухе производит сильное дробящее действие на прилегающие твердые среды; если же заряд помещен в достаточно глубокую скважину, пробуравленную в горной породе, то, кроме того, получается большое раскалывающее и метательное действие. По всем этим действиям он подобен нитроглицерину, от которого отличается лишь по меньшей интенсивности их, как это и должно быть по самой природе вещей. Так как инертный поглотитель при горении остается без всякого изменения, то продукты взрыва того и другого взрывчатого вещества должны получаться тожественные: водяной пар, углекислый газ, азот и кислород, а в таком случае, очевидно, объем газов и количество отделяющегося тепла для единицы веса динамита будут всегда пропорциональны содержанию нитроглицерина. Отсюда, зная, что 1 кг нитроглицерина выделяет (в предположении газообразной воды) 713 л газов и 1477 килограммовых калорий, найдем, что 1 кг нормального Д. дает 535,7 л газов и 1107,7 калорий. Но так как отделяющаяся теплота тратится на нагревание вместе с газами и инертного поглотителя, то температура газов и давление при взрыве Д., а также и скорость взрывчатого превращения необходимо будут ниже, чем для чистого нитроглицерина. Принимая же во внимание, что теплоёмкость кизельгура 0,2 и теплоёмкость газов нитроглицерина при постоянном объеме 0,21 приблизительно равны между собою, нужно заключить, что для нормального Д. это понижение при той же плотности газов будет достигать примерно 25%. Однако Аббот (в С. Америке) на основании своих опытов пришел к заключению, что при подводных взрывах интенсивность действия кизельгур-Д. относятся к действию чистого нитроглицерина, как 100:85, т. е. последний оказывается действующим слабее. Это противоречие теории объясняется неполнотой взрывов нитроглицерина или взрывами его по частям, так как, вследствие малой сжимаемости воды при громадном ее сопротивлении на большой глубине, он не может взорваться сразу, ибо предельный (доходящий до соприкосновения частиц) объем газов значительно больше его собственного объёма, и потому само образование газов, прежде соответственного раздвижки водяной оболочки, является как бы невозможным (см. «Взрыв. вещ.»). Более точные измерения давлений, развиваемых нормальным кизельгур-Д., сделанные Сарро и Вьейлем в манометрической бомбе, относятся к малым плотностям заряжания, напр. при плотности 0,3 давление равно 2413 кг на 1 кв. см, и потому мало могут способствовать окончательному объяснению приведенного противоречия, тем более что измерения этого рода с чистым нитроглицерином совсем еще не были сделаны.
Другие Д. с инертным основанием сходны с описанным, как по своему приготовлению, так и по свойствам. Из них упомянем только о французских Д., приготовляемых на правительственной фабрике в Вонже и о так наз. гризутитах. Во французских Д. поглотителями служат различные виды природного кремнезема, встречающиеся во Франции (с примесью других недействующих на нитроглицерин солей и окислов), напр. ранданит, вьерзонский кремнезем, лануаский и т. п. Делая некоторые смешения приведенных веществ, фабрикуются следующие сорта:
| 1-й | |
| Нитроглицерина | 75,0% |
| Ранданита | 20,8% |
| Кремнезема вьерзонского | 3,8% |
| Углекислой магнезии | 0,4% |
| 2-й | |
| Нитроглицерина | 50,0% |
| Кремнезема вьерзонского | 48,0% |
| Мела медонского | 1,5% |
| Охры | 0,5% |
| 3-й | |
| Нитроглицерина | 30,0% |
| Кремнезема лануаского | 60,0% |
| Шлаков | 4,0% |
| Углекислой извести | 1,0% |
| Охры | 5,0% |
| Специальный (Ибоса): | |
| Нитроглицерина | 90% |
| Ранданита | 1% |
| Углекислой магнезии | 1% |
| Специального кремнезема (искусственного) |
8% |
В гризутитах к сортам обычного Д. прибавляются измельченные кристаллогидраты некоторых солей, напр. MgSO4.7H2O, Na2CO3.10H2O, (NH4)Al2(SO4)424H2O и т. п. Это делается с целью придания им безопасности при употреблении в копях, выделяющих рудничный гремучий газ (гризу), откуда — и само название их. Значение прибавляемых солей состоит в том, что при взрыве Д. эти соли разлагаются с выделением воды, а последняя, затрачивая на свое испарение и нагревание значительное количество тепла, производит такое значительное понижение температуры продуктов взрыва, что при крайне непродолжительном прикосновении с гремучим рудничным газом они не могут воспламенить его. В последнее время с той же целью предпочитают прибавлять к кизельгур-Д. азотно-аммиачную соль, которая при взрыве сама разлагается со взрывом по уравнению:
NH4NO3 = 2H2O + N2 + 0,5O2
но развивает при этом сравнительно невысокую температуру и потому, отнимая часть тепла от сильно накаленных газов нитроглицерина, производит понижение их температуры (для более подробного ознакомления с гризутитами отсылаем читателя к брошюре Mallard’a «L’emploi des explosifs en présence du grisou»).
II. Д. с деятельным основанием содержат в себе поглотитель или горючий, или взрывчатый, притом или совсем без примеси инертных веществ, или с примесью их. Этот класс обычно подразделяют на следующие отделы: 1) Д. с горючим основанием; 2) Д. с пороховым поглотителем, и 3) Д. с нитроцеллюлозным основанием.
1) С горючим основанием Д. появились как результат стремления изобретателей употребить с пользой на горение тот кислород, который выделяется свободным при взрыве нитроглицерина, согласно вышеприведенному уравнению его разложения. Сюда относятся, напр.: черный Д., в котором поглотителем служит измельченный кокс в смеси с песком (55% нитроглицерина); сахарный Д. с поглотителем из тростникового сахара в кусках (40% нитроглицерина); древесинный Д. с поглотителем из древесной муки и т. п. Но все подобные смешения применялись лишь временно, напр. два первые — при освобождении Сены от льда во время осады Парижа пруссаками; для постоянного же употребления в практике оказались менее пригодными сравнительно с кизельгур-Д., так как легче последнего могут выделять нитроглицерин и, кроме того, при взрыве образуют газы, вредные для дыхания, ибо свободного кислорода при разложении нитроглицерина выделяется очень мало (3,5%), а горючий поглотитель, реагируя с остальным кислородом, дает начало образованию продуктов неполного горения, как то: окиси углерода, водорода, болотного газа и др.
2) В Д. с пороховым поглотителем стремились совместить высокие начальные давления, свойственные нитроглицерину, и постепенность падения этих давлений, свойственную обыкновенному пороху, другими словами — дробящее и метательное действие. На такие именно взрывчатые вещества представлялся спрос при производстве разработки угольных, гранитных и других каменных залежей, где требуется не просто раздробить породу (что сделал бы кизельгур-Д.), а получить ее в виде более или менее объемистых масс (что достигается с успехом при помощи обыкновенного пороха).
Д., сюда относящиеся, предложены были под разнообразными специальными названиями. Первый из них, по времени появления, есть Д. Нобеля № 2-й, представляющий следующие сорта:
| Сорт A | |
| Натровой селитры | 69% |
| Парафина | 7% |
| Нитроглицерина | 20% |
| Сорт B | |
| Азотно-аммиачной соли | 75% |
| Парафина | 4% |
| Угля | 3% |
| Нитроглицерина | 18% |
| Сорт C | |
| Калийной селитры | 71% |
| Парафина | 1% |
| Угля | 10% |
| Нитроглицерина | 18% |
| Сорт D | |
| Баритовой селитры | 70% |
| Смолы (или угля) | 10% |
| Нитроглицерина | 20% |
т. е. в пороховом поглотителе этого Д. горючими элементами служат уголь или углеводородные вещества, а выделяющими сжигающие кислород соединениями — различные азотно-кислые соли. Последующие изобретатели не пошли далее предложенного Нобелем: в основном берутся те же самые тела; лишь редко в ряду горючих элементов находится сера, напр. в так наз. кёльнском порохе (поглотитель — обыкновенный серо-угольный порох), или вместо азотно-кислых солей для выделения кислорода берется бертолетова соль, KClO3, напр. в Д. Хорслея (поглотитель — смесь этой соли с измельченным углем и чернильными орешками). Основанием более подробной классификации всех, появившихся позднее, этого рода Д. может служить натура назначенных для выделения кислорода азотно-кислых солей. Сортам Д. Нобеля № 2-й отвечают следующие ряды других Д.: сорту А (с натровой селитрой) — кадмит (нитроглиц. 20%; горючие элементы — сера, уголь, древесная масса), петролит (нитроглиц. 60%; горючие элементы — спермацет, древесная масса, уголь) и др.; сорту В. (с азотно-аммиачной солью) — аммониаккрут (нитроглиц. 14%; горючий элемент — уголь), амидоген (нитроглиц. 75%; горючие элементы — парафин, уголь), серанин (нитроглиц. 18%; горючие элементы — древесные опилки, бензол или крезол) и другие аммиачные Д.; сорту С (с калийной селитрой) — себастин (нитроглиц. 68%; горючий элемент — древесный уголь), рендрок (нитроглиц. 40%; горючие элементы — древесная масса, парафин) и др.; но чаще часть калийной селитры заменяется натровой, как более дешевой, напр. в так наз. титаните (нитроглиц. 40%; горючие элементы — древесная масса, уголь), вирите и др. Наибольшее применение этого рода Д. имели в Америке, где им придавали такие вычурные названия, как: атлас-порох, геркулес-порох, гигант-, гекла-, этна-, вулкан— и др. виды пороха. Ни по отношению к воде и холоду, ни по действию ударов, все эти Д. не показывают существенной разницы от кизельгур-Д. Сорта, содержащие натровую селитру или азотно-аммиачную соль, вследствие гигроскопичности этих солей притягивают влажность воздуха, делаются постепенно неоднородными и могут даже выделять экссудат нитроглицерина при долгом хранении. От присутствия угля в составе цвет их обычно черный. Насколько достигается в них главная цель, руководившая изобретателями — уменьшение дробящего действия при взрыве, об этом трудно сделать более или менее точное заключение, но чаще практика высказывалась неблагоприятно по этому вопросу и, если ставила за ними какое-либо преимущество, то это, главным образом, дешевизну. Однако в данном отношении можно утверждать следующее. а) Максимальные давления для большинства из рассматриваемых Д. ниже развиваемых кизельгур-Д., но аммиачные Д. дают, обычно, более высокие давления, что и понятно, так как при условии полного горения в последнем случае единицей веса выделяется только на 1/10 меньше тепла, зато газов в 1,65 раза больше; напр. 1 кг аммониаккрута, считая образующуюся воду газообразной, дает 992 килограмм-калорий и 879 литров газов (вместо 1107 калорий и 535 литров для кизельгур-Д.). б) Хотя пороховые поглотители сами по себе взрываются с гораздо меньшей быстротой сравнительно с нитроглицерином, и потому, казалось бы, они не успеют взорваться ранее разрушения стенок буровой скважины взрывом последнего, то есть действие Д. с такими поглотителями будет равно по своей величине действию только быстрейшего взрывчатого вещества, но опыт показал, что это действие не только равно сумме составных начал, но даже более значительно; объяснение такого факта сводится к тому, что пороховой поглотитель здесь взрывается нитроглицерином, играющим роль как бы детонатора, а в таком случае горение пороховой смеси, начинаясь разом во всех точках массы и при более возвышенной температуре, развиваемой в этих точках нитроглицерином, должно совершаться с гораздо большей быстротой.
Для ослабления чувствительности к удару пробовали увеличивать поглотительную способность пороховых смешений прибавлением к ним аморфного кремнезема. Отсюда произошел так наз. литофрактор, приготавливаемый на фабрике Кребс около Кельна. Он известен в нескольких видоизменениях, отличающихся несколько по составу, напр. сорт, представленный для испытания в Англию, по анализу проф. Одлинга, содержал:
| Нитроглицерина | 55,8% |
| Кизельгура | 26,2% |
| Угля | 2,8% |
| Баритовой селитры | 15,2% |
Образцы, исследованные Трауцлем, содержали серу и, вместо баритовой селитры, натровую. По внешнему виду это — пластическая, тестообразная черного цвета масса. Чувствительность его к удару действительно ослаблена, что объясняется не только большими поглотительными свойствами массы, но и способностью ее, вследствие пластичности консистенции, легко уступать давлениям, даже быстро приложенным; однако от сильного удара, напр. при попадании пулями, выстеленными с близкого расстояния, взрыв получается. Пруссаки пользовались литофрактором во время последней войны с Францией для заряжения разрывных снарядов.
3) Д. с нитроцеллюлозным основанием заключают в своем поглотителе всевозможные степени нитрации клетчатки и часто столь незначительные, что являются похожими на Д. с простым горючим основанием, если не содержат выделяющих кислород солей, или на Д. с пороховым основанием, если содержат такие соли. Но характерное их отличие от тех и других и в то же время преимущество состоит в той большой прочности, с которой нитрированные виды клетчатки удерживают нитроглицерин. Первая идея подобных Д. принадлежит сэру Фридриху Абелю, который в 1867 г. в Англии взял патент на приготовление так наз. глиоксилина, в поглотителе которого главную составную часть представляет не вполне нитрированная измельченная хлопчатая бумага или пироксилин:
| Нитроглицерина | 65,5% |
| Пироксилина | 30,0% |
| Калийной селитры | 3,5% |
| Соды | 1,0% |
Около того же времени подобный препарат был предложен в Австрии Трауцлем (смесь нитроглицерина с пироксилиновым тестом, содержащим 15% воды). Но первое приготовление нитроцеллюлозного Д. в больших размерах было введено в 1869 г. Дитмаром, который в Шарлоттенбурге в Швеции основал фабрику так наз. дуалина с поглотителем из смеси нитрированной древесины и селитры:
| Нитроглицерина | 50% |
| Нитродревесины | 30% |
| Калийной селитры | 20% |
Впоследствии дуалинами стали называть всякие Д., содержащие в себе обработанную азотной кислотой древесную массу; напр. сюда относятся различные американские дуалины, фабрикуемые в Сан-Франциско (от 60 до 80% нитроглицерина с примесью или без примеси селитры). Дуалин Дитмара представляет массу желтовато-бурого цвета; более чувствителен к нагреванию, чем кизельгур-динамит, но мало чувствителен к ударам; замерзает при более низкой температуре и в замерзшем состоянии довольно легко взрывается с помощью гремучей ртути, развивая при этом газы с большим содержанием окиси углерода; при действии воды происходит растворение селитры, без заметного выделения экссудата нитроглицерина. С дуалином сходны по составу: а) рексит, фабрикуемый в Австрии фирмой Диллера, с поглотителем из смеси селитры, нитрированной древесной муки, древесной гнили и углекислого кальция (около 62% нитроглицерина); меганит (фабрика в Цурндорфе в Венгрии) с поглотителем из натровой селитры, нитрированной и ненитрированной древесной муки (от 7 до 60% нитроглицерина) и другие подобные. Способность не выделять нитроглицерин при действии воды, свойственная в большей или меньшей мере всем этим Д., еще яснее выражена в нижеследующих, совсем не содержащих в себе селитры. На заводах Нобеля приготовляется так наз. целлюлозный Д., предложенный Трауцлем, как дальнейшее усовершенствование его пироксилинового Д., упомянутого выше. Поглотителем в нем служит древесная масса, обработанная азотной кислотой по способу, удержанному в секрете. Из различных приготавливаемых сортов нормальный имеет состав:
| Нитроглицерина | 70,0% |
| Нитроцеллюлозы | 29,5% |
| Соды | 0,5% |
По внешнему виду это — бурая тестообразная масса, с плотностью в сжатом состоянии около 1,00, на воздухе притягивающая 2% влажности. Под водой этот Д. не выделяет экссудата нитроглицерина, даже при продолжительном погружении; но если сжать его после того между листами пропускной бумаги, то на последней после высыхания получаются маслянистые пятна, взрывающие от удара на наковальне молотком. При охлаждении до 0° не замерзает; но замерзание наступает при более сильном охлаждении. В сухом состоянии отношение его к удару и огню приблизительно такое же, как кизельгур-Д., но зато во влажном состоянии от соприкосновения с огнем он не загорается, к обычным ударам не чувствителен и может быть взорван только капсюлем с гремучей ртутью. В газах, получающихся при взрыве, содержится много окиси углерода, и развиваемая при этом сила его почти одинакова с кизельгур-динамитом. Такими же приблизительно свойствами обладает и другой Д., сюда относящийся, так наз. палеин. Поглотителем в нем служит нитрированная овсяная солома в измельченном состоянии, приготавливаемая, подобно пироксилину, по способу, предложенному Ланфреем. Сорта палеина (фабрика в Бельгии) содержат от 30 до 50% нитроглицерина.
Причина, определяющая прочность удерживания нитроглицерина в нитроцеллюлозных Д., заключается в том, что при взаимодействии его с не вполне нитрированной целлюлозой образуются неопределенные желатинообразные соединения, подобные сплавам, потому эти динамиты называются иногда также нитрожелатинами. Образование таких соединений выступает с ясностью в так назыв. гремучем студне и в дальнейших Д., от него происходящих.
3) Сама целлюлоза C12H20O10 и высший продукт ее нитрирования C12H14O4(NO8)6 не растворимы в нитроглицерине, низшие же степени нитрирования C12H18O8(NO3)2, C12H17O7(NO3)3, C12H16O6(NO3)4 и C12H15O5(NO3)5, входящие в состав так назыв. коллодия, наоборот, растворимы. Различные видоизменения нитроцеллюлозы в предыдущих Д. представляют главным образом или C12H20O10, или C12H14O4(NO3)6 и содержат коллодий только в большем или меньшем количестве, а оттого и нитроглицерин в них вступает в неопределенное соединение лишь отчасти. В Д. же, к которым теперь переходим, нитрированная целлюлоза состоит из одного коллодия и потому сполна соединяется с нитроглицерином, образуя однородное тело. Открытие этого свойства нитроглицерина и применение его к технике Д. было сделано Нобелем в 1876 г.
Здесь прежде всего стоит сам гремучий студень, или взрывчатая желатина. По описанию Робертса, приготовление этого препарата состоит в следующем. Берут 93 в. ч. нитроглицерина и 7 в. ч. коллодия, приготовленного из хлопка и тонко измельченного. Нагрев нитроглицерин в медной чашке до 50° с помощью горячей воды или пара, прибавляют время от времени небольшими порциями коллодий при постоянном развешивании. Температура смеси, в продолжение всей операции наблюдаемая термометром, удерживается около 35°, и если развешивание не останавливается, то по истечении часа получается однородная, прозрачная, желатинообразная масса. Прибавление малого количества спирта, эфира, ацетона, камфары облегчает желатинизацию и в то же время делает операцию менее опасной. Кроме приведенной пропорции смешения, употребляются и другие, в которых содержание нитроглицерина может варьировать от 90 до 95%. Получающаяся желатинная масса походит по своему цвету и по консистенции на полузастывший клей в разных степенях его отвердевания: то она тверда, как кожа, то мягка, как обычное желе, что обусловливается, с одной стороны, пропорциями смешения, с другой — составом самого коллодия. Нормальный гремучий студень вышеуказанного состава (93% нитроглиц.) жирен на ощупь, легко режется ножом, обладает уд. весом 1,6, в обычных условиях не подвергается ни плавлению, ни распадению с выделением жидкого экссудата, не выделяет нитроглицерин даже под большими давлениями; наблюдавшиеся в практике случаи выделения жидкого экссудата относятся только к плохим сортам и обусловливались, главным образом, не соответствующим наилучшей желатинизации составом коллодия, играющим при этом первенствующую роль. Если положить гремучий студень в воду (стоячую или проточную) без всякой оболочки, то он не претерпевает никакого существенного изменения, покрывается только снаружи беловатым слоем, распространяющимся в глубину не более 0,5 мм даже при продолжительном погружении, что объясняется растворением нитроглицерина в поверхностном слое и образованием коллоидной оболочки, ограничивающей дальнейшее действие воды. При охлаждении до 0° в течение многих часов гремучий студень замерзает с превращением в беловатую твердую массу; но, в противоположность с кизельгур-Д. и чистым нитроглицерином, чувствительность его к удару в этом состоянии возрастает настолько, что при заряжании им буровых скважин нужно принимать все предосторожности, чтобы не производить трения и ударов даже с помощью деревянной палки. В незамороженном же состоянии способность его взрываться от механических действий является сильно пониженной, что объясняется мягкостью и упругостью массы, т. е. свойствами, вследствие которых трудно достигается сильное нагревание первого, подвергшегося этим действиям слоя. Это в особенности относится к сортам, к которым примешано бывает небольшое количество камфары (или других веществ, растворимых в нитроглицерине, напр. бензола, нитробензола), что дало повод надеяться на применение подобных смешений для военных целей; сорт, заключающий 96% нормального студня и 4% камфары, в мягком состоянии не взрывается от удара пуль ни при каких условиях (но может дать взрыв в замороженном состоянии). Присутствие камфары вместе с тем повышает точку воспламенения: при быстром нагревании чистый гремучий студень взрывается около 240°, камфаристый же — при столь высокой температуре, что она не могла быть определена с помощью ртутного термометра (около 330° взрыв еще не наступает).
Вследствие малой чувствительности камфаристого студня к удару и нагреванию, для взрыва его при применении на практике необходимо прибегать к специальным запальным патронам, из которых наилучшим оказался состоящий из тесной смеси 60 в. ч. нитроглицерина и 40 в. ч. пироксилина, приготовленного из гидроцеллюлозы (см. Пироксилин). И не содержащий камфары студень требует для взрыва по крайней мере 2 г гремучей ртути. При поджигании на открытом воздухе происходит постепенное сгорание с образованием синеватых языков пламени и распространением запаха окислов азота; при мгновенном же взрыве, произведенном с помощью гремучей ртути, получающиеся газы состоят почти исключительно из водяного пара, углекислоты и азота, ибо хотя нитроглицерин содержит кислорода больше, а коллодий — меньше, чем это нужно для полного сжигания углерода и водорода, в них заключающихся, но в гремучем студне вследствие их совместного присутствия получается компенсация этих избытка и недостатка кислорода. По силе своего действия гремучий студень близок к чистому нитроглицерину. Все перечисленные свойства дают ему большое преимущество перед всякими другими динамитами. Прибавим к этому, что употребление его представляет больше чистоты; благодаря самой консистенции массы, заряд, завернутый в пергаментную бумагу, не допускает легкого рассыпания частей его и получения из-за этого серьезной и скрытой опасности в местах попадания этих частей.
Но нужно отметить, что только тщательно приготовленный и со вполне чистыми ингредиентами гремучий студень представляет взрывчатое вещество вполне постоянное и безопасное; в противном случае при хранении он подвергается медленному разложению и тогда может угрожать самопроизвольным взрывом. Кроме того, необходимо убеждаться, что студень не может действительно давать жидкого экссудата при хранении. С этой целью, вырезав из патрона кружок массы, высотой, равной диаметру, и укрепив его с помощью иглы на ровной поверхности, оставляют в ванне при 25° в течение 6 дней; кружок при этом не должен оседать более, чем на 1/4 своей высоты и верхняя его поверхность должна оставаться гладкой и с острыми краями.
Последующие изыскания показали, что в гремучем студне можно увеличить содержание коллодия или смеси его с обычным (нерастворимым) пироксилином даже до 50%. Препараты такого состава в настоящее время получили большое применение, как бездымные пороха под именем баллистита Нобеля и кордита Абеля (см. Порох); но они мало пригодны для производства взрывных работ, так как еще труднее, чем камфаристый гремучий студень, поддаются мгновенному взрыву, или так назыв. детонации (см.). Кроме нормального гремучего студня, для промышленной техники были предложены также различные смешения его с другими твердыми взрывчатыми смесями, напр. студенистый динамит Нобеля, состоящий из гремучего студня (с 2,5% коллодия) и пороховой смеси (75% селитры и 25% древесной муки), американский вигорит, форсит, нитролит и другие подобного же состава. В Англии фабрикуются два номера студенистого динамита Нобеля:
| № 1 | № 2 | |
|---|---|---|
| Студня | 65 | 45 |
| Пороховой смеси | 35 | 55 |
Патроны по консистенции и виду напоминают сам гремучий студень, но уже не представляют всех его преимуществ. Заканчивая статью, прибавим, что то могущество силы, которое заключено в нитроглицерине, и те большие экономические выгоды, которые получаются при применениях его в горной и строительной технике, продолжают двигать к новым изобретениям и до последнего времени.
Примечания
править- ↑ Это испытание хорошего приготовления в отношении чистоты ингредиентов общее для всех вообще динамитов (подробнее см. Пироксилин).