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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
ダイナマイト。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト ダイナマイトは爆発性混合物であり、ニトログリセリンを含浸させた吸収剤 (珪藻土など) です。 他の成分（硝石など）が含まれる場合もあります。 通常、塊全体を円筒形にプレスし、紙またはプラスチックの包装に入れます。 充電の弱体化は雷管キャップを使用して実行されます。 ダイナマイトは、25 年 1867 月 XNUMX 日にアルフレッド ノーベルによって特許が取得されました。
数世紀の間、人々に知られている爆発物はXNUMXつだけでした。それは、戦争と平和的な爆破の両方で広く使用されていた黒色火薬です。 しかし、XNUMX世紀の後半は、火薬の破壊力の数百、数千倍の破壊力を持つ新しい爆発物の家族全員の発明によって特徴づけられました。 それらの作成の前に、いくつかの発見がありました。 1838 年に、ペルーズは有機物質のニトロ化に関する最初の実験を行いました。 この反応の本質は、濃硝酸と硫酸の混合物で処理すると、多くの炭素質物質が水素を放出し、ニトロ基NOを交換するという事実にあります。2 強力な爆発物に変わります。 他の化学者は、この興味深い現象を調査しました。 特に、窒化綿であるシェンバインは、1846 年にピロキシリンを受け取りました。 1847年、グリセリンに同様の作用を及ぼすソブレロは、途方もない破壊力を持つ爆薬であるニトログリセリンを発見しました。 最初は、ニトログリセリンには誰も興味がありませんでした。 ソブレロ自身は、わずか 13 年後に実験に戻り、グリセロールのニトロ化の正確な方法を説明しました。 その後、この新物質は採掘に使用されるようになりました。 最初に、それは井戸に注がれ、粘土で塞がれ、それに浸されたカートリッジによって爆破されました. ただし、最高の効果は、雷撃水銀でパーカッション キャップを点火することによって達成されました。 ニトログリセリンの並外れた爆発力を説明するものは何ですか? 爆発中に分解し、その結果、CO ガスが最初に形成されることがわかりました2、CO、H2、CH4は、N2 と NO は再び相互に作用し、大量の熱を放出します。 最終的な反応は次の式で表すことができます。 2C3H5(いいえ3)3 = 6CO2 + 5H2O+3N+0,5O2. これらのガスは高温に加熱されると急速に膨張し、環境に多大な圧力をかけます。 爆発の最終生成物は完全に無害です。 これらすべてのことから、ニトログリセリンは地下爆破に不可欠であると思われましたが、この液体爆薬の製造、保管、輸送には多くの危険が伴うことがすぐに判明しました。 一般に、純粋なニトログリセリンは直火から発火するのは非常に困難です。 点灯している試合は、何の影響もなく腐敗しました。 しかしその一方で、衝撃や脳震盪（爆発）に対する感度は、黒色火薬の感度よりも何倍も高かった。 衝撃を受けたとき、しばしば非常に重要ではないが、振とうされた層では、爆発反応が始まるまで温度が急速に上昇した。 最初の層のミニ爆発は、より深い層に新たな影響を与え、これは物質の塊全体の爆発が起こるまで続きました。 時々、外部の影響なしに、ニトログリセリンは突然有機酸に分解し始め、すぐに暗くなり、そしてボトルの最もわずかな揺れでひどい爆発を引き起こすのに十分でした。 多くの事故の後、ニトログリセリンの使用はほぼ普遍的に禁止されました。 この爆発物の生産を開始した実業家には、ニトログリセリンが爆発に対して感受性が低い状態を見つけるか、生産を削減するかのXNUMXつの選択肢が残っていました。 ニトログリセリンに最初に興味を持ったのは、スウェーデンのエンジニアであるアルフレッド・ノーベルであり、彼はその生産のための工場を設立しました. 1864 年、彼の工場は労働者と共に離陸しました。 かろうじて20歳だったアルフレッドの兄弟エミルを含むXNUMX人が死亡した. この災害の後、ノーベルは多大な損失を被る恐れがありました。このような危険な事業に投資するよう人々を説得することは容易ではありませんでした。 数年間、彼はニトログリセリンの特性を研究し、最終的には完全に安全な製造法を確立することに成功しました. しかし、輸送の問題は残っていました。 多くの実験の後、ノーベルは、アルコールに溶解したニトログリセリンが爆発の影響を受けにくいことを発見しました。 ただし、この方法では完全な信頼性は得られませんでした。 捜索は続き、予期せぬ出来事が問題を見事に解決するのに役立ちました. ニトログリセリンのボトルを輸送する際、揺れを和らげるために、ハノーバーで採掘された特別な珪藻土である珪藻土に入れられました。 珪藻土は、多くの空洞と細管を備えた藻類のフリントシェルで構成されていました。 そしてある時、輸送中にニトログリセリンのボトルが壊れて、中身が地面にこぼれました。 ノーベルは、ニトログリセリンを含浸させたこの珪藻土でいくつかの実験を行うという考えを持っていました. ニトログリセリンが多孔質土に吸収されたという事実から、ニトログリセリンの爆発特性はまったく低下しなかったことが判明しましたが、爆発に対する感度は数倍低下しました。 この状態では、摩擦でも、弱い打撃でも、燃焼でも爆発しませんでした。 しかし一方で、少量の雷酸水銀を金属カプセルで点火すると、同じ力の爆発が起こり、同じ体積の純粋なニトログリセリンが得られました。 言い換えれば、それはまさに必要なものであり、ノーベルが望んでいたものよりもはるかに多くのものでした. 1867 年、彼は発見した化合物の特許を取得し、それをダイナマイトと呼んだ。 ダイナマイトの爆発力はニトログリセリンと同じくらい巨大です。1/1秒で50000kgのダイナマイトは1000000kgmの力を発生します。つまり、1000000mあたり1kgを持ち上げるのに十分です。さらに、1kgの黒の場合粉末は0秒間ガスに変わり、その後01秒で1kgのダイナマイトに変わりました。 しかし、これらすべてで、よくできたダイナマイトは非常に強い打撃からのみ爆発しました。 火のタッチで発火し、青みがかった炎で爆発することなく徐々に燃えました。 爆発は、大量のダイナマイト（0 kg以上）が発火したときにのみ発生しました。 ニトログリセリンのようなダイナマイトの弱体化は、爆発を使用して行うのが最善でした。 この目的のために、ノーベルは同じ 1867 年にガタガタする雷管を発明しました。 ダイナマイトはすぐに、高速道路、トンネル、運河、鉄道、その他の建造物の建設に最も幅広い用途を見出し、発明者の財産の急速な成長を大きく左右しました。 ノーベルはフランスで最初のダイナマイト生産工場を設立し、その後ドイツとイギリスで生産を開始しました。 35 年間、ダイナマイト取引はノーベル賞に莫大な富をもたらしました - 約 XNUMX 万クラウン。
ダイナマイトを作るプロセスは、いくつかの操作に削減されました。 まず、ニトログリセリンを入手する必要がありました。 これは、制作全体で最も困難で危険な瞬間でした。 濃硫酸 1 部の存在下で、グリセロール 6 部を濃硝酸 XNUMX 部で処理すると、ニトロ化反応が起こりました。 式は次のようになりました。 C3H5（ああ）3 +3HNO3 = C3H5（NO3)3 + 3H2O. 硫酸は化合物に関与しませんでしたが、その存在は、第一に、反応の結果として放出された水を吸収するために必要でした。得られたニトログリセリンを硝酸溶液から分離します。これは、この酸に非常に溶けやすく、硫酸との混合物に溶解しなかったためです。 ニトロ化には強い熱の放出が伴いました。 さらに、加熱により混合物の温度が50度を超えた場合、反応の過程は反対方向に進みます-ニトログリセリンの酸化が始まり、窒素酸化物の急速な放出とさらに大きな加熱が伴います。 、爆発につながります。 したがって、ニトロ化は、酸とグリセロールの混合物を絶えず冷却し、後者を少しずつ加え、各部分を絶えず攪拌しながら実行する必要がありました。 酸と直接接触して形成されたニトログリセリンは、酸混合物と比較して密度が低く、表面に浮遊し、反応が完了した後に簡単に収集できました。 ノーベル工場での酸混合物の調製は、大きな円筒形の鋳鉄容器で行われ、そこから混合物はいわゆるニトロ化装置に入りました。
装置は、木製の浴槽Bに配置され、操作中にセメントで塗られた鉛の蓋Lで閉じられた鉛の容器Aで構成されていました。 装置内部にある150つのリードコイルDの端は、蓋を通過しました（冷水は常にそれらを通して供給されていました）。 混合物を攪拌するために、チューブＣを介して冷気も装置に供給された。 チューブFは装置から硝酸の蒸気を除去しました。 チューブGは、測定された量の酸性混合物を注ぐのに役立ちました。 グリセロールをチューブHに注いだ。 容器Ｍにおいて、この物質の必要量が測定され、次いで、管Ｏを通して流入する圧縮空気によって窒素混合物に注入された。そのような設備では、一度に約１５０ｋｇのグリセロールを処理することができた。 必要な量の酸混合物を入れ、それを（冷たい圧縮空気と冷たい水をコイルに通すことによって）15〜20度に冷却した後、彼らは冷却されたグリセリンを噴霧し始めました。 同時に、装置内の温度が30度を超えないようにしました。 混合物の温度が急速に上昇し始め、臨界に近づいた場合、バットの内容物はすぐに冷たい水の大きな容器に放出される可能性があります。 ニトログリセリンを形成する操作は約XNUMX時間半続きました。 その後、混合物はセパレーターに入りました-円錐形の底とXNUMXつのタップを備えた鉛の長方形の箱で、XNUMXつは底に、もうXNUMXつは側面にありました。 混合物が沈降して分離すると、ニトログリセリンは上部の蛇口から放出され、酸混合物は下部から放出されました。 得られたニトログリセリンは、酸が反応して分解を引き起こし、必然的に爆発を引き起こす可能性があるため、過剰な酸を除去するために数回洗浄されました。 これを回避するために、ニトログリセリンとともに水を密閉槽に供給し、混合物を圧縮空気と混合した。 酸は水に溶け、水とニトログリセリンの密度が大きく異なるため、分離することは難しくありませんでした。 残留水分を除去するために、ニトログリセリンをフェルトと食卓塩のいくつかの層に通しました。 これらすべての作用の結果、油性の黄色がかった液体が得られ、無臭で非常に有毒でした（中毒は蒸気の吸入と皮膚へのニトログリセリンの滴の接触の両方によって発生する可能性があります）。 180度以上に加熱すると、ひどい破壊力で爆発しました。 調製したニトログリセリンを珪藻土と混合した。 この前に、珪藻土を洗浄し、完全に粉砕します。 ニトログリセリンの含浸は、内部に鉛が張られた木箱の中で行われました。 ニトログリセリンと混合した後、ダイナマイトをふるいでこすり、羊皮紙のカートリッジに詰めました。 珪藻土ダイナマイトでは、ニトログリセリンのみが爆発反応に関与していました。 その後、ノーベルはさまざまなグレードの火薬にニトログリセリンを含浸させるというアイデアを思いつきました。 この場合、火薬も反応に参加し、爆発の力を大幅に増加させました。 著者：Ryzhov K.V.
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