Mieszanina wybuchowa

Mieszanina wybuchowa – mieszanina dwóch lub więcej substancji, z których każda może, ale nie musi, mieć właściwości wybuchowych, sporządzona by otrzymać materiał wybuchowy o pożądanych właściwościach, takich jak właściwa temperatura i ciepło wybuchu, prędkość detonacji, wrażliwość na bodźce; oraz o odpowiednich właściwościach fizycznych i chemicznych (jak plastyczność, trwałość, bilans tlenowy, skład produktów wybuchu, wytrzymałość mechaniczna itp.)[1]. Praktycznie wszystkie współcześnie stosowane materiały wybuchowe są w rzeczywistości mieszaninami wybuchowymi.

Mieszaniny te są materiałami wybuchowymi, w związku z tym klasyfikuje się jako inicjujące, kruszące lub miotające (tak samo jak materiały jednoskładnikowe)[1].

Jedną z grup mieszanin wybuchowych stanowią układy złożone z utleniacza i reduktora (paliwa). Najpopularniejszymi utleniaczami są azotany (amonu, potasu itp.), chlorany (np. potasu) i nadchlorany (np. amonu). Paliwami mogą być materiały wybuchowe (np. nitrozwiązki) – wówczas skład mieszaniny jest tak dobrany, by w pełni wykorzystać tlen z utleniacza. Innymi stosowanymi paliwami są palne substancje niewybuchowe (mączka drzewna, olej silnikowy). Najpopularniejszą grupą mieszanin opartych o utleniacze są amonity i ich podgrupy (amonale, amatole)[1]. Szczególnym przykładem mieszaniny wybuchowej z utleniaczem w postaci ciekłego tlenu adsorbowanego na niewybuchowym paliwie (np. sadza, torf, węgiel drzewny, mączka drzewna) są oksylikwity. Do grupy materiałów z utleniaczem należy najstarszy znany materiał wybuchowy, proch czarny; jest to też przykład mieszaniny wybuchowej, w której żaden ze składników osobno nie jest wybuchowy[2].

Mieszaniny wybuchowe mogą powstawać w wyniku zmieszania paliwa z powietrzem lub gazowym tlenem. Jednym z przykładów jest mieszanina piorunująca. Mieszaniny par substancji palnej lub palnego gazu z powietrzem mogą powstawać przypadkowo i stanowić poważne zagrożenie przemysłowe. Mieszaniny takie stają się wybuchowe, gdy stężenie par mieści się pomiędzy dolną a górną granicą wybuchowości, charakterystycznej dla danej substancji. Wybuch zainicjować może wtedy np. impuls cieplny lub wyładowanie elektrostatyczne spowodowane tarciem znajdującej się w ruchu cieczy[3]. Także aerozole, np. zawieszone w powietrzu pył węglowy lub mąka mogą stworzyć z powietrzem mieszaninę wybuchową[1]. Celowe tworzenie aerozoli paliwowych w powietrzu, a następnie ich pobudzenie do detonacji stosuje się w amunicji termobarycznej.

Inną grupą mieszanin wybuchowych stanowią materiały zawierające substancję wybuchową oraz dodatki polepszające jego właściwości. Celem w takich strategiach może być otrzymanie materiału o odpowiedniej topliwości, np. dla ułatwienia elaborowania amunicji. Przykładowo, mieszaniny azotanu amonu z trotylem mają różną konsystencję po podgrzaniu, w zależności od proporcji składników[2]. Kilkuprocentowy dodatek innych nitrozwiązków pozwala znacząco obniżyć temperaturę topnienia kwasu pikrynowego, ułatwiając elaborację amunicji przez nalewanie stopionego materiału wybuchowego bez nadmiernego jego podgrzewania (co grozi jego wybuchem); równocześnie nie obniża to znacząco jego właściwości wybuchowych[4]. Szczególnym rodzajem takich mieszanin są plastyczne materiały wybuchowe składające się na ogół z silnego materiału wybuchowego i plastyfikatora, które wykazują plastyczność w temperaturze pokojowej[2].

Składniki mieszanin wybuchowych mogą być także dobierane pod kątem odpowiednich właściwości wybuchowych. Przykładowo, dodatek niektórych paliw, np. aluminium, spalających się tlenie zawartym w mieszaninie, znacząco podwyższa temperaturę i przez to impuls wybuchu[5]. Innym przykładem są mieszaniny składające się materiałów wybuchowych, takich jak trotyl i heksyl, które połączone wykazują mniejszą wrażliwość na przypadkową detonację. Do grupy tej należał niemiecki Schießwolle 36 z okresu II wojny światowej, który nie wybuchał nawet po trafieniu pociskiem 20 mm[6].

Przypisy

  1. ↑ a b c d Mikołaj Korzun: 1000 słów o materiałach wybuchowych i wybuchu. Warszawa: Wydawnictwo MON, 1986, s. 112-113. ISBN 83-11-07044-X.
  2. ↑ a b c Urbański 1967 ↓, s. 244.
  3. ↑ Film - zagrożenie wybuchem spowodowane wyładowaniem elektrostatycznym podczas przeładunku łatwopalnych substancji ciekłych, Stowarzyszenie Hazex, 26 stycznia 2015 [dostęp 2019-07-26].
  4. ↑ Urbański 1967 ↓, s. 247.
  5. ↑ Urbański 1967 ↓, s. 267.
  6. ↑ Ernst‐Christian Koch, Insensitive Munitions, „Propellants, Explosives, Pyrotechnics”, 41 (3), 2016, s. 407–407, DOI: 10.1002/prep.201680373 (ang.).

Bibliografia

  • Tadeusz Urbański: Chemistry and Technology of Explosives. T. III. Oxford: Pergamon Press, 1967.