مواد ناریه ترکیباتی شیمیایی و یا مخلوط‌هایی مکانیکی هستند که در اثر عوامل فعال‌سازی همچون ضربه، شوک و حرارت در مدت کوتاهی و به سرعت تجزیه شده و مقدار زیادی گاز و حرارت تولید می‌کنند. آزاد شدن سریع گاز و حرارت فرایندی است که در ادبیات صنعتی به آن انفجار می‌گویند.
انفجار فرایندی است که می‌تواند در جهت مثبت و یا در جهت‌های مخرب مورد استفاده گیرد. گاهی این مواد منفجره سلاحی می‌شوند در دست سربازان برای کشتار دیگر انسان‌ها و گاهی این مواد ابزاری می‌شوند در جهت آتشباری معادن و استخراج مواد پایه مورد نیاز بشر از دل زمین که منجر به بقا و رشد انسان‌ها می‌شود.
انبار استاندار مواد ناریه
آشنایی با مواد منفجره معدن
مواد منفجره یک سری ویژگی‌های مهم و مشترک دارند که در مقایسه و طبقه‌بندی این مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع انواع مواد ناریه با ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی در صنعت وجود دارند که هر کدام برای هدفی و شرایطی مورد استافده قرار می‌گیرند.
۱. سرعت انفجار
تندسوز بودن یا کند سوز بودن یکی از ویژگی‌های اصلی مواد منفجره است که در تعیین کیفیت و طبقه‌بندی این مواد تاثیر بسیار زیادی دارد. بخشی از مواد ناریه در دسته کند سوز قرار می‌گیرند و با اهدافی همچون تولید ابزار آتش‌بازی مانند بمب دودزا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد کند سوز اطمینان و ایمنی بالاتری نسبت به دیگر مواد دارند و برای مثال می‌توانیم به باروت های کند سوز اشاره کنیم.
دسته دیگر مواد ناریه مواد تند سوز هستند که در جهت تخریب سریع و با اثر بالا در معادن و دیگر موارد استفاده می‌شوند. از مواد منفجره تند سوز می‌توانیم به باروت‌های تند سوز یا مواد با پایه پتاسیم کلرات اشاره کنیم.
۲. قدرت انفجار
اهمیت قدرت انفجار مواد ناریه موضوع بسیار مهم و قابل توجهی است که همواره مورد توجه مصرف کنندگان مواد ناریه قرار داشته است. روش‌های بسیاری برای سنجش و مقایسه قدرت مواد منفجره وجود دارد که دو مورد از آن‌ها روش هاون سربی و روش هاون بالیستیک است. در جدول زیر می‌توانید مقایسه قدرت چند ماده ناریه مختلف با TNT را مشاهده کنید.
۳. تخریب
میزان تخریب و کیفیت مواد ناریه همواره اهمیت دارد، این مهم است که سنگ‌های یک معدن چه مقدار خرد شوند و این مهم است که آیا باید تخریب به لایه‌های زیرین و یا اطراف سرایت بکند یا خیر.
۴. چگالی
چگالی یک ماده منفجره اهمیت بالایی در هزینه تمام شده و نحوه استفاده از آن دارد و به نظر می‌رسد با توجه به محل استفاده و نیاز فرد می‌توان از مواد انفجاری مختلف با چگالی متفاوت استفاده نمود.
۵. حساسیت
میزان حساسیت یک ماده انفجاری نشان‌دهنده میزان تحریک و انرژی لازم جهت فعال‌سازی و ایجاد فعل و انعال در ماده انفجاری می‌باشد.
حساسیت در مقابل ضربه
حساسیت در اثر ضربه به معنای میزان ضربه مورد نیاز به منظور انفجار و تخریب در ماده منفجره می‌باشد و در جدول زیر می‌توانید برخی از این مقادیر را مشاهده کنید تا درکی مناسب از این موضوع پیدا کنید.
حساسیت در مقابل حرارت
حرارت انرژی فعال‌سازی بسیاری از مواد منفجره است و همواره از این عامل برای سنجش میزان کیفیت و اثرگذاری ماده ناریه استفاده می‌شود.
حساسیت نسبت به چاشنی
۶. سمیت
این بسیار مهم است که ماده مورد استفاده برای انفجار سمیت ناچیزی داشته باشد و در فرایند حمل و نقل استفاده به انسان و طبیعت آسیب نرساند. به طور مثال می‌توانیم به ماده نیتروگلیسیرین معروف اشاره کنیم که از پوست جذب می‌شود و منجر به سردردهای شدید میگرنی در افراد می‌شود.
این موارد مربوط به خود ماده منفجره بود، اما مشخص است که گازهای تولیدشده در اثر انفجار نیز سمیت خاص خود را دارند و رعایت مسائل ایمنی اهمیت بالایی دارد. برای افزایش ایمنی و دور ماندن از مسمومیت ناشی از کاربرد مواد منفجره می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- انفجار به صورت کامل انجام داده و از باقی ماندن مواد در حفره‌ها پیشگیری کنید
- قطر چال مناسب را انتخاب کرده و دهانه چال را به خوبی مسدود کنید
- تعادل اکسیژن را حفظ کنید
- از پروتکل‌های اعلام شده حمل و نگه‌داری مواد ناریه تبعیت کنید
انواع چاشنی های انفجاری (منبع)
۱. فیتیله اطمینان و چاشنی
فیتیله اطمنیان از مقداری باروت در یک غلاف کنفی تشکیل شده است و دارای ۴ نوع پوشش مختلف است:
- پوشش آسفالتی
- پوشش دو آسفالتی
- پوشش کائوچویی
- پوشش PVC
بزرگترین مزیت استفاده از این فیتیله راحتی و سادگی در استفاده است.
۲. فیتیله انفجاری
فیتیله انفجاری دیگر روش از روش‌های اصلی آتشباری و فعال کردن خرج انفجاری است. این فیتیله سرعتی بالغ بر ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ متر بر ثانیه می‌تواند بسوزد و خود را به چاله‌های حفر شده حاوی مواد منفجر شده برساند. این فیتیله‌ها به ضربه حساس هستند ولی به شوک، اصطحکاک و الکتریسیته حساس نیستند و همچنین در برابر کشش و حرارت مقاوم هستند.
۳. آتشباری برقی
چاشنی‌های برقی خود به دو دسته چاشنی برقی فوری و چاشنی برقی تاخیری تقسیم می‌شوند. چاشنی برقی فوری (electric detonator instantaneous) یا همان کپسول الکتریکی آنی به نحوی عمل می‌کند که تاخیر در انفجار بسیار ناچیز است و به محض اتصال برق، چاشنی منفجر خواهد شد.
این چاشنی‌ها از آلومینیوم و مس ساخته می‌شوند و برای خرد کردن قطعه سنگ‌های بزرگ و آتشباری‌های ثانویه استفاده می‌شوند.
چاشنی برقی تاخیری
در چاشنی‌های برقی تاخیری یک فاصله زمانی حدودا نیم‌ثانیه‌ای بین دو انفجار متوالی وجود دارد و به منظور و اهداف خاصی در معادن استفاده می‌شود. در این نوع چاشنی‌ها یک مزیت بسیار عالی وجود دارد و آن‌هم این است که میزان لرزش در این نوع انفجارها بسیار کم می‌باشد و سنگ‌ها به خوبی در معدن خرد می‌شوند.
۴. نانل
سیستم نانل نیز یکی دیگر از روش و انواع چاشنی‌های مورد استفاده در آتش باری است که از یک استوانه یا لوله با قطر خارجی ۳ میلی متر و قطر داخلی ۲ میلی متر تشکیل شده است. سطح داخلی این سیستم از مواد منفجره به میزان ۰.۰۲ گرم در هر متر مربع پر شده است و سرعت انفجار بسیار بالایی در حد ۲۰۰۰ متر بر ثانیه دارد.
۵. هرکودت
اگر بخواهیم به طور خلاصه نحوه عملکرد سیستم هرکودت را شرح دهیم می‌توانیم بگوییم لوله‌ای است که گاز از آن عبور می‌کند و با بسیاری از مواد منقجره سازگار است و بی سرو صدا می‌باشد. این سیستم به ضربه، شوک و اصطحکاک حساسیت ندارد و قبل از ورود گاز به آن کاملا خنثی است.
طبقه‌بندی مواد منفجره
اگر بخواهیم به طور کلی مواد ناریه موجود در صنعت و طبیعت را بررسی کنیم می‌توانیم به مواردی همچون مواد هسته‌ای، مواد منفجره شیمیایی و مواد منفجره مکانیکی اشاره کنیم.
۱. مواد منفجره هسته‌ای
بخشی مواد منفجره‌ای که در دنیای امروز استفاده می‌شود مواد منفجره هسته‌ای می‌باشد. این مواد منفجره دنیای متفاوتی از دیگر مواد ناریه دارند و در طبقه‌بندی‌ها به عنوان موادی برای پایان تمدن و زندگی اشاره می‌شوند. حتما فیلم‌ها و سریال‌هایی پیرامون پایان حیات بشر در کره زمین بواسطه بمب‌های اتم مشاهده کرده‌اید و از میزان تخریب این دسته از مواد ناریه آشنا هستید.
پلوتونیوم و یا اورانیوم ۲۳۵ از این دست مواد منفجره اتمی هستند که می‌توانند در چشم برهم زدنی دنیا را نابود کنند.
۲. مواد منفحره شیمیایی
اصولا مواد منفجره شیمیایی به ۲ دسته کندسوز و تند سوز تقسیم می‌شوند. مواد شیمیایی تند سوز موادی هستند که با سرعت بسیار بالای ۱۵۰۰ تا ۸۰۰۰ متر بر ثانیه می‌سوزند و فشاری معادل ۳۵۰۰ تا ۲۵۰۰۰۰ اتمسفر ایجاد می‌کنند. این مواد با کوچکترین تحریک، جرقه و یا فشار منفجر می‌شوند و استفاده غیراصولی از آن‌ها می‌تواند منجر به اتفاقات غیرقابل جبران شود.
در نوع کندسوز سرعت انفجار به چند متر در ثانیه می‌رسد و فشار چندانی ایجاد نمی‌کنند.
۳. مواد منفجره مکانیکی
مواد منفجره مکانیکی موادی هستند که خنثی بوده و تحت تاثیر حرارت خیلی سریع تبخیر می‌شوند و فشار لازم به دیواره ظرف را وارد می‌کنند.
انواع مواد ناریه
۱. آنفو
آنفو یک ماده انفجاری پر استفاده از ترکیب نیترات آمونیوم با گازوئیل است که از ترکیب نیترات آمونیوم با یک سوخت مایع مانند گازوئیل ساخته می‌شود. این ماده به دلیل ارزانی ایمنی بالا در بخش قابل توجهی از معادن استفاده می‌شود. برای ساخت آنفو باید نسبت ۹۵ درصد نیترات آمونیوم و ۵ درصد نفت، بنزین و یا گازوئيل مورد استفاده قرار بگیرد.
در واقع می‌توان گفت آمونیوم نیترات خود یک ماده منفجره است اما حساسیت پایینی دارد و به همین دلیل نیز آن را با یک ماده سوختی مخلوط می‌کنند که انرژی اولیه فعال‌سازی کمتری بخواهد. همچنین گفته می‌شود افزودن آلومینیوم به آنفو می‌تواند منجر به افزایش قدرت نگه‌داری آن شود.
برای انفجار آنفو و فعال‌سازی آن‌هم باید از چاشنی‌های قدرتمندی همچون PETN یا همان C5H8N4O12 استفاده کرد تا انرژی کافی برای انفجار آنفو را فراهم سازد. البته این ماده نیز خود حساسیت بسیار بالایی نسبت به ضربه دارد و برای کاهش حساسیت آن و مدیریت این ماده از پارافین مایع استفاده می‌شود.
۲. باروت
دومین ماده مهم از بین مواد ناریه باروت است، باروت یکی از کاربردی‌ترین و کهن‌ترین ترکیبات مواد ناریه است که در صنعت و معادن مورد استفاده قرار می‌گیرد و کاربردهای وسیعی می‌تواند داشته باشد. بر خلاف باور عموم باروت می‌تواند هم به صورت کندسوز و هم تا حدی تندسوز تولید شود و این کیفیت فرایند ساخت باروت است که نتیجه نهایی را مشخص می‌کند.
باروت از مواد سازنده اصلی مانند پتاسیم نیترات، گوگرد و زغال بید ساخته می‌شود. باروت استفاده‌ی گسترده‌ای در صنایع نظامی و معادن روباز همچون سنگ آهن و معادن لاشه دارد.
۳. آزید، سرب
انرژی فعال‌سازی آزید یا همان ازتور سرب از طریق شعله تامین می‌شود. این ماده در مقایسه با فولمینات جیوه سرعت انفجار کمتری دارد و به همین دلیل قدرت تخریب پایین‌تری دارد ولی پایداری آن از فولمینات جیوه بیشتر است و به همین دلیل نیز هست که موارد استفاده آن بیشتر است.
۴. DDNP
دی آزو دی نیترو فنل همانند ازتور سرب می‌تواند به جای فولمینان جیوه در چاشنی ها مورد استفاده قرار بگیرد و طبق آزمایشات به نظر می‌رسد پایداری میانه‌ای داشته باشد. یعنی پایداری آن از فولمینات جیوه بیشتر و از ازتور سرب کمتر باشد. برای سنجش پایداری این مواد روش نسبتا ساده‌ای وجود دارد و آن این است که موادی که می‌خواهیم مقایسه کنیم را در دمای مشخصی نگه‌داریم تا ببینیم ماده چند ماه می‌تواند پایدار بماند.
به طور مثال در دمای حوالی ۵۰ درجه DDNP می‌تواند تا ۳۰ ماه دوام بیاورد، در صورتی که این زمان برای فولمینات جیوه ۹ ماه است.
۵. فولمینات نقره
فولمینات نقره کاربرد تجاری خاصی ندارد و دارای قیمت و حساسیت بسیار بالاتر از فولمینات جیوه می‌باشد، با این حال احتمال دارد در مکان‌های با شرایط خاص مورد استفاده قرار گیرد.
۶. فولمینات جیوه
فولمینات جیوه ماده‌ای بسیار قدیمی است که به زمان نوبل کبیر باز می‌گردد. نوبل در سال ۱۸۶۱ از این ماده به عنوان چاشنی ماده انفجاری نیتروگلیسیرین استفاده کرد. مورد مهمی که در فولمینات جیوه وجود دارد این است که این ماده تعادل اکسیژن منفی دارد و این بدین معنی است که با افزودن مواد اکسیژن داری همچون باروت و نیترات پتاسیم به آن شاهد موارد زیر بوده ایم:
- قدرت آتش بیشتر
- فدرت تخریب بیشتر و خردکنندگی بیشتر
- ایمنی بیشتر در استفاده و جابه‌جایی
۷. تترازن
تتراسن یک ماده انفجاری اولیه است که به دلیل خواص و ویژگی‌های خاص خود در چاشنی‌ها به کار می‌رود. این ماده دارای ویژگی‌های زیر می‌باشد:
- سهولت انفجار بالا
- حرارت زیاد ناشی از انفجار
- گازهای تولید شده حجیم
- پایداری در دمای کمتر از ۷۵ درجه
۸. نیترات آمونیوم
همانطور که پیش‌تر نیز گفتیم نیترات آمونیوم ماده‌ای ایمن و ارزان است که در صنایع بالادست پتروشیمی و پالایشگاهی تولید می‌شود و دلیل ارزان بودن آن نیز همین می‌تواند باشد. این ماده دارای اکسیژن بالایی است و در درصد قابل توجهی از مواد منفجره مورد استفاده در صنایع، معادن و کاربردهای نظامی استفاده می‌شود.
این ماده در دمای معمول به ضربه حساس نیست ولی هر چه دما بالاتر باشد حساسیت آن افزایش می‌یابد و در واقع برای انفجار به انرژی و دمای فعال‌سازی قابل توجهی نزدیک به دمای ۳۰۰ درجه نیاز دارد. در واقع می‌توان گفت استفاده از این ماده به عنوان کود کشاورزی نمی‌تواند خطر خاصی داشته باشد.
همانطور که در بحث آنفو نیز اشاره کردیم این ماده حساسیت بسیار پایینی دارد و برای افزایش حساسیت و کاهش انرژی فعال‌سازی مورد نیاز آن را با یک سوخت مانند نفت، بنزین و یا گازوئیل مخلوط کرده و استفاده می‌کنند. پس نیترات آمونیوم خالص قابلیت انفجاری خاصی ندارد و برای انفجار باید با یک سوخت مخلوط شود و تبدیل به آنفو شود.
۹. آمونیوم پرکلرات
پرکلرات آمونیوم ماده‌ای خوب از لحاظ اکسیژن دهی است و به عنوان سوخت موشک در فضا پیماها و راکت‌ها استفاده می‌شود. این ماده جامد سفیدرنگ حساسیت پایینی دارد و برای افزایش افزایش حساسیت آن از مواد افزودنی استفاده می‌شود.
۱۰. نیتروسلولز
در سال ۱۸۳۲ هنری براکونوت کشف کرد اگه اگر اسید نیتریک را در مجاورت نشاسته یا الیاف چوبی قرار بگیرد ماده منفجره‌ای با چگالی پایین تولید می‌شود که نام آن را در آن زمان زیدوودین گذاشت. بعدها روش‌ها و فرمول‌های دیگری نیز در این زمینه و در راستای تولید نیتروسلولز توسعه یافت و این ماده با ارزش با کاربردهای گسترده خود در دسترس صنایع و عموم مردم قرار گرفت.
این ماده یکی از مواد ناریه قوی است که قدرت انفجاری تا ۵ برابر باروت می‌تواند داشته باشد و حساسیت بسیار بالایی نیز دارد. این ماده در اثر ضربه، جرقه یا شوک الکتریکی می‌تواند منفجر شود و برای همین نیز هست که در آب یا الکل حمل می‌شود تا در شرایط خشکی از این عوامل فعال‌ساز دور بماند.
میزان قدرت و ویژگی‌های نیتروسلولز به میزان نیتروژن به کار رفته در آن بستگی دارد. درصدهای مختلف ازت در این ماده خواص و ویژگی‌های متفاوتی به آن می‌بخشند.
۱۱. نیترو گلیسرین
NG پایه سازنده بسیاری از مواد منفجره جهان مانند دینامیت‌ها می‌باشد. این ماده اولین بار در سال ۱۸۴۷ توسط شیمیدان ایتالیایی کشف شد و تا قبل از آن باروت سیاه پادشاه مواد منفجره جهان بود. البته این ماده همانطور که کارایی و قدرت انفجار بسیار بالایی دارد حساسیت بالایی نیز دارد و می‌تواند در مواردی بسیار خطرناک باشد و حتی منجر به از دست دادن جان انسان‌ها در معادن شود.
۱۲. نیترو استارچ
نیترو استارچ می‌تواند جایگزینی مناسب برای NG باشد و به عنوان جانشین آن در صنایع و به عنوان ماده منفجره استفاده شود. این ماده با سرعت ۴ تا ۶ هزار متر بر ثانیه می‌تواند بسوزد و بازهم در راستای مواد تند سوز طبقه‌بندی می‌شود. نیترواستارچ ماده‌ای جامد و ترد شبیه نشاسته می‌باشد.
۱۳. TNT
تری نیتروتولوئن معروف یا همان TNT یکی دیگر از مواد منفجره پر کابرد است که در صنایع و معدن استفاده می‌شود. این ماده به نام‌های دیگری همچون تروتیل، تریتون و تولئیت معروف است و با سرعت ۷۰۰۰ متر بر ثانیه می‌تواند منفجر شود و بنابراین جز خانواده مواد تندسوز قرار می‌گیرد. این ماده اولین بار در سال ۱۸۶۳ توسط یک شیمیدان آلمانی به نام جوزف ویلبراند ساخته شد.
TNT تا حدی بالایی سمی است و می‌تواند با جذب شدن از طریق پوست منجر به عوارض و مسمومیت‌هایی خطرناک شود. درد، کاهش اشتها، تغییر رنگ پوست و موارد دیگر از این دست می‌توانند از عوارض برخورد و مسمومیت با این ماده شوند.
۱۴. دینامیت
دینامیت یک ماده منفجره خاص نیست و می‌تواند گستره‌ای از مواد را شامل بشود. برای اولین بار نوبل دینامیت را از اختلاط ۷۵ درصد نیتروگلیسیرین و ۲۵ درصد دیاتومیت ساخت. در واقع دینامیت از جذب نیتروگلیسیرین در یک ماده خنثی تشکیل می‌شود و در این مورد دیاتومیت می‌تواند تا ۳ برابر وزن خود نیتروگلیسرین را جذب کند.
در واقع جذب NG در یک ماده خنثی منجر به افزایش پایداری این ماده در حمل و نقل آن می‌شود. دینامیت قدرت انفجار بسیار بالایی دارد و از زمان نوبل مورد استفاده گسترده‌ای قرار گرفت و تا کنون تحت نظارت دولت‌ها قوانینی برای حمل و استفاده از آن‌ها وضع شده است تا از خطرات احتمالی آن‌ها جلوگیری شود.
انواع دینامیت بر اساس میزان NG نام گذاری می‌شوند. به طور مثال دینامیت استرایت تشکیل شده از NG، نیترات سدیم، مواد سوختی، گوگرد و کربنات کلسیم و به آن دینامیت ۴۰ درصد می‌گویند.
انواع دینامیت
- دینامیت استرایت
- دینامیت آمونیاکی
- دینامیت استرایت ژلاتینی
- دینامیت انفجاری
- دینامین آمونیاکی ژلاتینی
- دینامیت نیمه ژلاتینی
- دینامیت مجاز
۱۵. اکسیژن مایع
اکسیژن مایع نیز یک ماده قابل جذب است و اگر مواد قابل سوختن مانند خاک اره و زغال را درون اکسیژن مایع فرو ببریم تا ۴ برابر وزن خود می‌توانند اکسیژن مایع را جذب کنند. این ماده می‌تواند قابلیت‌های انفجاری بسیاری را داشته باشد اما سال‌هاست که دیگر از این روش استفاده نمی‌شود.