До сих пор мы говорили о таких взрывчатых веществах, которые представляют собой определенные химические соединения. Однако на практике редко такие соединения применяются в чистом виде. Обычно к ним добавляют различные, небольшие по количеству, примеси, изменяющие их свойства в нужном направлении. Очень часто применяют такие примеси, которые снижают чувствительность взрывчатого вещества к удару, как говорят, флегматизируют взрывчатое вещество, не уменьшая при этом сильно его взрывное действие. Так, к тротилу, когда его применяют для бронебойных снарядов, добавляют воск, парафин, или такие малочувствительные взрывчатые вещества, как динитробензол; гексоген и тэн флегматизируют парафином, чувствительность пикриновой кислоты снижают, применяя ее не в чистом виде, а в виде сплава с динитронафталином.
Еще более широкое применение имеют такие взрывчатые смеси, в которых все или некоторые составные части в отдельности не взрывчаты или слабо взрывчаты. В последнем случае в состав смеси обычно вводят некоторое количество сильно взрывчатого вещества, облегчающего и убыстряющего прохождение взрыва в ней.
Из смесей, содержащих только невзрывчатые составные части, напомним дымный порох и оксиликвиты, о которых уже шла речь. За рубежом применялись также смеси из бертоллетовой соли (КClO3) и различных взрывчатых или невзрывчатых горючих, вроде керосина. При взрыве бертоллетова соль взаимодействует с горючим, отдавая ему свой кислород и превращаясь в хлористый калий (KCl). При этом выделяются газы (углекислота, пары воды) и тепло. Однако наряду с газами получается и много твердого вещества — хлористого калия. Это ослабляет действие взрыва по сравнению с теми взрывчатыми веществами (вроде оксиликвитов), которые при взрыве полностью превращаются в газы. Взрывчатые вещества на основе бертоллетовой соли не получили у нас применения главным образом из-за большой чувствительности к трению, делающей их опасными в применении.
В горной промышленности за рубежом, особенно в США, широко используются и до настоящего времени динамиты.
Динамиты имеют большую энергию взрыва и принадлежат к числу самых сильных взрывчатых веществ. До Великой Октябрьской социалистической революции они были основным типом взрывчатых веществ в горной промышленности России.
В СССР, где забота о безопасности труда стоит на первом месте, применение динамитов давно уже почти полностью прекращено из-за их относительно высокой чувствительности к удару и нагреву, которая делает динамиты опасными в применении.
Иначе обстоит дело в капиталистических странах. Стремление хозяев шахт и владельцев заводов взрывчатых веществ к получению максимальных прибылей, отсутствие заботы о безопасности рабочих тормозят прогресс и в области взрывного дела. До сих пор в горном деле там широко применяются динамиты. Из-за этого ежегодно гибнут и получают тяжелые увечья тысячи горняков.
Следует добавить, что уже давно, в 1867 г., почти одновременно с динамитами, были изобретены взрывчатые вещества другого типа — аммиачноселитренные взрывчатые вещества (аммониты), несравненно менее опасные, чем динамиты. Однако это открытие постигла та судьба, которая часто бывает уделом передовых изобретений в капиталистических странах. Нобель был заинтересован в первую очередь в получении наибольших прибылей от широко организованного им производства динамитов. Опасаясь конкуренции им со стороны аммиачноселитренных взрывчатых веществ, Нобель купил патент на эти вещества, положил его под сукно и этим задержал внедрение новых, менее опасных, взрывчатых веществ в промышленность на несколько десятилетий.
Наиболее широкое применение аммиачноселитренные взрывчатые вещества впервые получили в Советском Союзе, где нашими учеными были разработаны новые составы этого типа, с успехом заменившие динамиты в горных взрывных работах.
Аммиачноселитренные взрывчатые вещества, как и динамиты, являются смесями, но основу их составляет не чувствительный и опасный нитроглицерин, а аммиачная селитра.
Аммиачная селитра — белый кристаллический порошок, легко поглощающий влагу из воздуха, — получается при соединении азотной кислоты и аммиака и широко применяется в качестве основного азотистого удобрения. Аммиак готовится из азота и водорода[6] и является промежуточным продуктом при производстве азотной кислоты, получаемой окислением аммиака кислородом воздуха. Таким образом, исходными продуктами для получения аммиачной селитры являются вода и воздух, имеющиеся в неограниченных количествах, и размеры ее производства ограничиваются только мощностью заводов.
Давно уже стало известно, что аммиачная селитра даже сама по себе способна к взрыву. Это и не удивительно. Ведь в аммиачной селитре содержится и водород аммиака и кислород азотной кислоты; при их взаимодействии выделяется достаточно тепла и газов, чтобы реакция могла идти со взрывом. Однако сила этого взрыва невелика, так как в аммиачной селитре кислорода содержится значительно больше, чем его нужно для окисления водорода, и часть кислорода при взрыве остается неиспользованной. Если к аммиачной селитре добавить в тонко измельченном виде какое-либо вещество, содержащее много горючих элементов, например торфяную муку, муку сосновой коры, муку хлопкового жмыха и т. п., то углерод и водород добавленного вещества будут окисляться избыточным кислородом аммиачной селитры — получится дополнительное выделение тепла и увеличится сила взрыва. Такие взрывчатые вещества — динаммоны — имеют значительное применение в народном хозяйстве, особенно тогда, когда нужно экономить тротил.
Недостатком смесей аммиачной селитры с невзрывчатыми горючими вроде торфа является их трудная взрываемость. Чтобы вызвать взрыв динаммона, нужен сильный капсюль-детонатор. Для распространения взрыва диаметр патрона должен быть не слишком мал и динаммон должен быть рыхлым; в спрессованном состоянии он в обычных условиях не взрывается. Плохо — на малые расстояния — передается взрыв от патрона к патрону. Все эти недостатки смягчаются, если в качестве добавки к селитре применять такие вещества, которые не только содержат много горючих элементов, но и сами являются взрывчатыми. Чаще всего для этой цели применяется тротил; в нем, как уже отмечалось, горючих элементов имеется гораздо больше, чем может быть окислено кислородом, содержащимся в тротиле. В смесях с аммиачной селитрой тротил при взрыве сгорает полностью за счет своего собственного кислорода и избыточного кислорода аммиачной селитры, что увеличивает энергию взрыва. Помимо этого, тротил разлагается много быстрее, чем селитра, и таким образом повышает способность селитры к взрыву гораздо сильнее, чем торф или другие не способные к взрыву добавки.
Смешивая аммиачную селитру с тротилом в соотношении 80 : 20, получают порошкообразное взрывчатое вещество — аммотол 80 : 20, широко применяемый для снаряжения боеприпасов и в горном деле. В аммотоле содержится кислорода как раз столько, сколько нужно для полного окисления углерода и водорода; недостаток кислорода в тротиле возмещается избытком его в аммиачной селитре. Благодаря значительному содержанию в смеси взрывчатого тротила такая смесь легко и надежно взрывается в обычных условиях применения, в то же время она достаточно безопасна.
Эти свойства сохраняются, даже если снизить содержание тротила в смеси до 15–12 проц., заменив часть его тонкоизмельченным невзрывчатым горючим, например той же древесной мукой. Такие смеси значительно дешевле, чем тротил; кроме того, их можно применять также для взрывных работ под землей, в шахтах, где тротил не может быть использован, так как он образует при взрыве много ядовитой окиси углерода (угарного газа), отравляющей воздух шахты.
Особые и наиболее строгие требования предъявляются к аммонитам, применяемым в угольных шахтах. В этих шахтах, если они сухие, всегда имеется угольная пыль; кроме того, из угля выделяется горючий газ — метан. И пыль, и метан образуют в определенных соотношениях с воздухом смеси, способные к взрыву. Взрывы таких смесей, если они возникают, имеют особенно тяжелые последствия. Для предотвращения этих взрывов весь метан, выделяющийся из угля, посредством хорошей вентиляции разбавляют воздухом настолько, чтобы смесь утратила способность к взрыву. Можно также предупредить образование взрывоопасного пылевоздушного облака, увлажняя угольную пыль или покрывая поверхность выработки слоем негорючей пыли, а также другими способами.
