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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
다이너마이트. 발명과 생산의 역사
다이너마이트는 니트로글리세린이 함침된 흡수제(예: 규조토)인 폭발성 혼합물입니다. 또한 다른 구성 요소(초석 등)를 포함할 수도 있습니다. 전체 덩어리는 일반적으로 원통 모양으로 압축되어 종이 또는 플라스틱 포장에 넣습니다. 요금을 훼손하는 것은 기폭 장치 캡을 사용하여 수행됩니다. 다이너마이트는 25년 1867월 XNUMX일 알프레드 노벨에 의해 특허를 받았습니다.
수세기 동안 전쟁과 평화로운 폭파 모두에서 널리 사용되는 흑색 화약이라는 폭발물이 사람들에게 알려졌습니다. 그러나 XNUMX세기 후반에는 화약의 파괴력보다 수백, 수천 배 더 강력한 새로운 폭발물이 발명되었습니다. 그들의 창조는 몇 가지 발견에 선행되었습니다. 1838년에 Peluz는 유기 물질의 니트로화에 대한 최초의 실험을 수행했습니다. 이 반응의 본질은 많은 탄소질 물질이 진한 질산과 황산의 혼합물로 처리될 때 수소를 포기하고 니트로 그룹 NO를 교환한다는 사실에 있습니다.2 강력한 폭발물로 변합니다. 다른 화학자들은 이 흥미로운 현상을 조사했습니다. 특히 질화 면화인 Shenbein은 1846년에 피록실린을 받았습니다. 1847년 소브레로는 글리세린에 대해 비슷한 방식으로 작용하여 엄청난 파괴력을 가진 폭발물인 니트로글리세린을 발견했습니다. 처음에 니트로 글리세린은 누구에게도 관심이 없었습니다. 소브레로 자신은 불과 13년 후에 실험으로 돌아와 글리세롤 질화의 정확한 방법을 설명했습니다. 그 후, 이 새로운 물질은 채굴에 어느 정도 사용되었습니다. 처음에는 우물에 붓고 점토로 막고 그 안에 담긴 카트리지로 폭파했습니다. 그러나 수은 풀미네이트로 퍼커션 캡을 점화하면 최상의 효과를 얻을 수 있습니다. 니트로글리세린의 뛰어난 폭발력을 설명하는 것은 무엇입니까? 폭발하는 동안 분해되어 CO 가스가 먼저 형성되는 것으로 나타났습니다.2, 콜로라도, H2, CH4, N2 엄청난 양의 열 방출과 함께 다시 서로 상호 작용하는 NO. 최종 반응은 다음 공식으로 표현할 수 있습니다. 2C3H5(아니오3)3 = 6CO2 + 5H2O+3N+0,5O2. 엄청난 온도로 가열된 이 가스는 빠르게 팽창하여 환경에 엄청난 압력을 가합니다. 폭발의 최종 생성물은 완전히 무해합니다. 이 모든 것이 지하 폭파에서 니트로글리세린을 필수불가결하게 만드는 것처럼 보였지만 곧 이 액체 폭발물의 제조, 보관 및 운송에 많은 위험이 따른다는 것이 밝혀졌습니다. 일반적으로 순수한 니트로글리세린은 화염에서 발화하기가 매우 어렵습니다. 불이 켜진 성냥은 아무런 결과도 없이 썩었습니다. 하지만 반면 충격과 뇌진탕(폭발)에 대한 민감도는 흑색 화약보다 몇 배나 높았다. 충격이 가해지면 종종 매우 사소하지만 흔들린 층에서 폭발 반응이 시작될 때까지 급격한 온도 상승이 있었습니다. 첫 번째 층의 작은 폭발은 더 깊은 층에 새로운 충격을 가했으며, 이것은 전체 물질 덩어리의 폭발이 발생할 때까지 계속되었습니다. 때로는 외부 영향없이 니트로 글리세린이 갑자기 유기산으로 분해되기 시작하여 빠르게 어두워지고 병의 가장 사소한 흔들림만으로도 끔찍한 폭발을 일으킬 수있었습니다. 많은 사고 후에 니트로글리세린의 사용은 거의 보편적으로 금지되었습니다. 이 폭발물의 생산을 시작한 산업가들은 니트로글리세린이 폭발에 덜 민감한 조건을 찾거나 생산을 줄이는 두 가지 옵션이 남았습니다. 니트로글리세린에 관심을 갖게 된 최초의 사람 중 한 명은 생산 공장을 설립한 스웨덴 엔지니어 알프레드 노벨이었습니다. 1864년 그의 공장은 노동자들과 함께 출발했습니다. 겨우 스무 살이었던 알프레드의 형 에밀을 포함해 다섯 명이 사망했습니다. 이 재난 이후 노벨은 상당한 손실의 위협을 받았습니다. 사람들이 그렇게 위험한 기업에 투자하도록 설득하는 것은 쉽지 않았습니다. 몇 년 동안 그는 니트로글리세린의 특성을 연구했고 결국 완전히 안전한 생산을 확립했습니다. 하지만 교통 문제는 여전했다. 노벨은 많은 실험 끝에 알코올에 용해된 니트로글리세린이 폭발에 덜 민감하다는 사실을 발견했습니다. 그러나 이 방법은 완전한 신뢰성을 제공하지 못했습니다. 수색은 계속되었고, 예상치 못한 사건이 문제를 훌륭하게 해결하는 데 도움이 되었습니다. 니트로글리세린 병을 운반할 때 흔들림을 완화하기 위해 하노버에서 채굴된 특수 규조토인 규조토에 넣었다. Kieselguhr는 많은 공동과 세관이 있는 조류의 부싯돌 껍질로 구성되었습니다. 그리고 한 번은 배송 중에 니트로 글리세린 한 병이 깨져 내용물이 땅에 쏟아졌습니다. 노벨은 니트로글리세린이 함침된 이 규조토로 몇 가지 실험을 할 생각을 했습니다. 니트로 글리세린의 폭발성은 다공성 지구에 흡수되어 전혀 감소하지 않았지만 폭발에 대한 감도는 여러 번 감소했습니다. 이 상태에서는 마찰이나 약한 타격 또는 연소로 인해 폭발하지 않았습니다. 그러나 다른 한편으로, 금속 캡슐에서 소량의 수은 펄민산염이 발화되었을 때 동일한 부피의 순수한 니트로글리세린을 제공하는 동일한 힘의 폭발이 발생했습니다. 즉, 그것은 정확히 필요한 것이었고 노벨이 얻고자 했던 것보다 훨씬 더 많은 것이었습니다. 1867년에 그는 자신이 발견한 화합물에 대한 특허를 취득했으며, 이를 다이너마이트라고 불렀습니다. 다이너마이트의 폭발력은 니트로글리세린의 폭발력과 비슷하여 1kg의 다이너마이트가 1/50000초에 1000000kgm의 힘, 즉 1000000m당 1kg을 들어올릴 수 있는 힘을 발휘합니다. 1초 동안 가스에 넣은 다음 0초 동안 다이너마이트 01kg을 넣습니다. 그러나이 모든 것과 함께 잘 만들어진 다이너마이트는 매우 강한 타격에서만 폭발했습니다. 불의 접촉에 의해 발화되어 폭발 없이 서서히 푸르스름한 불꽃을 내며 타올랐다. 폭발은 대량의 다이너마이트(1kg 이상)가 점화되었을 때만 발생했습니다. 니트로글리세린과 같은 폭파 다이너마이트는 폭발을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 이를 위해 1867년 노벨은 덜거덕거리는 기폭 장치를 발명했습니다. Dynamite는 고속도로, 터널, 운하, 철도 및 기타 물체의 건설에서 가장 광범위한 응용 프로그램을 즉시 발견했으며, 이는 발명가의 재산의 급속한 성장을 크게 미리 결정했습니다. 노벨은 프랑스에 다이너마이트 생산을 위한 최초의 공장을 설립한 다음 독일과 영국에 생산 시설을 세웠습니다. 35년 동안 다이너마이트 무역은 노벨에게 약 XNUMX만 크라운이라는 막대한 부를 가져다주었습니다.
다이너마이트를 만드는 과정은 여러 작업으로 축소되었습니다. 우선, 니트로글리세린을 구하는 것이 필요했습니다. 전체 프로덕션에서 가장 어렵고 위험한 순간이었습니다. 니트로화 반응은 글리세롤 1부를 진한 황산 6부의 존재 하에 진한 질산 XNUMX부로 처리할 때 발생하였다. 방정식은 다음과 같습니다. C3H5(오)3 +3HNO3 = C3H5(NO3)3 + 3H2O. 황산은 화합물에 참여하지 않았지만 첫 번째로 반응의 결과로 방출된 물을 흡수하기 위해 황산의 존재가 필요했습니다. 그렇지 않으면 질산을 희석하여 반응의 완전성을 방지하고 두 번째로 이 산에 잘 녹기 때문에 황산과의 혼합물에 용해되지 않기 때문에 생성 된 니트로 글리세린을 질산 용액에서 분리하십시오. 질화는 강력한 열 방출을 동반했습니다. 또한 가열로 인해 혼합물의 온도가 50도 이상으로 상승하면 반응 과정이 다른 방향으로 진행됩니다. 질소 산화물의 빠른 방출과 더 큰 가열과 함께 니트로 글리세린의 산화가 시작됩니다. , 폭발로 이어질 것입니다. 따라서 산과 글리세롤의 혼합물을 지속적으로 냉각하면서 질화를 수행하고 후자를 조금씩 첨가하고 각 부분을 지속적으로 저어 주어야했습니다. 산과 직접 접촉하여 형성된 니트로글리세린은 산 혼합물에 비해 밀도가 낮아 표면으로 떠오르며 반응 종료 후 쉽게 회수할 수 있다. 노벨 공장에서 산 혼합물의 준비는 혼합물이 소위 질화 장치로 들어가는 큰 원통형 주철 용기에서 이루어졌습니다.
이 장치는 납 용기 A로 구성되어 있으며, 이는 목재 통 B에 배치되고 작동 중에 시멘트로 칠해진 납 뚜껑 L로 닫혀 있습니다. 장치 내부에 있는 두 개의 리드 코일 D의 끝이 덮개를 통과했습니다(차가운 물이 지속적으로 공급됨). 또한 혼합물을 교반하기 위해 튜브 C를 통해 장치에 냉기를 공급하였다. 튜브 F는 장치에서 질산 증기를 제거했습니다. 튜브 G는 측정된 양의 산성 혼합물을 붓는 역할을 했습니다. 글리세롤을 튜브 H를 통해 부었습니다. 용기 M에서 이 물질의 필요한 양을 측정한 다음 튜브 O를 통해 유입되는 압축 공기를 통해 질소 혼합물에 주입했습니다. 이러한 설비에서 한 번에 약 150kg의 글리세린을 처리할 수 있습니다. 필요한 양의 산 혼합물을 넣고 (차가운 압축 공기와 냉수를 코일에 통과시켜) 15-20도까지 냉각시킨 후 냉각 된 글리세린을 분사하기 시작했습니다. 동시에 그들은 장치의 온도가 30도 이상 올라가지 않았는지 확인했습니다. 혼합물의 온도가 급격히 상승하기 시작하여 임계점에 도달하면 큰 통의 내용물이 냉수가 담긴 큰 용기로 빠르게 방출될 수 있습니다. 니트로글리세린 형성 작업은 약 XNUMX시간 XNUMX분 동안 지속되었습니다. 그 후 혼합물은 원추형 바닥과 두 개의 탭이있는 리드 직사각형 상자 인 분리기로 들어갔습니다. 그 중 하나는 바닥에 있고 다른 하나는 측면에 있습니다. 혼합물이 가라앉고 분리되면 니트로글리세린은 상단 꼭지를 통해, 산 혼합물은 하단을 통해 배출되었습니다. 생성 된 니트로 글리세린은 산이 반응하여 분해를 일으켜 필연적으로 폭발을 일으킬 수 있기 때문에 과도한 산을 제거하기 위해 여러 번 세척되었습니다. 이를 방지하기 위해 니트로글리세린과 함께 밀폐된 통에 물을 공급하고 혼합물을 압축 공기와 혼합했습니다. 산은 물에 용해되는데, 물과 니트로글리세린의 밀도가 크게 다르기 때문에 서로 분리하는 것이 어렵지 않았다. 잔류 수분을 제거하기 위해 니트로글리세린을 여러 겹의 펠트와 식염에 통과시켰습니다. 이 모든 작용의 결과로 무취이며 매우 유독 한 유성 황색 액체가 얻어졌습니다 (증기 흡입과 피부에 니트로 글리세린 방울 접촉으로 중독이 발생할 수 있음). 180도 이상으로 가열되면 끔찍한 파괴력으로 폭발했습니다. 준비된 니트로글리세린을 규조토와 혼합하였다. 그 전에 규조토를 세척하고 철저히 분쇄했습니다. 내부에 납이 늘어선 나무 상자에서 니트로 글리세린 함침이 이루어졌습니다. 니트로글리세린과 혼합한 후 다이너마이트를 체로 문질러 양피지 카트리지에 채웠습니다. kieselguhr 다이너마이트에서 니트로글리세린만이 폭발 반응에 관여했습니다. 나중에 노벨은 다양한 등급의 화약에 니트로글리세린을 함침시키는 아이디어를 내놓았습니다. 이 경우 화약도 반응에 참여하여 폭발력을 크게 높였습니다. 저자: Ryzhov K.V.
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