Ammonium-nitrát és AN. készítmények ANFO ANDO

NH4NO3 Az ammónium-nitrát egy fehér színű, higroszkópos kristályos anyag. Nagyon jól oldódik vízben,(20C fokon 190g/100ml) ezért a párás levegőn hagyva megszívja magát vízzel és elfolyósodik. Szervetlen só, a salétromsav ammóniával alkotott vegyülete. Többféle kristályszerkezetben is előfordul. A hőmérséklet függvényében megváltozik a kristályszerkezet. A hőmérséklet változásával az egyes kristálymódosulatok átmehetnek egymásba. Van olyan is köztük ami alig higroszkópos!

Az ammónium nitrát molekula

Moláris tömege 80,043g/mol Sűrűsége 1.72g/cm3

Olvadáspontja 170C fok. Megolvadva színtelen folyadékká válik. Lassan tovább melegítve 210C fokon bomlani kezd, vízre és dinitrogén-oxidra. Gyors melegítésre robbanásszerű dekompozíció is előfordulhat, bár ez csak nagyobb mennyiségnél és szennyező anyagok mellet jellemző PL raktártűz esetén több tonnás mennyiségnél.

Erős oxidálószer, jó redukálószerekkel mint pl szénpor, alumínium, magnézium, alkotott keveréke jól ég. (nem annyira mint pl kálium-nitráttal) A közhiedelemmel ellentétben nem olyan robbanékony mint ahogy beállítják. Többek között ezért is hívják a belőle készített robbanóanyag keverékeket biztonsági, vagy kezelésbiztos robbanóanyagoknak. A tiszta ammónium-nitrát detonáció sebessége 3500-4000m/s körül mozog. Ütésérzékenysége alacsony, súrlódásra nem érzékeny.

A tiszta ammónium-nitrát alapú műtrágya

Legnagyobb részben műtrágyaként és robbanóanyagként hasznosítják, az ammónium-nitrát pont azért jó robbanóanyag, amiért jó műtrágya és fordítva. Többek között ezért lehet még tiszta ammónium-nitrátot vásárolni bármelyik mezőgazdasági boltban. A magas nitrogéntartalom nem csak a növényeknek tesz jót, de kémiailag nagy energiát tárol. Az ammónium-nitrát 34,4% Nitrogént tartalmaz. Vannak törekvések a robbanékonyság csökkentésére, de az így kapott műtrágya (pétisó) lényegesen drágább mint a tiszta változat és ennek ellenére a csökkentett robbanékonyságú műtrágyát is fel lehet robbantani. Valamint az így kapott műtrágyát vízzel átmosatva teljesen ki lehet tisztítani, így a terrorizmus ellen ilyen formában eredménytelenek a kísérletek, ám a véletlen robbanások elkerülésében is haszontalanok a lépések, hisz amikor raktártűz van, az adalékoktól eltérő fajsúlyú olvadt AN rétegződni fog, vagy elfolyik más helyekre.

Az ammónium-nitrát olvadt állapotban a legveszélyesebb, ekkor könnyen reakcióba lép fémekkel, redukálószerekkel. Az ammónium-nitrát alapú robbanóanyagok földünk legfontosabb, és legnagyobb mennyiségben használt robbanóanyagai. különösen nagy mennyiségben iparban használják őket, mert igen olcsóak a többi robbanóanyaggal szemben. Elsősorban bányákban, külszíni fejtésekkor, jövesztésekkor használják őket. Viszonylag alacsony detonáció sebességük és nagy gázfejlesztésük miatt (ebből kifolyólag nagy tolóhatásuk miatt) különösen alkalmasak a földrobbantásokhoz.

További előnyük, hogy biztonságosak és ezért könnyen szállíthatóak, előállíthatóak és tárolhatóak. Valamint nem bocsájtanak ki károsanyagot a reakció közben. A robbanóanyag bomlása közben nitrogén, vízgőz és oxigén szabadul fel, mely a hozzá kevert szénhordozó miatt rögtön széndioxiddá alakul, további energiát szabadítva fel. Szénhordozóként legtöbb esetben egyszerű gázolajat használnak, mert nagy mennyiségben áll rendelkezésre, jól keverhető és az ammónium-nitráthoz hasonlóan olcsó. Kémiailag azonban rengeteg szénhidrogén, más robbanóanyag, vagy akár tiszta szén áll rendelkezésre ami teljesítené ezt a feladatot. A szénhordozó feladata az oxigénegyenleg negatív irányba való eltolása, hogy ezzel felhasználja az ammónium-nitrát bomlása közben felszabadult tiszta oxigént.

ANFO alap robbanóanyag

Fontos tudnivaló, hogy az ammónium-nitrát ezekben a keverékekben nem úgy vesz részt mint egy pirotechnikai elegyben, az ammónium-nitrát tisztán, önmagában is robbanóképes, ha megfelelő körülmények között van elindítva. Egy pirotechnikai keverékben az alkotóelemek a hő hatására bomlanak és az eközben keletkező elemek lassan reagálnak egymással. Egy rendszerint jól kiszámítható, lassú égési folyamat jellemzi. Terjedése hő átadással történik. Az ammónium-nitrát képes detonálni, vagyis a kémiai átalakulás egy lökéshullámmal terjed, melyben a hatalmas környezeti nyomás és hőmérséklet együttes hatására következik be bomlás. (több 100000bar nyomásról van szó) Bomlás, mely nem feltétlenül jár együtt oxidációval, vagy más elemek keletkezésével! A molekula szétesésekor keletkező hő erősíti a detonációt. Ha ez a detonáció egy keverékben valósul meg, akkor a hozzákevert anyag szintén bomlani fog és a keletkezett elemek szabadon reagálhatnak más elemekkel, ezzel több energiát szabadítva fel! Ha tiszta szenet keverünk az elegyhez, akkor az azonnal széndioxiddá alakul.

A szénhordozó tulajdonsága nagyon fontos, milyenségével döntően meghatározhatóak az adott robbanóanyag keverékere jellemző tulajdonságok. Így pl a detonáció sebesség, az oxigénegyenleg a leadott energia, robbanáshő, brizancia stb.

A különböző szénhordozókkal alkotott keverékeket más más rövidítéssel, vagy névvel látják el. Az emulziós robbanóanyagok döntő töbségében ammónium-nitrát alapúak. Az emulziós robbanóanyagot először az USA-ban készítettek 1964-ben. Gyakorlatilag apró Ammónium-nitrát gömböcskékből áll melyeket vékony olaj, gázolaj, kerozin, xilol filmmel vontak be. Ezek a szénhordozók jól elkeverhetőek az ammónium-nitráttal ám ahogy víz keveredik az elegyhez, a különböző fajsúlyú anyagok azonnal rétegződnek és a robbanóanyag keverék, nem keverék többé. Az ammónium-nitrát alapú robbanóanyagok ezért nagyon érzékenyek a vízre. Ezt a problémát küszöböli ki az emulziós robbanóanyag, hogy hogyan?

A szilárd ammónium-nitrát gömbök helyett oldatot használtak, majd ennek az oldatnak a NAGYON apró cseppjeit vonták be olajréteggel. Gyakorlatilag arról van szó, hogy egy víz érzékeny anyagot vízzel teszünk vízhatlanná, kicsit morbidnak hangzik de jól működik. A titok az Emulgeáló szerben rejlik, mely segítségével olyan anyagokból alkothatunk homogén keveréket amelyek normál körülmények között elkeverhetetlenek. Mint pl.: az olaj és a víz. Az ammónium-nitrátból tehát nagyon sűrű telített oldatot készítenek, majd emulgeáló szerrel kezelve összekevereki a szénhodrozóval. A keverék sűrűsége nehezebb a vízénél, így a robbantó lyukakba töltve kiszorítja azt! Nedves sáros környezetben nagy mennyiségbe a robbantúlyukba tölthető és nem kell attól tartani, hogy bedöglik.

Emulziós robbanóanyag erős nagyítás alatt

Ezek az emulziós robbanóanyagok és robbanózagyok nagyon stabil robbanóanyagok, nehéz őket robbanásra bírni. A hagyományos mechanikai és termikus indítással szemben érzéketlenek! (gyutacsérzéketlen robbanóanyagok) Ahhoz hogy elinduljanak külön robbanótöltet az az erősítő töltet (booster) szükséges, nem elég egy egyszerű gyutacs! Az erősítő töltet szerepe egy kellően erős lökéshullám gerjesztése, melyet végig kísér a teljes főtöltet anyagának elrobbanása. A sima ammónium-nitrát gázolaj keverék nem fejleszt elég energiát ennek a lökéshullámnak a fenntartásához, ezért egy idő után a detonáció megáll! Két lehetőség van, vagy több erősítőtöltetet helyeznek el a felrobbantani kívánt főtöltetben, megfelelő távolságra egymástól, vagy érzékenyítik a robbanóanyagot.

Ezért ezeket az alapkeverékeket ritkán használják robbantási célokra, gyakorlati alkalmazásra csak az érzékenyített változatokat használják, melyek egy érdekes fizikai jelenségen alapuló technológiát használnak arra, hogy a láncreakció ne álljon meg.

Ennek a lényege hogy a detonátor nagy erejű lökéshulláma képes az anyag belsejében elhelyezett apró néhány mikrométeres gázbuborékokat annyira összepréselni, hogy azokban a gázok felforrósodjanak és ezzel úgynevezett forró pontokat hozzanak létre. Ezek már képesek a közvetlen közelükben lévő robbanóanyagot indítani. Ha elég sok ilyen forró pont van a robbanóanyagban, akkor a láncreakció a teljes mennyiségben végighalad, nem áll meg!

Az hogy pontosan milyen fizikai folyamatok történnek a gázokban vagy a környezetükben lévő robbanóanyagban, a lökéshullám áthaladásakor még pontosan nem tudjuk, közel 7 -féle teória létezik a lejátszódó folyamatok magyarázására, de ebbe nem megyek bele részletesen. Ami már fontosabb az az, hogy hogyan alakítsuk ki a megfelelő méretű gázbuborékokat. Bizonyos termékekben az ammónium-nitrátot gázosítják fel úgy hogy azok magukban hordozzák a gáz zárványokat. ( EMULGIT ) De elterjedt megoldás hogy apró üveg vagy műanyag golyókat használnak, melyek belseje üreges.(ANDO-V)

Az ammónium-nitrát robbanóanyagként való használata más irányba is előre haladt, a fentebb említett robbanózagyok vagy emulziós robbanóanyagok az ipar egy ágában tökéletesen megfelelnek, ez a bányászat és azon belül is a földmozgatás. Ám számos terület van még ahol szükség van az iparban olcsó robbanóanyagra, de nem használhatóak az ennyire toló hatású robbanóanyagok. Itt nagyobb brizanciájú robbanóanyagokat alkalmaznak, magasabb detonáció sebességgel, forróbb robbanással. Pl TNT-t Nitroglicerint Pentritet stb. Az épületrobbantás tartogat bőven kihívásokat. Ám ezek a robbanóanyagok igen drágák és sokszor vannak hátrányos tulajdonságaik, pl nagyon negatív oxigénegyenleg, vagy állaga miatti rossz töltényezhetőség. Ilyenkor jól jön egy olcsó robbanóanyag, amivel keveréket alkotva, kompromisszumokkal ugyan, de továbbra is alkalmas marad a feladat elvégzésére.

Amatol, a második világháború idejében katonai célokra is használtákAmatol, a második világháború idejében katonai célokra is használták

A TNT-t gyakran keverik ammónium-nitráttal, az így létrehozott Amatol nevű keverék sok feladatra alkalmas marad. Legfőképp rúgó töltetként használatos. Akad amikor folyékony robbanóanyagot szívatnak fel ammónium-nitrátba, így azok dinamitot alkotnak. Az ammónium nitrátot rengeteg ipari robbanóanyagban használják alapanyagként.

Különböző Ammónium-nitrát alapú robbanóanyagok rövid ismertetése leírása:

Az ANFO

Az egyik legismertebb alapkeverék, ezt használják a legnagyobb menyiségben. A rövidítés Amerikai eredetű, jelentése: AN= Ammónium-Nitrát FO=Fuel Oil. Vagyis fűtő olaj vagy csak egyszerűen üzemanyag. Ennek magyarosított rövidítése az ANDO vagyis AN + Dízel Olaj. Az elméleti aránya az összetevőknek 94% AN és 6% FO de ennél jóval több olajat szoktak használni a keverékben, mert ezzel nő a vízállósága, és igazából a több gázolaj nem rontja nagy mértékben a teljesítményt. Az alapkeverék detonáció sebessége nagyban függ a sűrűségétől, minimum 2500m/s körül szokott lenni. De Jobb minőségű termékeké 3500m/s felett teljesít.

A homogenitás ellenörzése végett színezik a gázolajat a keverékben

ANFO-k

Ez gyakorlatilag egyezik az alap keverékkel, de itt a szemcseméret jóval kisebb és a "k" betű a katalizált szó rövidítése. Vagyis az alapkeverékhez katalizátort adagolnak, mely tökéletesíti és gyorsítja a robbanóanyag bomlását, égését, ezzel megnöveli a detonáció sebességet, és a hatásfokot. Különböző katalizátorok léteznek, az egyik legjobb ANFO-hoz a Mangán-dioxid, de szokták használni a kevésbé hatékony vörös-vasoxidot is.

ANFO-ÉV

Különleges gyutacsérzékeny változat, A belekevert nagy mennyiségű üreges üveggyöngynek köszönhetően.

© 2009 pyromaster.org - Minden jog fenntartva.

Köszönet | Impresszum | Pirotechnikai fórum