Einführung in die Sprengchemie
Definition der Begriffe "Explosion" und "explosionsfähiger Stoff"
Unter Explosion versteht man im weitesten Sinne jede physikalische oder chemische Zustandsänderung von Stoffen, die unter plötzlicher Arbeitsleistung vor sich geht. Im engeren Sinne sind die Explosionen Vorgänge, die in einer auf dem Ausdehnungsbestreben von Gasen und Dämpfen beruhenden, plötzlich verlaufenden Kraftäusserung bestehen, gleichgültig, ob die Gase bereits vor der Explosion vorhanden waren oder erst bei ihr gebildet wurden (Dampfkesselexplosionen oder Zerknall von Stahlflaschen mit komprimierten Gasen). Im engsten Sinne ist die Explosion eine sehr rasch verlaufende Umsetzung eines chemisch einheitlichen Stoffes oder Stoffgemisches (explosionsfähiger Stoff), bei dem erhebliche Gas- und Wärmemengen entwickelt werden.
Um einheitliche Bezeichnungen für die verschiedenen Arten von explosionsfähigen Stoffen, vor allem in Gesetzen und Verordnugen zu haben, hat die Bundesanstalt für Materialprüfung eine neue Einteilung und amtliche Bezeichnung aller explosionsfähigen Stoffe zusammengestellt.
Chemie der explosionsfähigen Stoffe
Alle explosionsfähigen Stoffe sind chemische Verbindungen oder Stoffgemische, die sich in sich selbst oder miteinander umlagern können unter Freiwerden von Wärme und Gasen. Von besonderer Wichtigkeit ist für die Bildung explosionsfähigerStoffe Sauerstoff, der an Stickstoff (z.B. in Nitraten mit organischem oder anorganischem Kation, in Form einer organisch gebundenen Nitrogruppe) oder an Chlor (als Chlorat bzw. Perchlorat) gebunden ist. Die meisten Explosivstoffe sind auf die Oxidation von Kohlenstoff und Wasserstoff abgestellt, weshalb man Stickstoff, Chlor und Sauerstoff als die wichtigsten Elemente der Sprengstoffchemie bezeichen kann.
Sprengstoffe
Die wichtigsten Sprengstoffe sind die Salpetersäureester mehrwertiger Alkohole. Diese sind teils flüssig, teils fest und ihr explosiver Zerfall erfolgt wegen der hohen freiwerdenden Energie mit einer Geschwindigkeit bis zu 8000m/s.
Die wichtigsten Vertreter dieser Klasse sind Glycoldinitrat (Nitroglycol), Glyzerinnitrat (Nitroglyzerin) und Pentacrythrittetranitrat (Nitropenta). Der Zerfall des Nitroglyzerins erfolgt durch mechanische Einwirkung oder durch Sprengkapselzündung nach der Gleichung:
4 * (C3H5(ONO2)3 -> 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2 (1)
wobei je kg Sprengstoff 6222 Joule und 715 l Gas frei werden.
Eine andere Sprengstoffklasse sind die aromatischen Nitrokörper mit mehreren Nitrogruppen je Benzolring. Typische Vertreter sind Pikrinsäure und Trinitrotoluol.
Während Nitroglyzerin mehr Sauerstoff im Molekül enthält als zur völligen Verbrennung des Kohlenstoffs und Wasserstoffs benötigt wird, genügt der Sauerstoffgehalt der Nitrokörper bei weitem nicht zur völligen Oxidation von Kohlenstoff und Wasserstoff. Diese Stoffe haben eine negative Stoffbilanz und verhalten sich bei der durch kräftige Initialzündung ausgelösten Detonation dennoch wie brisante Explosivstoffe, wobei eine allgemein gültige Umsetzungsformel nicht angegeben werden kann. Die entstehenden Endprodukte der Umsetzung sind vielmehr von der Ladedichte und der Art des Einschlusses der Sprengstoffe abhängig, so dass Kohlensäure und Kohlenmonoxid neben Wasserstoff und freiem Kohlenstoff (Russ) auftreten können.
Die Möglichkeiten des an Stickstoff gebundenen Sauerstoffs, explosive Systeme zu liefern, sind mit der seit Jahrhunderten bekannten Verarbeitung des Salpeters mit Holzkohle und Schwefel zu Schiesspulver oder Sprengpulver und der Bindung von Estern, wie z.B. Nitroglyzerin, oder Nitrokörpern wie z.B. Pikrinsäure, nicht erschöpft.
So genügt es, organische Stoffe, die mit konzentrierter Salpetersäure bei gewöhnlicher Temperatur nicht reagieren, in höchstkonzentrierter Salpetersäure aufzulösen, z. B. 35 Teile Dinitrotoluol in 65 Teilen 99%iger Salpetersäure oder 23 Teile Acetonitril in 77 Teilen der selben Säure, um flüssige Sprengstoffe etwa von der Sensibilität und Sprengkraft des Nitroglyzerins zu erhalten. Die Unbequemlichkeit der Hantierung mit der sauren Flüssigkeit, die hohe Empfindlichkeit gegen Schlag und Stoss, ferner die erforderliche Vermischung an Ort und Stelle kurz vor dem Gebrauch standen einer Verwendung hindernd im Wege. Hierher gehören auch die äusserst sprengkräftigen, stöchiometrischen Lösungen von Benzin oder Toluol in flüssigem Stickstofftetraoxid (N2O4).
Zu den Sauerstoffträgern im Sinne der Erzeugung explosiver Systeme oder Gemische, wie man die Salpeterarten, die Chlorate und Perchlorate sowie die freie Salpetersäure und das flüssige Stickstofftetraoxid mit 69.9% disponiblem Sauerstoff bezeichnet, gehört als organische Verbindung auch das Tetranitromethan. Dieses enthält 49% disponiblen Sauerstoff und kann durch Auflösen organischer Verbindungen äusserst sprengkräftige, flüssige Sprengstoffe bilden, während es für sich allein kaum Sprengstoffcharakte besitzt. Mit seiner hohen Dichte von 1.65g/cm3 bildet es höchst brisante und detonationsempfindliche, explosive Lösungen, die allerdings wegen der hohen Herstellungskosten und der unangenehmen Eigenschaften bisher keine praktische Verwendung finden konnten.
Sauerstofflieferanten aus labiler Bindung sind auch die Peroxide und Ozonide: wasserfreies Wasserstoffperoxid liefert mit 47% verfügbarem Sauerstoff äusserst sprengkräftige und brisante Sprengstoffe, die aber für eine praktische Anwendung zu grosse Handhabungsgefahren besitzen. Schon 80%iges Wasserstoffperoxid liefert mit Holzmehl im Verhältnis 3:1 einen Sprengstoff von der Sprengleistung des gewöhnlichen Gelatine-Dynamits, der schon bei Berührung mit aktiver Kohle entflammt.
Schliesslich ist als Sprengstoffbasis der Sauerstoff selbst in flüssiger Form (bei -183øC) zu erwähnen. Aufgesaugt von brennbaren Substanzen mit hoher Porösität, wie Holzmehl oder Korkmehl, evtl. mit Zusatz von Russ, Petroleum oder Naphtalin, gibt er ziemlich sprengkräftige Mischungen, die unter der Bezeichnug Oxyliquit zeitweise in erheblichem Umfang im ersten Weltkrieg im Salzbergbau angewand wurden. Sie werden unwirksam, sobald der flüssige Sauerstoff aus ihnen verdampft ist, daher ist ihre Lebensdauer begrenzt. In Gasform ist der Sauerstoff bekannt als Komponente exlosiver Gemische. Eine Mischung von Sauerstoff mit Wasserstoff liefert das bekannte Knallgas. Mischungen von Luft und und Methan (Grubengas) führen zu den im Bergbau gefürchteten Schlagenden Wettern, und Luft- Kohlenstaubgemische haben gefährliche Kohlenstaubexplosionen im Kohlebergbau zur Folge.
Dampf- oder Gasgemische mit Luft haben gegenüber festen und flüssigen Sprengstoffen eine geringe Dichte und somit auch eine geringere Explosionsgeschwindigkeit. Sie entfalten keine denobigen Sprengstoffen vergleichbare brisante Wirkung. Demgegenüber haben die sog. Raum explosionen, die beim Ausströmen grosser Mengen leicht brennbarer Flüssigkeiten von niederem Siedepunkt durch Vermischung mit Luft entstehen, gezeigt, welche Verheerungen Gasexplosionen besonders an Gebäuden anrichten können.
Grenzen der praktischen Anwendung
Von den zahlreichen explosionsfähigen Stoffen sind nur solche für den praktischen Gebrauch geeignet, die eine ausreichende, aber nicht zu grosse Detonationssensibilität besitzen. Labile Stoffe, die bei der leisesten Reibung (Jodstickstoff) oder Berührung mit oxidablen Substanzen detonieren (Chlorstickstoff), sind nicht verwendbar. Ähnliches trifft für zahlreiche hochendotherme Stoffe zu. Jede übermässige Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchung und geringe chemische Beständigkeit gegen mässige Erwärmung schliesst eine praktische Anwendung als Sprengmittel aus oder beschränkt die Anwendung auf Sonderzwecke in kleinen Mengen. Bleiazid z.B. lässt sich nur als Zündmittel (Initialsprengstoff)in Sprengkapseln in feinster Kristallform verwenden, grössere Kristalle explodieren bereits beim Zerbrechen.
Andererseits muss die Detonation mit einfach anzuwendenden Mitteln sicher auslösbar sein, um ein an sich explosives System als Sprengmittel anwenden zu können. Ammonsalpeter z.B. ist ein Explosivstoff, der unter Einschluss durch eine sogenannte Zündladung aus einem anderen Sprengstoff zu einer exposiven Zersetzung unter beachtlicher Arbeitsleistung gebracht werden kann. Mit einer einfachen Sprengkapsel verpufft er nur teilweise und kann deshalb nicht in Patronenform verwendet werden. Sprengstoffe für Bohrlochsprengungen müssen so detonationsfähig sein, da sie in den üblichen Papierpatronen, in Reihe ausgelegt und am Ende miteiner Sprengkapsel initiiert, durchdetonieren. Es gibt jedoch, besonders für die militärische Anwendung auch Sprengladungen, die durch ihre besondere physikalische Beschaffenheit (hohe Dichte durch Kompression oder Erstarrenlassen aus dem Schmelzfluss) nur in starkem Einschluss mit starker Zündladung, aber nicht direkt durch eine Sprengkapsel, zur Detonation gebracht werden können.
Verbrennung, Explosion und Detonation
Die Umsetzung der Explosivstoffe kann nach zwei grundsätzlich verschiedenen Arten erfolgen. Die erste Art ist die Verbrennung, die mit geringer, mit Druck und Temperatur ansteigender Geschwindigkeit von Schicht zu Schicht unter typischer Flammenbildung vordringt. Erfolgt die Verbrennung eines Explosivstoffes in einem geschlossenen Raum, so entstehen hohe Drücke, die unter plötzlicher Arbeitsleistung die einengenden Wandungen zertrümmern - Explosion.
Die zweite Art der Umsetzung ist die Detonation, die mit hoher Geschwindigkeit verläuft. Bei Glycoldinitrat ist unter Normalbedingungen die Verbrennungsgeschwindingkeit 0.3mm/sec; die Verbrennung verläuft unvollständig nach der Gleichung:
C2H4(ONO2)2 = 2NO + 1.7CO + 1.7H20 + 0.3CO2 + 0.3H2 (2)
(delta H = -1927 J/g)
Die Detonation verläuft mit der hohen Geschwindigkeit von 8000 m/s im wesentlichen bis zu den Endprodukten nach der Gleichung:
C2H4(ONO2)2 = 2CO2 + 2H20 + N2
(delta H = -6704 J/g) (3)
Der Unterschied in der Umsetzung ist nicht nur energetisch wichtig. Bei Sprengungen unter Tage muss die Detonation einwandfrei ausgelöst werden, da nur die Endprodukte nach Gleichung (3) praktisch frei von giftigen Gasen sind. Beim Schuss hingegen findet Verbrennung der rauchlosen Pulver nach Gleichung (2) statt.
Berechnet man die Leistung für beide Umsetzungsarten auf eine Nitroglycolsäure von jeweils 1cm2-Querschnitt, so erhält man 8.8W/cm2 und 8.2.108W/cm2 (Dichte 1.5g/cm3). Schon dieses Leistungsverhältnis macht deutlich, dass die Detonation nicht als beschleunigte Verbrennung gedeutet werden kann. Die Detonation ist vielmehr ein hydrodynamischer Stossvorgang, gekoppelt mit einer chemischen Umsetzung. Die chemische Umsetzung hält hierbei den Stossvorgang energetisch aufrecht; der Stossvorgang wiederum treibt die rasche und vollständige Umsetzung voran.
Man unterscheidet die Geschwindigkeit, mit welcher der Vorgang fortschreitet (Vb =Verbrennunggeschwindigkeit; Vd = Detonationsgeschwindigkeit) und die Geschwindigkeit der Materie, hier der Schwaden analog Wb und Wd, die Ladedichte des Sprengstoffs Delta , die Dichte des Schwaden Rho b und Rho d, den Druck im Explosivstoff Pa, den Druck bei Verbrennung Pb und den Druck bei Detonation Pd.
Bei der Detonation stossen die hocherhitzten, verdichteten, chemisch aktive Schwaden mit grosser Geschwindigkeit (über 1000m/s) und hohem Druck (etwa 105 bar) auf die anstehende Sprengstoffschicht und treiben die Reaktion bis zum fast völligen Ablauf in kürzester Zeit. Stösst nun die Detonation mit dieser Wucht auf die einschliessende Materie (z.B. Gestein), so zermalmt sie die ersten Schichten, zerrüttet das Gefüge der Weiteren und treibt Spalt risse noch weiter vor (brisante Wirkung). Nach Ablauf der Detonation stehen die heissen Schwaden unter hohem Druck im Sprengraum, expandieren in die gebildeten Risse, wobei sie das Gestein auseinanderbrechen und -werfen (treibende Wirkung). Auch in der Art der Auslösung bestehen Unterschiede zwischen Verbrennung und Detonation. Die Verbrennung wird vornehmlich durch thermische Einwirkung, die Detonation mehr durch Schlag- und Stossvorgänge ausgelöst.
In der Praxis wird die Verbrennung der Schiessmittel durch die Stichflamme eines Zündhütchens, die Detonation der Sprengstoffe durch den Initialstoss einer Sprengkapsel bewirkt. Bei der Auslösung der Sprengstoffumsetzung durch Schlag und Reibung wird die Energie in einzelnen Stellen (hot spots)akkumuliert, in denen die Umsetzung einsetzt [3]. Eine Verbrennung kann bei Steigerung von Temperatur und Druck plötzlich in eine Detonation umschlagen. Bei dem festen Initialstoff Bleiazid setzt die anfängliche, verbrennungsartige Umsetzung an einigen Stellen der Kristalloberfläche ein.
Von diesen Stellen brechen die frei werdenden Gase als gerichtete Gasströme mit wachsender Heftigkeit aus; sie stossen in den Kristallzwischenräumen aufeinander, bis an irgendeiner Stelle die Summe solcher Gaszusammenstösse zur Auslösung des Detonationsstosses ausreicht.
Bei dem flüssigen Nitroglycol dringt die Verbrennung bis etwa 10øC unterhalb des Siedepunktes schichtweise langsam vor. Kurz vor erreichen der Siedetemperatur setzt unter dem Einfluss der Strahlungswärme ein Sieden in den der Umsetzung benachbarten Schichten ein. Die Verbrennung springt auf die Dampfblasen über und wird unter Steigerung der Geschwindigkeit (auf 10 - 50 mm/s) turbulent. Wird das Nitroglycol von aussen her durch die ganze Masse zum Sieden gebracht, so schlägt die turbulente Verbrennung in eine Detonation um.
Trotz der extremen Stossdrücke und der hohen inneren Energie in der Detonationszone behält die Detonation fester oder flüssiger Sprengstoffe den Charakter der heterogenen Reaktion infolge der kurzen Umsetzungszeit oder der geringen Dicke der Detonationszone. Die Detonation setzt vornehmlich nur an den freien Oberflächen ein. Die nach hydrodynamischen, thermodynamischen Grundsätzen mögliche maximale und charakteristische Detonationsgeschwindigkeit (die obere Detonationsgeschwindigkeit) stellt sich nur dann ein, wenn die Grösse der freien Oberfläche ausreicht, um die völlige Umsetzung des Sprengstoffes in der Detonationszone sicherzustellen.
Ausserdem dürfen Energieverluste den Vorgang höchstens in den Randpartien beeinflussen. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, so fällt die Geschwindigkeit ab. Sie kann z.B. bei Sprenggelatine von 8000m/s auf 1500m/s zurückgehen.
Weiter ist diese untere Detonationsgeschwindigkeit ebenfalls charakteristisch für den Sprengstoff. Werden die Bedingungen noch ungünstiger,so setzt die Detomation aus (Totlaufen) oder geht in eine mehr oder weniger heftige Verbrennung über (Auskochen).
Auch das Anlaufen einer durch Initialimpuls mit niedriger Geschwindigkeit ingeleiteten Detonation zur maximalen Geschwindigkeit ist von der inneren Oberfläche abhängig.Bei flüssigen oder plastischen Sprengstoffen übernehmen die Oberflächen der eingeschlossenen Mikro-Gasblasen die Rolle der freien Kristalloberfläche, wozu noch die Zündung durch nahezu adiabatische Verdichtung und örtlich starke Stösse beim Zusammenschlagen (Kollaps) dieser Gasbläschen hinzukommt (hot spots). Sowohl die Geschwindigkeit, der Druck, die Schwadendichte und die Schwadengeschwindigkeit der maximalen Detonation, als auch die entsprechenden Grössen bei der unteren Detonationsgeschwindigkeit sind neuerdings für alle Sprengstoffe berechenbar geworden.
Selbst für die technischen Sprengstoffgemische lassen sich diese Daten nach der hydro-thermodynamischen Theorie unter Heranziehung geeigneter Zustandsgleichungen für die extremen Drücke und Temperaturen und der quantenstatistisch berechneten Molwärmen und Gleichgewichte ermitteln. Als Unterlagen sind die Zusammensetzung, Bildungswärme und Ladedichte des entsprechenden Sprengstoffes erforderlich [6,63]. Durch Gegeneinanderlaufen kräftiger Detonationsstösse erhielt Muraour [49,50] aussergewöhnliche Licht-,Wärme- und Stosseffekte. Lässt man durch besondere Ausgestaltung der Ladung (Hohlladungen) die Schwaden so ausstossen, dass sie sich zu einem kräftigen Strahl vereinigen, so tritt eine Steigerung der Durchschlagskraft ein.
Durch Einlage günstig geformter Metallbleche in passend ausgesparten Ladungen wird ein Stoss aus Metallteilen und Schwaden erzielt, der militärisch zum Durchschlagen von Panzerungen, zivil zum Durchtrennen von Eisenkonstruktionen Verwendung findet.
Systematische Übersicht über die praktischen Spreng- und Schiessmittel
* Schwarzpulver
Schwarzpulver ist das älteste Spreng- und Schiessmittel und wurde in Europa Ende des 13. oder Anfang des 14. Jahrhunderts bekannt (Berthold Schwarz und Roger Bacon). Es beherrschte 500 Jahre lang allein die Schiess- und Sprengtechnik, bis es gegen das Jahr 1865 mit der Erfindung des Nitroglyzerins und der Erfindung des Dynamits (Alfred Nobel) durch die viel wirksameren sog. brisanten Sprengstoffe zum grössten Teil ersetzt wurde. Typische Zusammensetzung: 75% Kalisalpeter, 10% Schwefel und 15% Holzkohle.
* Salpetersäure-Ester
o Sprengöle:
Zu dieser Gruppe gehören Nitroglyzerin (Glyzerinnitrat), früher als Nobels Sprengöl bezeichnet,und seine Homologen und Verwandten Nitroglycol (Ethylenglycoldinitrat) und Diglycoldinitrat (im rauchschwachen Pulver). Dinitroglyzerin (Glyzerindinitrat), Dinitrochlorhydrin und Tetranitrodiglyzerin gelangten nur vorübergehend zur Anwendung, bis diese Sprengöle durch das wirksamere Nitroglycol ersetzt wurden.
o Nitrocellulose, Nitrostärke und Nitrozucker:
Nitrocellulose wird in Form von Schiessbaumwolle als militärisches Sprengmittel in Form von Kollodiumwolle zur Gelatinierung der Sprengöle und Herstellung der gelatinösen Sprengstoffe verwendet. Beide Formen liegen im rauchschwachen Pulver vor. Nitrostärke wird nur in wenigen Ländern als Sprengstoff oder Sprengstoffbestandteil verwendet. Nitrozucker ist zeitweise in den USA als Streckmittel für Nitroglyzerin und Nitromilchzucker in Feuerwerkssätzen angewandt worden.
o Kristallisierte Salpetersäureester:
Nitropentaerhydrit (Pentaerhydrittetranitrat) wird zur Herstellung von Sprengkapseln, detonierenden Zündschnüren, in gewissen Dynamiten zur Erhöhung der Sensibilität und gepresst für militärische Sonderzwecke verwendet.
Nitromannit (Mannithexanitrat) wird in Amerika als Sprengkapselfüllung
verwendet.
* Nitroverbindungen
Aromatische Nitroverbindungen:
Die aromatischen Nitrokörper, Pikrinsäure (Trinitrophenol), Dinitrobenzol, Trinitrotoluol, in gewissem Umfang vorübergehend auch Trinitrochlorbenzol und Hexanitrodiphenylamin, dienen vorwiegend als Füllmittel für Bomben und
Granaten. Trinitrobenzol konnte sich wegen seiner unwirtschaftlichen Gewinnung praktisch keinen Eingang verschaffen. Trinitronaphtalin wurde im ersten Weltkrieg verwendet.
An die spezifisch militärischen Sprengstoffe zum Füllen von Granaten usw. (auch Füllmittel genannt) werden ganz besondere Anforderungen gestellt: unbegrenzte chemische Stabilität, weitgehende Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit und eine ausgeprägte Schock- und Beschusssicherheit sind Bedingung. (Aus diesem Grund ist z.B. Dynamit kein militärischer bzw. überhaupt frontfähiger Sprengstoff). Auf der anderen Seite spielen für militärische Füllmittel chemische Anforderungen, wie sie an Bergbausprengstoffe für den Gebrauch unter Tage gestellt werden (vollkommene Verbrennung zu CO2 und H2O, keine Bildung giftiger oder brennbarer Explosionsprodukte), keine Rolle. Die aromatischen Nitrokörper entwickeln meist erhebliche Mengen unvollständig oxidierter Explosionsprodukte und sind daher ohne Sauerstoffträger nur für militärische Zwecke verwendbar.
Trinitrophenylmethylnitramin (Tetryl) hat als Zündladung und als Sprengkapselfüllung Bedeutung. Als Bestandteil gewerblicher, meist pulverförmiger Sprengmittel kommen vorwiegend Trinitrotoluol und Dinitrotoluol in Betracht, in manchen Ländern, z.B. Frankreich, auch die Nitronaphtaline.
* Aliphatische Nitroverbindungen:
Von den zahlreichen anwendungsfähigen aliphatischen Nitrokörpern haben Hexogen (Cyclotrimethyltrinitramin)für militärische Sonderzwecke und Nitroguanidin als Bestandteil von Sprengladungen und rauchschwachen Pulvern praktische Bedeutung.
* Dynamite
o Pulverförmige sog. Mischdynamite:
+ Gur-Dynamit, bestehend aus 75% Nitroglyzerin, aufgesaugt von 25% Kieselgur (Diatomeenerde), ist die älteste Form der Verwendung des Sprengöls in festem, pulverförmigen Zustand. Heute hat es keine Bedeutung mehr.
+ Mischdynamite oder "straight-dynamites" sind pulverförmige Gemische von Nitroglyzerin mit vorwiegend Salpeter und Holzmehl, z.B. von 40% Sprengöl, 42% Natronsalpeter, 17% Holzmehl und 1% Kreidepulver. Dieser Sprengstofftyp wird nur noch in geringem Umfang in den USA hergestellt.
* Gelatinöse Sprengstoffe:
o Sprenggelatine, bestehend aus 92 - 93% Sprengöl, gelatiniert mit 6 - 7% Kollodiumwolle, ist der stärkste, praktisch angewandte Sprengstoff. Gelatine-Dynamite bestehen aus 20 - 80% mit Kollodiumwolle gelatiniertem Sprengöl und 20 - 80% sog. Zumischpulvern (Natronsalpeter, Ammonsalpeter,
Holzmehl und Nitrokörper).
Nitroglyzerin kann in diesen Sprengstoffen ganz oder teilweise durch das gleichwertige Nitroglycol ersetzt werden. Bei 25 - 30% Nitroglycol im
Sprengöl werden die Sprengstoffe ungefrierbar, d.h. sie erstarren nicht bei Wintertemperaturen.
Dynamitähnliche, gelatinöse Spengstoffe von hoher Handhabungssicherheit sind auf Basis von 20 - 40% gelatiniertem Nitroglycol mit aromatischen Nitrokörpern und Ammonsalpeter aufgebaut und ebenfalls ungefrierbar (früher GelatineDonarite, heute Ammon-Gelite genannt).
* Pulverförmige gewerbliche Sprengstoffe
o Basis Ammonsalpeter:
Dieser Typus stellt ein pulverförmiges Gemisch aus Ammonsalpeter als Hauptbestandteil mit Kohlenstoffträgern, wie aromatische Nitrokörper und
Holzmehl, dar. Auch Metallpulver, wie Aluminiumpulver und 4 - 6% Nitroglyzerin können zugemischt werden und ergeben die Ammonite bzw. Donarite.
o Basis Kalksalpeter:
Die Calcinite enthalten als Sauerstoffträger vollständig entwässertes Calciumnitrat, evtl. mit Ammonsalpeter vermischt. Sie werden heute nicht
mehr hergestellt.
o Basis Kalium- oder Natriumchlorat:
Die Chlorate werden mit Nitrokörpern, Ölen, Paraffin und Holzmehl versetzt (Chloratite).
o Basis Perchlorat:
Ammonium-, Kalium- oder Natriumperchlorate wurden mit Nitrokörpern, Ölen, Paraffin und Holzmehl, auch mit Amonsalpeter gemischt (Perchloratite). Sie
werden heute nicht mehr hergestellt.
* Wettersprengstoffe (Schlagwettersichere und kohlenstaubsichere Sprengstoffe)
Die oben beschriebenen gelatinösen und pulverförmigen Sprengstofftypen können unter wesentlicher Herabminderung ihrer Gesamtenergie, Brisanz und Explosionstemperatur durch Zusatz inerter Salze, z.B. Alkalichloride, wettersicher gemacht werden. Bei einem anderen Typ von Wettersprengstoffen wird Natrium- oder Kaliumnitrat und Ammoniumchlorid im molekularen Verhältnis in Mischung mit Nitroglyzerin verwendet. Diese Sprengstoffe haben den Vorteil, dass sich das Alkalichlorid erst während der Detonation
bildet. Hierdurch ist es möglich, Sprengstoffe mit besonders hoher Schlagwettersicherheit bei guter Sprengleistung herzustellen.
* Sprengstoffgemische auf Basis von flüssigem Sauerstoff
Diese Gemische erhält man durch Tränken von brennbaren Stoffen wie Holzmehl, Russ,Torfmehl und Korkmehl mit flüssigem Sauerstoff (Oxyliquite).
* Initialsprengstoffe und Zündstoffe
Unter Initialsprengstoffen versteht man Körper, die schon in kleinsten Mengen durch Flamme (z.B. Zündstrahl einer Pulverzündschnur) oder Bolzenschlag in Detonation übergehen und diese auf andere Sprengstoffe übertragen. Die wichtigsten Vertreter sind Bleiazid, Knallqucksilber und Azodinitrophenol. Zündstoffe geben beim Schlag mit einem Bolzen eine kräftige Flamme (Zündstrahl), die zum Entzünden von Schiessmitteln dient. Praktische Bedeutung haben Tetrazen und Knallquecksilbergemische.
* Rauschschwache Pulver
Die sog. rauchlosen, besser rauchschwachen Schiesspulver (Treibmittel) stellen energiereiche Stoffe dar. Sie bestehen aus Nitrocellulose, die
allein oder im Gemisch mit Sprengöl und anderen Stoffen in eine schwer detonationsfähige, hornartige Form gebracht werden. Sie brennen beim Gebrauch im Gewehr oder Geschützrohr rasch ab, detonieren aber nicht.
Der obige Text wird ausschliesslich zu Informationszwecken veröffentlicht. Die praktische Umsetzung/Nutzung der geschilderten Inhalte ist teilweise unter Strafe verboten. Alle Informationen stammen nicht von mir, sondern aus öffentlich zugänglichen Quellen. Ich konnte nicht überprüfen, ob diese korrekt sind.
Quellen:
Wikipedia: Sprengstoff
Wikipedia: Explosive material
University of Mississippi: Explosive Materials Disposal
Prof. Blumes Bildungsserver: Über die Leichtigkeit, Spreng- und Kampfstoffe herzustellen
Reference.com: Explosive material
Documentation and Diagrams of the Atomic Bomb
de.sci.misc: Einfuehrung in die Sprengchemie
Links zur Pyrotechnik
08.10.2003, Update: 21.04.2008, last Update: 25.11.2008
© BurkS |
Rezepturen diverser Explosivstoffe
Alle Nitrosprengstoffe
Organische Nitrate
Nitroglyzerin (Glyzerintrinitrat)
Nitroglykol (Glycoldinitrat)
Nitromannit (Mannitolhexanitrat)
Nitropenta (Pentaerythrittetranitrat)
Ethylnitrat
Methylnitrat
Nitrocellulose (Cellulosetrinitrat)
Nitroverbindungen
Nitromethan
Tetranitromethan
- Aromatische Nitroverbindungen
TNT (Trinitrotoluol)
Pikrinsäure (Trinitrophenol)
(Di-,Tri-,)Nitrobenzol
Trinitroanillin
Diphenylaminhexanitrat
Trinitroanisol
Trinitrokresol
Tetranitronaphtalin
Nitramine
Nitroharnstoff
Nitroguanidin
Tetryl (Tetranitromethylanilin)
RDX
HMX
MEDINA (Methylendinitramin)
Peroxide
APEX (Acetonperoxid)
HMTD (Hexamethylentriperoxyddiamin)
Initialsprengstoffe
Kupfer-,Blei-,azid
Quecksilber-,Gold-,Silber-,fulminat
Kupfer-,Silber-,azetylit
Mischsprengstoffe
ANNM
APAN
Dynamit
Sprenggelantine
Spezialdynamit
Gelantinedynamite
Lignit
Minol
Monachit
Supersprengstoffe
Sorguyl
Tetranitromethan + Toluol
HMX (Octogen)
Hexanitroisowurtzitan
Octanitrocuban
Plastiksprengstoffe
C1-4
Semtex
Chloratsprengstoffe
Cheddit
Promethen
Perchloratsprengstoffe
-Ammoniumperchloratsprengstoffe
Salpetersprengstoffe
Ammonsalpetersprengstoffe
Astrolit
Ammonal
Ammonite
ANC Sprengstoffe
Anfo
Astralite
Salzförmige Sprengstoffe
Ammoniumnitrat
Ammoniumperchlorat
MAN
Kaliumpikrat
Ammoniumpikrat
Ethylendiamindinitrat
Hochsensible Sprengstoffe
Jodstickstoff
Chlorstickstoff
Sonstiges
Diazonitrobenzolperchlorat
Benzoltriozonid
TACC
DDNP
Tetracen |
