Водогелевая взрывчатка представляет собой сенсибилизированную горючим взрывчатую смесь , состоящую из водного раствора нитрата аммония , который действует как окислитель . [1] Водные гели, нечувствительные к капсюлю , в соответствии с правилами безопасности США называются взрывчатыми веществами. Водогелевые взрывчатые вещества имеют желеобразную консистенцию и поставляются в упаковке, похожей на сосиску, скрепленную скрепками с обеих сторон. [2]
Взрывчатые вещества на основе водогеля почти полностью вытеснили динамит , [ необходима ссылка ] став наиболее используемыми гражданскими взрывчатыми веществами.
Водные гели обычно содержат много различных ингредиентов. Они содержат желатинизирующий агент, также известный как загуститель, который изменяет их консистенцию, варьируясь от легкотекучих гелей до твердых веществ. Поливиниловый спирт , гуаровая камедь , декстрановые камеди и мочевино-формальдегидные смолы являются типичными гелеобразующими агентами. Гуар, в частности, является гелеобразующим агентом, используемым для водной части взрывчатых веществ на основе водного геля. [3] Основным компонентом водных гелей является нитрат метиламина . Нитрат метиламина — это соль, образующаяся при нейтрализации метиламина азотной кислотой . [ 4] Взрывчатые вещества на основе водного геля также изготавливаются из нитрата аммония, нитрата кальция, алюминия, этиленгликоля и тротила. Пропорции этих компонентов варьируются в зависимости от желаемой взрывоопасности водного геля. [5]
Взрывчатые вещества на основе водного геля производятся путем объединения нитропарафинов , обычно нитрометана , с водным раствором соли и гелеобразующим агентом. Эти нитропарафины обычно составляют большую часть взрывчатого вещества на основе водного геля. Для создания взрывчатого вещества на основе водного геля используются различные типы гелеобразующих агентов. Один агент нерастворим в воде, но способен образовывать гель с нитрометаном. Гель, используемый для нитрометана, представляет собой цианоэтиловый эфир, производное галактоманнановой камеди. Другие агенты растворимы в воде и используются для водного солевого раствора. Как упоминалось выше, водорастворимые камеди и модификаторы геля (например, гуар) могут использоваться для гелеобразования водных растворов. Когда солевой раствор и нитропарафин гелеобразуются, вся смесь объединяется и перемешивается вместе до достижения желаемой консистенции. Одной из характеристик, которая позволяет взрывчатому веществу работать так хорошо, является нерастворимая природа нитропарафина. Эффективность водных гелей зависит от распределения солей в солевом растворе. Частицы должны быть очень маленькими и тонкими, чтобы их можно было хорошо диспергировать по всему раствору. Некоторые соли, которые обычно используются, включают: нитрат аммония, нитрат натрия, перхлорат натрия и хлорат калия. Чувствительность взрывчатого вещества должна быть увеличена, чтобы улучшить инициирование детонации взрывчатого вещества. Существуют различные методы повышения чувствительности. Алюминий или другие порошкообразные металлы могут помочь повысить чувствительность водного геля, но повышение чувствительности также означает, что взрывчатые вещества становятся более горючими. [6] Порошкообразные металлы не доказали своей полной эффективности в повышении чувствительности взрывчатого вещества, поскольку они неравномерно смешиваются в растворе. Они также теряют чувствительность по мере увеличения времени хранения. Жидкие несамовзрывающиеся сенсибилизаторы, такие как нитробензол и жидкий нитротолуол, также не показали хороших результатов, поскольку их трудно удерживать во взвешенном состоянии. Было обнаружено, что жидкие алифатические мононитраты работают очень эффективно в качестве сенсибилизаторов, когда они хорошо смешаны в водном геле. [7]
Взрывчатые вещества на основе водного геля, как правило, менее токсичны и менее опасны , чем динамит , при производстве, транспортировке и хранении. [8] Взрывчатые вещества на основе водного геля также менее дороги, чем обычные взрывчатые вещества. Поскольку они относительно безопасны и просты в использовании, их часто используют в горнодобывающей промышленности. [9] Существует множество различных типов взрывчатых веществ на основе водного геля для использования в различных ситуациях. Один тип, малогабаритное взрывчатое вещество на основе суспензии, может использоваться специально для взрывных работ в подсечках, средних разрезах и зонах депилляции угля. Они предпочтительнее взрывчатых веществ на основе нитроглицерина, таких как динамит, поскольку они производят менее вредные пары. [10] Detagel, который имеет очень высокую прочность, является конкретным примером малогабаритного взрывчатого вещества на основе водного геля, которое используется в горнодобывающей промышленности. [ необходима ссылка ]
Взрывчатые вещества на основе водного геля часто используются в качестве патронных взрывчатых веществ, поскольку их гораздо легче загружать в большие оболочки. При использовании взрывчатых веществ на основе водного геля материал суспензии можно просто залить в оболочку. Традиционные взрывчатые вещества заливаются в оболочку. Этот процесс трудоемкий, и заряд может начать усаживаться, создавая множественные пустоты. [ необходима цитата ] Последним преимуществом суспензии является то, что ее можно хранить в виде невзрывчатого компонента и сенсибилизировать в полевые взрывчатые вещества по мере необходимости. Взрывчатое вещество можно сенсибилизировать путем добавления газа, металлического порошка или другого взрывчатого вещества, такого как тротил , гексоген , октоген или тэн . Вода в взрывчатых веществах на основе водного геля преобразуется в реагент путем добавления большого количества алюминия .