Los compuestos Favier son explosivos del grupo que tiene como base una sal de nitrógeno y amonio. Utilizado para voladuras mineras .
La sal de nitrógeno y amoníaco en condiciones de calentamiento más rápido y fuerte es capaz de descomponerse con una explosión de acuerdo con la ecuación:
NH4NO3 \u003d 2H2O + N2 + 0.5O 2.Sin embargo, la implementación de tales condiciones para cargas grandes no se puede lograr, al menos con la ayuda de fusibles o cartuchos de ignición que tienen un peso insignificante, porque la cantidad de calor desarrollado durante la descomposición de acuerdo con la ecuación anterior no es lo suficientemente grande para soportar el proceso explosivo de capa a capa. Las mezclas de sal de nitrógeno y amoníaco con diversas sustancias hidrocarbonadas combustibles explotan más fácilmente, ya que estas últimas, al arder debido al exceso de oxígeno contenido en NH 4 NO, aumentan la cantidad de calor liberado y aumentan el calentamiento de una capa a otra. La voladura se logra más fácilmente cuando las sustancias combustibles mezcladas se nitran, porque el calor separado y el calentamiento capa por capa aumentan aún más. Dependiendo de las sustancias combustibles mezcladas, varios autores han propuesto varias mezclas explosivas que difieren en el nombre sobre la base indicada. Además, si los hidrocarburos nitrados se reemplazan por hidrocarburos puros, para facilitar la voladura, a veces se agregan a la mezcla pequeñas cantidades de salitre o sal de bartolita, por ejemplo, Westfalite, que es una mezcla de sal de nitrógeno y amoníaco con caucho.
En las composiciones de Favier consideradas en este artículo, se utilizan como sustancias combustibles nitronaftalenos de diversos grados de nitración. Su fabricación y propiedades ya han sido estudiadas en detalle, y todo lo establecido para ellos puede más o menos aplicarse a otros explosivos del mismo grupo. Darse cuenta de:
La fabricación consta de las siguientes partes:
Para ello, utilice uno de los tres métodos:
Este último método es ventajoso cuando se lleva a cabo algún tipo de nitración en la planta al mismo tiempo. En este caso, la operación se hace en vasijas de barro sumergidas en agua fría corriente, introduciendo en cada una 200 litros de ácido nítrico débil y luego añadiendo poco a poco amoníaco acuoso, para que, si es posible, no suba la temperatura; Finalmente, se agrega una pequeña cantidad de barita cáustica para precipitar cualquier ácido sulfúrico que pueda estar presente. Si es necesario comprar los materiales iniciales, entonces los métodos 1 y 2 anteriores son más rentables. Cuando se utiliza la doble descomposición de nitrato de sodio con sal de amonio sulfúrico, es necesario enfriar las soluciones con más fuerza; a -15°, la sal de sodio sulfúrico se precipita completamente y la sal de nitrógeno-amoníaco pura permanece en la solución acuosa (Benker). Bajo la acción del dióxido de carbono sobre una solución de nitrato de sodio en amoníaco acuoso, el bicarbonato de sodio resultante precipita y se separa por filtración, y se obtiene la sal de nitrógeno-amoníaco de la solución en estado puro a través de una serie de cristalizaciones. Para separar la sal de nitrógeno-amoníaco de las soluciones que la contienen, estas últimas se precondensan por evaporación en calderas de doble fondo de hierro fundido esmaltado calentadas con vapor hasta que muestran 35 ° - 36 ° Baume. Después de eso, las soluciones calientes se vierten en tanques de cristalización esmaltados de hierro fundido; para evitar la formación de grandes cristales, el líquido se agita de vez en cuando; es mejor cuando la cristalización ocurre en un ambiente alcalino, para lo cual se agrega un poco de amoníaco al líquido que cristaliza. Después de drenar las aguas madres al final de la cristalización, los cristales se exprimen en una centrífuga, y solo queda alrededor del 2% de humedad, y en este estado se pueden usar directamente para la preparación de mezclas explosivas.
Se utilizan mononitro-, dinitro- y trinitro- naftalenos , dependiendo del propósito de la composición explosiva.
Las cantidades pesadas de nitronaftaleno y sal de nitrógeno-amoníaco generalmente se mezclan debajo de coladas, que son completamente similares a las que se usan en la fabricación de pólvora negra, pero más ligeras; además, el calentamiento se organiza aquí con la ayuda de una tubería ubicada adecuadamente, por lo que se logra una mayor sequedad de S. y, por otro lado, el mononitronaftaleno, que se ablanda a unos 40 °, se introduce mejor en los granos de sal de nitrógeno-amoníaco. Con el uso de di- y trinitronaftalenos, debido a sus puntos de fusión más altos, este calentamiento no importa. Para el procesamiento, se toman marcadores de 35 kg de la mezcla; el frotamiento continúa durante 1 hora. Las tortas resultantes, secadas durante 24 horas, se trituran a mano y luego se procesan en barriles giratorios con malla de 2,5 mm. A una velocidad de rotación de 30 revoluciones en 1' un barril durante 10 horas. el trabajo da unos 1000 kg de granos. El polvo se separa mediante cribado en tamices con orificios de 0,55 mm. Rendimiento de grano 40-50%. El polvo se convierte nuevamente en granos mediante el procesamiento debajo de los corredores durante 30 minutos. Los granos cocidos luego se secan a 0.2% de humedad. Para hacer esto, en una habitación especial se vierten en bandejas de madera de 0,60 × 0,50 m con fondo de vidrio, de 5 a 7 kg cada una, y estas bandejas se colocan en estantes de cosas calentadas desde abajo por una tubería de vapor; la temperatura se mantiene alrededor de los 40°; el secado dura 7-8 horas. Los granos secos se vierten en cajas de zinc con un orificio cuadrado en la pared superior con un tamaño de lado de 0,14 m; este orificio, cuando está lleno, se cierra herméticamente de inmediato con una tapa de zinc, sellada con la ayuda de la aleación Darce. Las constantes físicas de los granos terminados son las siguientes:
Los granos se llevan a la prensa y aquí, dependiendo del tamaño de los cartuchos, se cuelgan en porciones de 50 a 300 g en pequeñas balanzas Roberval, adaptadas de tal manera que cuando se vierte la cantidad requerida de S. sobre el taza con la ayuda de una cuchara especial, esta taza se inclina por sí sola y la muestra, deslizándose, cae en la cámara de carga de la prensa, donde se presiona para que quede un vacío a lo largo del eje del cilindro para colocar el detonador. Todo esto se hace muy rápidamente, de modo que mientras un trabajador pesa una nueva carga, el pistón, junto con el cartucho prensado terminado, sube a la parte superior de la prensa, y otro trabajador retira este cartucho a una caja cercana.
Los cilindros prensados son trasladados a la mesa desde un baño de poca altura lleno de parafina, que se mantiene fundida por medio de una tubería de vapor. Empapando un trozo de papel del tamaño adecuado en este baño, el trabajador envuelve rápidamente el cartucho, y mientras la parafina aún no ha tenido tiempo de endurecerse, cierra uno de los extremos de la carcasa. Después de eso, los cartuchos se transfieren a otra mesa, donde su parte interna vacía se llena con una composición en polvo y el otro extremo de la carcasa encerada se cierra. A continuación, se coloca un número conocido de dichos cartuchos envueltos en una cesta de rejilla y se sumerge, junto con este último, en parafina fundida, después de lo cual sólo queda para permitir que se drene el exceso de parafina, y finaliza la preparación de los cartuchos prensados. Para algunas variedades especiales, por ej. grizunitas; el prensado no se usa en absoluto y los cartuchos se llenan con C en polvo. En este caso, se usan máquinas de lengüeta especiales, cuya descripción no ingresaremos. Los cartuchos encerados listos se colocan en cajas de cartón rectangulares de 2,5 kg que, envueltas en papel, también se sumergen en parafina fundida para protegerlas aún más contra la humedad. En lugar de cajas de cartón, también se utilizan cajas de zinc para almacenar cartuchos, selladas con la ayuda de la aleación Darce. Estas cajas también se incluyen en las de madera. Los siguientes S. Favier se fabrican en Francia de la manera descrita:
Nº 1ª A
nº 1º B
Nº 2
Numero 3
Los grados No. 1 a 4 requieren cebadores de voladura con 1 g de fulminato de mercurio, y es necesario que los cebadores estén en contacto directo con un detonador en polvo (ver Fig. 1). La cantidad de fulminato de mercurio requerida para una detonación adecuada generalmente aumenta rápidamente con el grado de compresión de los cartuchos, p. el grado 1 a una densidad de 1,00 se explota fácilmente con 0,75 g de fulminato de mercurio, pero a una densidad de 1,25 ya requiere 2 g de esta sal. Todos los grados son insensibles a los golpes; p.ej. El nº 1, el más potente, no explota al caer una carga de acero de 4 kg desde una altura de 4 metros, por lo que su transporte no supone ningún peligro. Además, son insensibles a los cambios de temperatura en diferentes climas, y no están sujetos a ningún cambio por heladas. En ambos aspectos representan una indudable ventaja sobre las dinamitas (ver), con las que se pueden comparar en fuerza y acción. Estos últimos, sin embargo, son inferiores en los siguientes aspectos: la consistencia dura de los cartuchos impide que los pocillos se llenen correctamente; por otro lado, su densidad, que es menor que la de las dinamitas, requiere perforaciones más voluminosas para obtener el mismo efecto; Finalmente, demasiada sensibilidad a la humedad también es un inconveniente, ya que incluso el 1% del agua absorbida es suficiente para hacer extremadamente difícil el chorreado. El poder explosivo de las variedades del No. 1 al No. 4 va decreciendo gradualmente: el 1º tiene una fuerza cercana a la dinamita con un 75% de nitroglicerina, los otros Nos corresponden a dinamitas más débiles, lo cual es fácil de verificar mediante un simple cálculo, sobre todo porque su la descomposición durante una explosión está prevista a priori, como para los explosivos que contienen suficiente oxígeno (ver Explosivos); por ejemplo, el No. 1 A se descompone según la ecuación:
C10N6(NO2)2 + 19NH4NO3 = 10CO2 + 41H2O + 20 N2.El hecho de que C. Favier, con una cantidad suficiente de oxígeno, se descomponga durante una explosión en productos completamente oxidados (sin la formación de monóxido de carbono venenoso y otros gases combustibles), los hace muy convenientes para voladuras subterráneas. En esta aplicación, tienen aún otra ventaja, que es muy importante en los casos en que aparece gas explosivo en galerías subterráneas, a saber, cuando explotan, se desarrolla una temperatura relativamente baja, por lo que el gas explosivo circundante no se enciende. La esencia del asunto aquí es la siguiente. De los estudios de Malard y Leshatelier (ver Explosiones de gas ) se deduce que las mezclas de gas de pantano con aire experimentan una combustión rápida (con explosión) a una temperatura de ignición de 650 ° solo después de que esta temperatura haya durado unos 10 segundos, y que esto es una desaceleración en la combustión explosiva disminuye con el aumento de la temperatura, por ejemplo, a 1000 ° es de aproximadamente 1 segundo. Suponiendo que la misma relación también se mantenga a temperaturas más altas, por otro lado, teniendo en cuenta que la detonación de pequeñas cargas explosivas ocurre casi instantáneamente, obviamente podemos imaginar tales condiciones bajo las cuales las explosiones de cargas, a pesar del contacto con grisú, no se producirán. encender este último. De hecho, los productos gaseosos de una explosión instantánea conservan su temperatura elevada sólo durante una insignificante fracción de segundo, porque se enfrían muy rápidamente por su expansión y mezcla con la atmósfera circundante. Por lo tanto, cuanto menor sea la temperatura de combustión de la carga explosiva, menor será la probabilidad de que se encienda el gas explosivo. Una comisión francesa especial, sobre la base de muchos de sus experimentos ("Mé morial des Poudres et Salpetres", vol. II) a este respecto, llegó a la conclusión de que los explosivos que no encienden el gas oxihidrógeno grisú deberían desarrollar una temperatura de combustión de no por encima de 1900° o incluso 1500°. Para bajar la temperatura durante las explosiones hasta este límite, de los diversos medios propuestos (taponamiento de pozos con agua, mezcla de sales con agua de cristalización en cargas, etc.), el más efectivo fue la adición de sal de nitrógeno-amoníaco a los explosivos, ya que esta sal , al descomponerse con formación de agua, nitrógeno y oxígeno a la vez, forma gases más fríos (con una temperatura de 1130° calculada por la fórmula), y estos últimos, mezclándose con los gases del explosivo, producen su enfriamiento más fiel a el límite deseado. De esta forma es posible realizar voladuras más o menos seguras en minas con todo tipo de explosivos, por ejemplo. con piroxilina, dinamita, etc., pero la presencia de sales de nitrógeno y amoníaco durante un almacenamiento prolongado puede provocar la descomposición de estas últimas y, en general, el deterioro de una forma u otra; por otro lado, la reducción de temperatura lograda con estos explosivos es a menudo insuficiente, por ejemplo, una mezcla de: sal de nitrógeno-amoníaco - 80%; piroxilina - 20%, por cálculo, da una temperatura de 1930 °. Mientras tanto, a medida que S. Favier desarrolla temperaturas cercanas a este valor, ya en una proporción normal; por ejemplo, para el más fuerte de ellos No. 1 A, se calcula 2139 °. Al mismo tiempo, nada impide aumentar la proporción de sal de nitrógeno y amoníaco en ellos, y luego se obtendrán temperaturas mucho más bajas; así, para grizunite (roche) 1875° y grizunite (couche) 1445°. Obviamente, las dos últimas composiciones satisfacen solo el requisito anterior de la comisión francesa de explosivos que son seguros en presencia de grisú.
De las demás composiciones pertenecientes al mismo grupo de explosivos con sal de nitrógeno-amoníaco, mencionamos aquí por cierto sólo las siguientes: