ΕΚΡΗΚΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Ανάφλεξη και έκρηξη

Μία πάρα πολύ γρήγορη καύση, υπό ορισμένες προϋποθέσεις, μπορεί να χαρακτηρισθεί έκρηξη. Στην καύση αυτής της μορφής, χημικές ενώσεις αποσυντίθενται ακαριαία απελευθερώνοντας θερμότητα, με ταυτόχρονο σχηματισμό μεγάλης ποσότητας αερίων. Οι ειδικοί μιλούν για δύο τρόπους αποσύνθεσης:
α) ανάφλεξη, που θεωρείται επιταχυνόμενη καύση της εκρηκτικής ύλης, η οποία προκαλείται από τη θέρμανση της σε θερμοκρασία περίπου 300°C (π.χ. μαύρη πυρίτιδα σε ελεύθερο περιβάλλον), και
β) έκρηξη, που είναι γρήγορη αποσύνθεση της εκρηκτικής ύλης και είναι δυνατόν να προκληθεί με απλή μηχανική ενέργεια.

Κατά την έκρηξη η εκρηκτική ύλη μετατρέπεται σε μία διάπυρη μάζα, υψη-

Σχήμα 3.16.: Σχηματική παρουσίαση του φαινομένου της μεταδόσεως της εκρήξεως, σε δοκιμαστική έκρηξη με τεχνητή γόμωση.

λής πιέσεως και θερμοκρασίας. Η έκρηξη "οδεύει" μέσω της εκρηκτικής ύλης ως κρουστικό κύμα. Στην πραγματικότητα όμως δεν πρόκειται για ένα κύμα με μία συχνότητα, αλλά για ένα μέτωπο κρούσεως, του οποίου η ταχύτητα μεταδόσεως εξαρτάται από την ενέργεια διεγέρσεως. Το κρουστικό κύμα ακολουθείται από μία λεπτή ζώνη αντιδράσεως, στην οποία λαμβάνει χώρα μία εξώθερμη χημική αποσύνθεση που επέρχεται μεταξύ των μορίων ενός σώματος (απλές εκρηκτικές ύλες) ή μεταξύ των στοιχείων μίγματος σωμάτων (σύνθετες εκρηκτικές ύλες).

Στο μέτωπο της ζώνης αποσυνθέσεως κυριαρχούν συνθήκες υψηλής πιέσεως και θερμοκρασίας. Η ζώνη αυτή ορίζεται εμπρός από το μέτωπο του κρουστικού κύματος και πίσω από την επιφάνεια αντιδράσεως (σχήμα 3.16.). Με την επίδραση υψηλής πιέσεως στην εκρηκτική ύλη, συμπιέζεται ακαριαία το μέτωπο εκρήξεως, υψώνεται η θερμοκρασία και αρχίζει η εξώθερμη χημική αντίδραση που εξελίσσεται με μεγάλη ταχύτητα. Ένα μέρος της ενέργειας που ελευθερώνεται στη ζώνη αποσυνθέσεως, σταθεροποιεί το μέτωπο εκρήξεως, ώστε τελικά ο ρυθμός αποσυνθέσεως παραμένει σταθερός.
Κατά την ανάφλεξη, η αντίδραση αποσυνθέσεως προχωρεί από μόριο σε μόριο με ταχύτητα μικρότερη της ταχύτητας του ήχου, ενώ στην έκρηξη η ταχύτητα μεταδόσεως είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου. Σ' όλες τις περιπτώσεις η αντίδραση αρχίζει σαν απλή ανάφλεξη και συνεχίζει σαν πολύ γρήγορη καύση. Ακολουθεί η φάση της "εκρηκτικής κατάκαυσης" και το φαινόμενο καταλήγει στην τελική έκρηξη (σχήμα 3.17).
Όπως φαίνεται στο διάγραμμα του σχήματος 3.17., στις ασθενείς βραδύκαυστες εκρηκτικές ύλες, σε συνηθισμένες συνθήκες, η όλη διαδικασία ολοκληρώνεται με την εκρηκτική κατάκαυση. Ακόμη, όταν δεν υπάρχει επαρκής διέγερση, οι ισχυρές (διαρρηκτικές) εκρηκτικές ύλες απλώς αναφλέγονται. Αυτή όμως η ανάφλεξη μπορεί να καταλήξει σε έκρηξη με την αύξηση της πιέσεως και της θερμοκρασίας.
Στις περιπτώσεις όμως κατά τις οποίες για οποιαδήποτε αιτία δεν προκαλείται έκρηξη της ισχυρής εκρηκτικής ύλης, αλλά απλώς ανάφλεξη της, τότε μιλά-

Σχήμα 3.17.: Διάγραμμα της εξέλιξης μιας έκρηξης για βραδύκαυστη εκρηκτική ύλη (Α) και για "διαρρηκτική" (τεχνητή εκρηκτική ύλη πολύ υψηλής "αποδόσεως") εκρηκτική ύλη (Β).

με για κατάκαυση εκρηκτικής ύλης, η οποία διαφέρει από την έκρηξη για την ατελή αποσύνθεση της. Το φαινόμενο αυτό παρουσιάζει μείωση της παραγόμενης ενέργειας σε σύγκριση με εκείνη η οποία θα παρήγετο από μία έκρηξη. Κύρια αιτία για την κατάκαυση της εκρηκτικής ύλης, είναι ο μεγαλύτερος χρόνος της χημικής αποσυνθέσεώς της με αποτέλεσμα τον σχηματισμό μεγαλύτερης ποσότητας τοξικών αερίων (π.χ. μονοξείδιο του άνθρακα και οξείδια του αζώτου). Στην ανάφλεξη η πίεση ανέρχεται το μέγιστο σε 10.000 bar για ένα χρόνο περίπου ΊΟ"3 έως 10~1 s (1/1000 έως 1/10 s), ενώ κατά την κυρίως έκρηξη τα μεγέθη αυτά ανέρχονται σε 100.000 bar και 10""6 s.

Ειδική ορολογία

Για την καλύτερη κατανόηση όσων αναφέρονται στο κεφάλαιο αυτό, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν μερικοί ειδικοί όροι της πυροτεχνουργικής, όπως:
• Μέσο ανατίναξης, είναι υλικό ή μίγμα που αποτελείται από καύσιμο και οξειδωτικό υλικό, που προορίζεται για ανατίναξη, που δεν κατατάσσεται κα-τ'άλλον τρόπο ως εκρηκτικό και που κανένα από τα συστατικά του δεν είναι εκρηκτικό. Ακόμα και το τελειωμένο προϊόν, όπως έχει αναμιχθεί και συσκευαστεί για χρησιμοποίηση ή φόρτωση, δεν μπορεί να πυροδοτηθεί με καψύλιο No 8*, όταν δεν βρίσκεται σε περιορισμένο χώρο.
• Εκρηκτική ύλη, είναι κάθε ένωση ή σύστημα, το οποίο μπορεί να αποσυντεθεί ακαριαία υπό την επίδραση θερμικής ή μηχανικής (κρούσεως, τριβής) ή άλλης παρόμοιας διεγέρσεως, με απότομο σχηματισμό μεγάλου όγκου αερίων, τα οποία δημιουργούν κρουστικό κύμα μεγάλης εντάσεως.
• Έκρηξη  είναι η ταχύτατη αποσύνθεση εκρηκτικής ύλης, σε αέρια κυρίως προϊόντα υψηλής θερμοκρασίας, που οφείλεται στην απότομη απελευθέρωση της εσωτερικής ενέργειας της εκρηκτικής ύλης.
• Εκρηκτικό κύμα ονομάζεται η μετάδοση της εκρήξεως στη μάζα της εκρηκτικής ύλης, συνήθως με ταχύτητα 2 έως 10 km/s.
• Ικανότητα εκρηκτικού είναι το έργο το οποίο παράγεται από μια μοναδιαία ποσότητα εκρηκτικής ύλης, υπό ορισμένες συνθήκες.
* Το καψύλιο No 8, είναι το πλέον διαδεδομένο κοινό καψύλιο δυναμίτιδας (διάμετρος 6,85 mm, μήκος 40 mm), με δευτερογενή γόμωση από τετρύλη και μίγμα εναύσεως από αζίδιο Pb.

 

ΠΙΝΑΚΑΣ 3.13. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΑΝΑΦΛΕΞΕΩΣ ΚΑΙ ΕΚΡΗΞΕΩΣ

 

• Προωθητικό γόμωσης είναι εκρηκτικό υλικό που λειτουργεί κανονικά με ανάφλεξη (καύση) και χρησιμοποιείται για την προώθηση της γόμωσης.
• Πυροκροτητής  είναι οποιαδήποτε συσκευή, που περιλαμβάνει ειδική γόμωση για την έναρξη της εκπυρσοκρότησης σ' ένα εκρηκτικό. Ο όρος περιλαμβάνει, όχι όμως περιοριστικά, ηλεκτρικά καψύλια ανατίναξης με πυροσωλήνα ασφαλείας και συνδέσμους καθυστέρησης θρυαλλίδας πυροκρότησης.

Ελεγχόμενες φωτιές και εκρήξεις

Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ ελεγχομένων (επιθυμητών) και μη ελεγχομένων (ανεπιθύμητων) καύσεων και εκρήξεων. Οι ελεγχόμενες π.χ. καύσεις είναι βασικές για την παραγωγή ενέργειας και αναγκαίες για μια βιομηχανική οικονομία. Επίσης, η πυροδότηση είναι συχνά επιθυμητό φαινόμενο, ενταγμένο στην παραγωγική διαδικασία μερικών οικονομικών δραστηριοτήτων. Αντιδράσεις πυροδότησης είναι π.χ. ουσιώδεις για τις βιομηχανίες ορυχείων, επιχειρήσεις κατασκευών κτιρίων, διάνοιξης δρόμων κ.λπ.
Ακριβώς η μελέτη των καύσεων και των εκρήξεων, αποβλέπει στην ανάπτυξη τεχνογνωσίας που επιτρέπει την ελεγχόμενη εξέλιξη τέτοιων φαινομένων, που υπηρετούν οικονομικές ή άλλες σκοπιμότητες. Για να αποφευχθούν μη ελεγχόμενες καύσεις και εκρήξεις, που συχνά εξελίσσονται παράλληλα ή συμπληρωματικά, χρειάζεται προσεκτική μελέτη της συμπεριφοράς μερικών υλικών και χημικών ενώσεων.

0 Μηχανισμός της εκρήξεως

Μια εκρηκτική ύλη, όταν πυροδοτείται, παράγει μεγάλες ποσότητες θερμότητας και αερίων, σε πολύ μικρό χρόνο. Η ταχύτατη αυτή αύξηση της πιέσεως (τοπικά μπορεί να φθάσει τα 100.000 bar) προκαλεί ισχυρό κρουστικό κύμα (σχήμα 3.18)

Σχήμα 3.18.: Διάγραμμα μεταβολής της πιέσεως κατά την εξέλιξη της αποσύνθεσης εκρηκτικής ύλης.

Βασικά χαρακτηριστικά μιας εκρηκτικής ύλης θεωρούνται:
η ενέργεια εκρήξεως
η ευαισθησία στην ένωση και η σταθερότητα της κατά την έκρηξη
ο βαθμός ασφάλειας κατά τη χρήση της
η σύνθεση των αερίων που εκλύονται κατά την έκρηξη
η χημική και φυσική κατάσταση των αερίων που προκύπτουν.
Για τον προκαθορισμό της ενέργειας εκρήξεως χρησιμοποιούνται θεωρητικοί υπολογισμοί, πειραματικές δοκιμές και πορίσματα πρακτικών εφαρμογών.
Με τον όρο "ευαισθησία σε έκρηξη" εννοούμε την ικανότητα απρόσκοπτης συνέχισης της εκρήξεως ακόμη και όταν παρεμβάλλεται διάκενο αέρα. Μέτρο της ευαισθησίας σε έκρηξη είναι το μέγιστο μήκος διάκενου αέρα (S), μέσω του οποίου μπορεί να συνεχισθεί σταθερά η έκρηξη.
Η σπουδαιότητα του μεγέθους της τιμής της ευαισθησίας οφείλεται στο γεγονός ότι αυτή μας παρέχει ένα μέτρο για την εκτίμηση της ικανότητας μιας εκρηκτικής ύλης για πλήρη έκρηξη, όταν η εκρηκτική ύλη έχει τη μορφή μιας στήλης μεγάλου μήκους, της οποίας η συνέχεια διακόπτεται από διάκενα αέρος.
Κατά τον Robinson η μοριακή απόσταση ή απόσταση ασφαλείας (S) δίδεται (σε m) από τη σχέση
S2 = k χ Μ
όπου k : είναι αριθμητικός συντελεστής (για τις περισσότερες εκρηκτικές ύλες έχει την τιμή 0,64)

και Μ : η ποσότητα της εκρηκτικής ύλης (σε kg).

Ο βαθμός ασφάλειας κατά τη χρήση μιας εκρηκτικής ύλης, αναφέρεται στην αντοχή της έναντι κρούσεως, τριβής, φλόγας, θερμοκρασίας και ηλεκτρικής εκκενώσεως. Η ευαισθησία σε κρούση αναφέρεται στη συμπεριφορά της εκρηκτικής ύλης σε περίπτωση πτώσεως και η ευαισθησία σε τριβή αναφέρεται στη συμπεριφορά της σε περίπτωση ανακίνησης ή αναμόχλευσης. Περισσότερο ενδιαφέρουσα είναι η ευαισθησία έναντι φλόγας ή ανόδου της θερμοκρασίας.
Όπως ήδη αναφέρθηκε, σε ανοικτό χώρο οι εκρηκτικές ύλες καίγονται αργά. Μόνο η καύση πολύ μεγάλων ποσοτήτων ή καύση σε κλειστό χώρο, μπορεί να προκαλέσει απότομη αύξηση της πιέσεως ή της θερμοκρασίας (συνήθως και των δύο) με αποτέλεσμα την έκρηξη.
Η επιτρεπόμενη μέγιστη θερμοκρασία καύσεως, πάνω από την οποία μπορεί να επέλθει έκρηξη βρίσκεται πολύ υψηλότερα από τη θερμοκρασία, κατά την οποία επέρχεται έκρηξη της εκρηκτικής ύλης, χωρίς να προηγηθεί καύση. Η θερμοκρασία αυτή προσδιορίζεται συχνά εργαστηριακά και είναι για τις εύχρηστες εκρηκτικές ύλες μεγαλύτερη από 200°C. Για τις εκρηκτικές ύλες νιτρικού αμμωνίου λαμβάνει χώρα κατά πρώτον μια αρκετά βραδεία αποσύνθεση τους σε θερμοκρασία 120°C, η οποία όμως σε κλειστό χώρο λόγω αυξήσεως της πιέ-

ΠΙΝΑΚΑΣ 3.15 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΤΩΝ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟ ΣΥΝΗΘΙΣΜΕΝΩΝ ΕΚΡΗΚΤΙΚΩΝ ΥΛΩΝ ΕΚΡΗΚΤΙΚΗ ΥΛΗ ΜΕΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ

 

σεως και της θερμότητας, μπορεί να μεταβληθεί σε μια γρήγορη αποσύνθεση (έκρηξη).
Στις ηλεκτρικές εκκενώσεις, οι συνηθισμένες εκρηκτικές ύλες δεν είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες, σε κανονικές τουλάχιστον συνθήκες χρήσεως. Μόνον κατά την εμφύσηση ΑΝ - FO* εκρηκτικών υλών σε κλειστούς χώρους, με μη αγώγιμο σωλήνα, μπορεί να παρουσιασθεί ηλεκτροστατική εκκένωση.
Οι συνήθως χρησιμοποιούμενες εκρηκτικές ύλες (σε παραγωγικές διαδικασίες) καταβάλλεται προσπάθεια να είναι, κατά το δυνατόν, απαλλαγμένες από δηλητηριώδη αέρια κατά την έκρηξη. Ο στόχος όμως αυτός δεν είναι εύκολος και ίχνη στον αέρα από νιτρογλυκερίνη ή νιτρογλυκόλη προξενούν κατά την εισπνοή ελάττωση της αρτηριακής πιέσεως του αίματος. Η ελλάτωση αυτή εκδηλώνεται με πονοκεφάλους. Στον καθαρό αέρα το σύμπτωμα αυτό θεραπεύεται πολύ γρήγορα.
Πολύ επικίνδυνα είναι τα εκλυόμενα αέρια των εκρήξεων σε κλειστούς χώρους, τα οποία δεν είναι δυνατόν να απομακρυνθούν εύκολα από το μέτωπο εκρήξεως. Αυτά είναι κυρίως οξείδια του άνθρακος, νιτρώδη αέρια, υδρατμοί, καθώς και άλλα συστατικά. Αναφορικά με την τοξικότητα μεταξύ του διοξειδίου, μονοξειδίου του άνθρακος και των νιτρωδών αερίων, όπως και των εκλυόμενων ποσοτήτων αυτών, τον μέγιστο κίνδυνο από δηλητηρίαση παρουσιάζει συνήθως το μονοξείδιο του άνθρακα.
Οι περισσότερες βιομηχανίες εκρηκτικών, παράγουν τις εκρηκτικές ύλες με πλεόνασμα οξυγόνου. Εν τούτοις στην πράξη, κατά τις εκρήξεις, εκλύονται μικρές ποσότητες τοξικών αερίων. Το ποσοστό αυτό εξαρτάται από την αναλογία, στην οποία ευρίσκεται το οξυγόνο της εκρηκτικής ύλης ως προς τα οξειδωτικά συστατικά, καθώς επίσης και από τις εξωτερικές συνθήκες της εκρήξεως. Οι εξωτερικές συνθήκες αναφέρονται στον τρόπο πυροδοτήσεως και την κατάσταση των εκρηκτικών υλών. Ακόμη πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι κατά τις εκρήξεις, οι ποσότητες των εκλυόμενων αερίων μιας εκρηκτικής ύλης προσαυξάνονται και από τις ποσότητες των αερίων της πρωτογενούς εκρήξεως εκρηκτικής ύλης, η οποία χρησιμοποιείται για την γόμωση των μέσων εναύσεως (καψύλια, θρυαλλίδες).
Οι επιπτώσεις από την παρουσία CO και την υπερσυγκέντρωοη CO2 είναι ήδη γνωστές. Σε περίπτωση καύσεως εκρηκτικών υλών προκύπτουν ακόμη νιτρώδη αέρια (κυρίως NO και ΝΟ2). Μικρές συγκεντρώσεις των αερίων αυτών προκαλούν ενοχλήσεις στο λάρυγγα και βήχα, ενώ σε μεγαλύτερα ποσοστά μπορούν να προκαλέσουν ερεθισμό των αναπνευστικών οδών, ακολουθούμενο από βρογχίτιδα ή πνευμονία.
Ποσοστό 0,01 % ΝΟ2 προκαλεί επικίνδυνη κατάσταση, εφόσον εισπνευσθεί για λίγο χρόνο, ενώ ποσοστό 0,07 % είναι θανατηφόρο μετά μισή ώρα περίπου μέγιστη επιτρεπόμενη ποσότητα NO είναι της τάξης των 25 ppm και του ΝΟ2 5 ppm (αθροιστικά 0,06 %).
Τα αρχικά συμπτώματα δηλητηριάσεως του ατόμου από τα νιτρώδη αέρια δεν εκδηλώνονται αμέσως, ώστε τούτο να απομακρυνθεί εγκαίρως από τον επικίνδυνο χώρο, γιατί η επενέργεια τους είναι βραδεία. Εξ αιτίας της ιδιότητας αυτής τα νιτρώδη αέρια χαρακτηρίζονται ως "ύπουλα" αέρια και είναι πολύ επικίνδυνα.

Είδη εκρηκτικών υλικών

Μολονότι το κεφάλαιο αυτό ασχολείται με εμπορικά εκρηκτικά, θα εξεταστούν όμως μερικές από τις ομοιότητες και διαφορές μεταξύ των εμπορικών και στρατιωτικών υλικών. Τα περισσότερα στρατιωτικά εκρηκτικά υλικά έχουν μεγάλη δύναμη διασποράς και σχετικά υψηλές ταχύτητες πυροκρότησης. Τα στρατιωτικά εκρηκτικά, συχνά διατηρούνται αποθηκευμένα για μεγάλα χρονικά διαστήματα και γι' αυτό πρέπει να έχουν σταθερότητα. Αυτά τα εκρηκτικά πυροδοτούνται με σιγουριά, ακόμη και μετά από εναποθήκευση σε δυσμενείς συνθήκες.
Παρόλο που δεν υπάρχουν στην πραγματικότητα "ειδικά" στρατιωτικά εκρηκτικά υλικά, αφού τα περισσότερα είναι ισοδύναμα με τα μέσα ανατίναξης που χρησιμοποιούνται στις εμπορικές εργασίες, ο στρατιωτικός τομέας τα χρησιμοποιεί για διαφορετικούς στόχους σε ειδικές κατασκευές (π.χ. βλήματα, νάρκες). Πάντως ο στρατιωτικός τομέας χρησιμοποιεί και εκρηκτικά τύπου εμπορίου και μέσα ανατίναξης για εργασίες, όπως οδοποιίας, προετοιμασίες αεροδιαδρόμων και μεγάλη ποικιλία παρόμοιων εργασιών.
Όπως αναφέραμε ήδη, τα εμπορικά εκρηκτικά έχουν μεγάλο φάσμα ιδιοτήτων. Εκρηκτικά που χρησιμοποιούνται σε υπόγειες εργασίες, πρέπει να έχουν σχετικά καλά χαρακτηριστικά καπνού. Αυτό απαιτεί χημικές συστάσεις, που είναι πιο πολύ ισοζυγισμένες από πλευράς οξυγόνου και επομένως παράγουν μια
ελάχιστη ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα και οξειδίων του αζώτου. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα στρατιωτικά υλικά, όπως η ΤΝΤ και RDX, είναι αρκετά ελλιπή σε οξυγόνο και γι' αυτό παράγουν μεγάλες ποσότητες τοξικών αερίων. Οι δυναμίτες του εμπορίου συνήθως έχουν μια μάλλον καλή διάρκεια χρόνου αποθήκευσης, αλλά τα μέσα ανατίναξης συχνά χρησιμοποιούνται λίγο χρόνο μετά την παραγωγή τους, και τότε ο παράγοντας αποθήκευσης δεν είναι σοβαρός. Παρατεταμένη αποθήκευση των μέσων ανατίναξης μπορεί να επιφέρει σοβαρή φθορά, ιδιαίτερα σε καιρικές συνθήκες ζέστης και υγρασίας.
Τα εκρηκτικά υλικά μπορούμε να τα κατατάξουμε σε αρκετούς ειδικούς τύπους, ανάλογα με τις χαρακτηριστικές τους ιδιότητες Τα πιο κάτω είδη αναγνωρίζονται στη βιομηχανία και διαχωρίζονται κατάταξη μειουμένου κινδύνου, με την προϋπόθεση ότι λαμβάνονται οι ίδιες προφυλάξεις ασφαλείας.

α. Πρωτογενή εκρηκτικά μεγάλης ισχύος
Οι πρωτογενείς εκρηκτικές ύλες είναι ιδιαίτερα ισχυρές και επικίνδυνες γιατί εκρήγνυνται με απλή διέγερση (κρούση, τριβή ή φλόγα). Τυπικά εκρηκτικά του είδους είναι ο βροντώδης υδράργυρος [Hg(CNC)2], ο υδραζωτικός μόλυβδος [Pb(N3)2] και ο στυφνικός μόλυβδος. Επειδή είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά σαν στοιχεία έναρξης εκρήξεως (πυροκροτητές).

β. Δευτερεύοντα ή "απλά" εκρηκτικά υψηλής ισχύος
Οι "απλές" εκρηκτικές ύλες παρουσιάζουν μεγάλη καταστρεπτική ενέργεια και μεγάλη ευαισθησία. Είναι πολύ ισχυρότερα από τα πρωτογενή εκρηκτικά.

Χρησιμοποιούνται για στρατιωτικούς σκοπούς και έχουν σοβαρή χρήση σε εργασίες επαγγελματικών εκρήξεων. Όταν δεν ευρίσκονται σε ειδικούς χώρους ασφάλειας τα δευτερεύοντα εκρηκτικά μεγάλης ισχύος μπορούν να αναφλέγουν χωρίς πυροδότηση, αλλά δεν θα πρέπει κανείς ποτέ να προσπαθήσει να σβήσει μια πυρκαγιά σε αποθήκες εκρηκτικών υψηλής ισχύος.
Στα δευτερεύοντα εκρηκτικά μεγάλης ισχύος περιλαμβάνονται οι δυναμίτιδες (νιτρογλυκερίνη -νιτρογλυκόζη, τρινιτροτολουένιο-ΤΝΤ, δινιτροτολουένιο - DNT, τετρύλη, νιτροκυτταρίνη και πεντρίτης).

γ. Εκρηκτικά χαμηλής ισχύος ή προωθητικά
Χρησιμοποιούνται κυρίως για την προώθηση (π.χ βλημάτων, πυραύλων, κ.λπ.). Λειτουργούν περισσότερο με καύση και λιγότερο με εκπυρσοκρότηση, αν και μερικά προωθητικά είναι επιδεκτικά εκπυρσοκρότησης. Η μαύρη πυρίτιδα, ή άκαπνη πυρίτιδα και τα στερεά καύσιμα πυραύλων ανήκουν σ' αυτή την κατηγορία. Η πυρκαγιά είναι ο μεγαλύτερος κίνδυνος στη διακίνηση και χρήση των προωθητικών εκρηκτικών.

Εκρηκτικά μίγματα

Οι εκρηκτικές ύλες μιγμάτων αποτελούνται από ένα μίγμα ουσιών, από τις οποίες η μία προσλαμβάνει οξυγόνο (αρνητικό ισοζύγιο) και η άλλη δίνει οξυγόνο (θετικό ισοζύγιο). Η κάθε μία από αυτές χωριστά δεν είναι δυνατόν να εκραγεί. Στο ένα μέρος του μίγματος ανήκουν ως επί το πλείστον οι οργανικές ουσίες και η σκόνη μετάλλων, ενώ στο δεύτερο ανήκουν ανόργανες νιτρικές, χλωρικές και άλλες ενώσεις. Παράδειγμα των ανωτέρω εκρηκτικών υλών είναι οι πυρίτιδες και οι εκρηκτικές ύλες με βάσει το νιτρικό αμμώνιο, οι οποίες χαρακτηρίζονται και ως κονιώδεις εκρηκτικές ύλες.
Με την προσθήκη όμως μιας ή περισσοτέρων απλών εκρηκτικών υλών στο μίγμα τους προκύπτουν οι δυναμίτιδες, με βάση συνήθως την νιτρογλυκερίνη, οι οποίες ανάλογα με το ποσοστό της νιτρογλυκερίνης που περιέχουν, χαρακτηρίζονται ως πλαστικές ή ημιπλαστικές εκρηκτικές ύλες.
Με κατάλληλη σύνθεση του μίγματος επιτυγχάνεται αυξημένη ασφάλεια, σταθερότητα υγρασίας και ευνοϊκότερη τιμή των εκρηκτικών υλών.
Ανάλογα με την ταχύτητα εκρήξεως, οι εκρηκτικές ύλες μιγμάτων διακρίνονται σε βραδυδραστικές ή ασθενείς και σε διαρρηκτικές ή ισχυρές εκρηκτικές ύλες.
Οι βραδυδραστικές εκρηκτικές ύλες χαρακτηρίζονται από πολύ μικρή ταχύτητα εκρήξεως, αναπτύσσουν μικρές πιέσεις και η ενέργεια τους είναι βραδεία και σταδιακή (ωστική ενέργεια).
Στην ομάδα αυτή ανήκουν οι πυρίτιδες (μαύρη και άκαπνη πυρίτιδα) και οι διαρρηκτικές ή ισχυρές εκρηκτικές ύλες (δυναμίτιδες, αμμωνίτιδες, πετραμ-μωνίτιδες, τα πολτώδη μίγματα και οι εκρηκτικές ύλες ανθρακορυχείων).
• Η μαύρη πυρίτιδα αναφλέγεται ευκόλα με τριβή ή με κρούση και καίγεται με ζωηρή φλόγα. Η ταχύτητα καύσεως φθάνει τα 500 m/s και εξαρτάται από το μέγεθος των κόκκων. Συχνά περιέχει πρόσμιξη 4 ως 6% νιτρογλυκερίνη ή σκόνη αλουμινίου. Η ενέργεια της είναι βραδεία και ωστική.
Χρησιμοποιείται σε λατομεία μαρμάρου και για την κατασκευή θρυαλίδων.
Εξ αιτίας της υψηλής ευαισθησίας της πυρίτιδας στην φλόγα και τον σπινθήρα, πρέπει να δίδεται ιδιαίτερη προσοχή κατά την μεταφορά και την χρήση της. Το χαρτί περιτυλίγματος των φυσιγγιών πρέπει να είναι εμποτισμένο με παραφίνη (χρώμα σχεδόν καφέ). Η πυρίτις σε φυσίγγια πλεονεκτεί, διότι έχει μεγαλύτερη ενέργεια και η χρήση της είναι ευκολότερη και ασφαλέστερη. Τα προοϊόντα αποσυνθέσεως περιέχουν κυρίως 35% μονοξείδιο του άνθρακα, και 7% υδρόθειο. Η μαύρη πυρίτιδα είναι φθηνή, υγροσκοπική και έχει χρόνο ανα-φλέξεως περίπου 1 s.
• Η άκαπνη πυρίτιδα με βάση τη νιτροκυτταρίνη έχει θεωρητικά τριπλάσια ισχύ από την μαύρη πυρίτιδα. Κατά την καύση δίνει μόνο αέρια προϊόντα.
• Οι διαρρηκτικές ή ισχυρές εκρηκτικές ύλες παρουσιάζουν μεγάλη ταχύτητα εκρήξεως, χαρακτηρίζονται από υψηλές πιέσεις και η ενέργεια τους είναι αστραπιαία (διαρρηκτική ενέργεια). Επειδή εκρήγνυνται συνήθως μόνο με ισχυρή διέγερση, η οποία επιτυγχάνεται με έκρηξη μιας ποσότητας ισχυρής εκρηκτικής ύλης πρωτογενούς εκρήξεως, ονομάζονται και εκρηκτικές ύλες δευτερογενούς εκρήξεως.
Οι συνηθέστεροι τύποι των ισχυρών εκρηκτικών υλών δευτερογενούς εκρήξεως, που χρησιμοποιούνται κυρίως σε εξορύξεις πετρωμάτων, είναι οι δυναμίτιδες και οι αμμωνίτιδες.
Οι δυναμίτιδες διακρίνονται σε εκείνες που έχουν ενεργό βάση (μίγμα οξειδωτικών και δυναμένων να οξειδωθούν μέσων, που αποτελούνται από νιτρικό νάτριο, οργανική καύσιμη ύλη και θείο) και τις δυναμίτιδες με αδρανή βάση (αδρανή ανόργανη ουσία, π.χ. γη διατομών). Παρουσιάζουν (όλες οι δυναμίτιδες) μεγάλη αντοχή στο νερό και την υγρασία.
Οι αμμωνίτιδες περιέχουν ελάχιστη ποσότητα νιτρογλυκερίνης (2-6%). Έχουν σαν βάση το νιτρικό αμμώνιο. Χαρακτηρίζονται από μικρή ευαισθησία σε κρούση και τριβή και κατά συνέπεια είναι λιγότερο ακίνδυνες κατά την χρήση και την μεταφορά τους. Έχουν μικρή ταχύτητα εκρήξεως, η οποία κυμαίνεται μεταξύ 2000 και 4000 m/s, μεγάλο όγκο εκλυόμενων αερίων, μικρή ευφλεκτότητα και καλή σχετικά (ακίνδυνη) ποιότητα καπνού. Έχουν χαμηλή έως σχεδόν μέτρια ανθεκτικότητα στο νερό.
Η εκρηκτική ύλη ΑΝ - FO (πετραμμωνίτης) έχει μεγάλη χρήση τα τελευταία χρόνια στην τεχνική των εκρήξεων, γιατί παρουσιάζει αυξημένη ασφάλεια και χαμηλό κόστος. Είναι μια σχετικά αδρανής εκρηκτική ουσία, σε σύγκριση με τις δυναμίτιδες, οι οποίες έχουν ως βάση την νιτρογλυκερίνη. Είναι όμως πολύ εύφλεκτο υλικό όταν υποστεί έναυση και για τον λόγο αυτό πρέπει να λαμβάνεται κάθε μέτρο ασφαλείας για να αποκλείεται η έναυση της κατά τη διάρκεια της αποθηκεύσεως και κατά τη φάση προετοιμασίας της χρησιμοποιήσεως της. Είναι πολύ υγροσκοπικό εκρηκτικό και η απορρόφηση νερού όχι μόνο εξασθενεί (μέχρις αφλογιστίας) το μίγμα, αλλά και έχει σαν πιθανό αποτέλεσμα την έκλυση μεγάλου ποσοστού τοξικής ουσίας.

•Τα πολτώδη μίγματα (ή "ζελέ" ή slurries) χρησιμοποιούνται σε εργασίες που χρειάζονται εκρηκτικό υλικό ανθεκτικό στο νερό και όπου είναι επιθυμητές μεγάλες τιμές πυκνότητας, μεγαλύτερες από αυτές που μπορούν να επιτευχθούν με το "AN-FO". Οι απαιτήσεις αυτές οδήγησαν στην ανάπτυξη μιας κατηγορίας μέσων έκρηξης, που ονομάζονται "ζελέ νερού ή υγρά χυτηρίου". Το αζωτούχο αμμώνιο είναι συνήθως το βασικό οξειδωτικό υλικό αυτού του εκρηκτικού είδους, και μπορεί να ευαισθητοποιηθεί με μια ποικιλία υλικών, το κοινότερο από τα οποία είναι το αλουμίνιο σε μορφή σκόνης ή νιφάδων. Η προσθήκη ειδικών συστατικών, όπως αλουμίνιο βαφής, στο μίγμα, μπορεί να συντελέσει ώστε η σύνθεση να γίνει ευαίσθητη στο καψύλιο και συνεπώς να γίνει εκρηκτικό μεγάλης ισχύος, αντί για μέσο έκρηξης. Τα "ζελέ ύδατος" είναι αρκετά πιο ακριβά από το "ΑΝ - FO", αλλά τα χαρακτηριστικά τους ασφάλειας είναι γενικά πολύ καλά. Περίπου το 10% της αγοράς έχει κατακτηθεί από τα "ζελέ νερού".

Βιομηχανική παραγωγή εκρηκτικών υλικών

Τα εκρηκτικά υλικά παράγονται σε εργοστάσια και βιοτεχνίες, υπό την επίβλεψη ειδικευμένου προσωπικού. Η πιθανότητα σοβαρών ατυχημάτων σ'αυτές τις μονάδες είναι ιδιαίτερα υψηλή. Η πυρκαγιά είναι μια βασική και αρκετά συνήθης αιτία τέτοιων ατυχημάτων.
Ο προσεκτικός σχεδιασμός της παραγωγικής ροής και η σωστή χωροθέτηση των πρώτων υλών, των εργαστηρίων και των αποθηκευτικών χώρων, είναι η αφετηρία για να περιορισθούν οι κίνδυνοι σε λογικά όρια.
Μια σειρά από αυστηρούς περιορισμούς (όπως π.χ. πλήρης απαγόρευση του καπνίσματος στους χώρους εργασίας και αποθηκεύσεως) και η χρησιμοποίηση κατάλληλων μηχανημάτων (που δεν παράγουν π.χ. σπινθήρες ή δεν προϋποθέτουν γυμνή φλόγα) είναι το δεύτερο βήμα. Ακόμα, η ανάγκη να περιοριστεί στο ελάχιστο η πιθανότητα έκρηξης πυρκαγιάς και η ευκολία που μας παρέχουν τα μέσα ανατίναξης, έχουν συντελέσει να αναπτυχθεί η τάση δημιουργίας ανεξάρτητων εγκαταστάσεων επεξεργασίας των εκρηκτικών, κοντά σε μεγάλες περιοχές εξόρυξης ορυκτών. Το προσωπικό των σχετικών παραγωγικών μονάδων θα πρέπει να φέρει ειδικές στολές και υποδήματα, που δεν θα προκαλούν τη δημιουργία στατικού ηλεκτρισμού ή σπινθήρων.
Η προσεκτική χωροθέτηση των μηχανημάτων και των άλλων μέσων είναι ένας παράγοντας μείωσης των κινδύνων πυρκαγιάς. Γενικότερα, θα πρέπει να προβλέπονται μέσα και μέτρα ασφάλειας από τη φάση της μελέτης ενός τέτοιου εργοστασίου. Είναι βέβαια απαραίτητο να εγκαθίστανται αυτόματα ή ημιαυτόματα συστήματα ανίχνευσης και καταστολής πυρκαγιάς, μηχανήματα ικανά να εξασφαλίσουν επαρκεί εξαερισμό των διαφόρων χώρων παραγωγής και όλες οι ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις να είναι στεγανού τύπου. Επιπλέον πρέπει να υπάρχει πυκνό δίκτυο, με δυνατότητα παροχής άφθονου νερού ή μεγάλες υδατοδεξαμενές, αντλίες κ.λπ.

Μεταφορά εκρηκτικών υλικών

Η μεταφορά των εκρηκτικών υλικών υπόκειται σε αυστηρούς περιορισμούς που αναφέρονται στα μεταφορικά μέσα, τις επιτρεπόμενες διαδρομές και τη διαδικασία προστασίας. Ενδιαφέροντες και λεπτομερείς κανονισμούς για τη μεταφορά εκρηκτικών υλών έχει εκδώσει το Υπ. Μεταφορών των ΗΠΑ, το οποίο και έχει συντάξει κατάλογο ορισμένων πολύ επικίνδυνων εκρηκτικών, των οποίων έχει απαγορευθεί η μεταφορά. Σαν τέτοια αναφέρονται ενδεικτικά η υγρή νιτρογλυκερίνη, ο δυναμίτης (όταν περιέχει πάνω από 60% υγρό εκρηκτικό συστατικό), η νιτροσελουλόζη σε ορισμένες συνθέσεις της, εκρηκτικά που περιέχουν άλας αμμωνίου και χλωρικό άλας και άλλα εκρηκτικά υλικά.
Τα περισσότερα εμπορικά εκρηκτικά υλικά μεταφέρονται από τους εθνικούς δρόμους με φορτηγά. Τα στρατιωτικά εκρηκτικά συνήθως μεταφέρονται σιδηροδρομικώς και κατά ένα ποσοστό με φορτηγά. Η πυρκαγιά είναι η πιο συνηθισμένη αιτία ατυχημάτων κατά την μεταφορά και το πιο πιθανό σημείο έναρξης πυρκαγιάς κατά την μεταφορά με φορτηγά είναι τα ελαστικά. Οι πυρκαγιές των ελαστικών είναι αρκετά συχνές και αντιπροσωπεύουν ένα κίνδυνο, ο οποίος είναι δύσκολο να ελεγχθεί, γιατί ο οδηγός του αυτοκινήτου συχνά δεν αντιλαμβάνεται την πυρκαγιά, παρά μόνο όταν προχωρήσει αρκετά.
Οι πυροκροτητές δεν πρέπει να φορτώνονται απευθείας σ' ένα φορτηγό, το οποίο μεταφέρει ισχυρά εκρηκτικά ή μέσα ανατίναξης. Το Ινστιτούτο Κατασκευαστών Εκρηκτικών των ΗΠΑ έκανε δοκιμές που έδειξαν, ότι η μεταφορά πυροκροτητών σ' ένα ξεχωριστό διαμέρισμα του φορτηγού μπορεί να γίνει με ανεκτή ασφάλεια.
Το ασφαλέστερο μεταφορικό μέσο θεωρείται το τρένο, γιατί μειώνει τους
κινδύνους έκρηξης πυρκαγιάς, αλλά και σε μια εκδήλωση φωτιάς δε θα υπάρχουν πολλά άτομα, που από περιέργεια θα πλησιάσουν και θα εκτεθούν στον κίνδυνο μιας έκρηξης. Αντίθετα η μεταφορά δια μέσου των εθνικών οδών με φορτηγά, επαυξάνει αυτούς τους κινδύνους.
Το Υπ. Μεταφορών των ΗΠΑ κατατάσσει τα εκρηκτικά υλικά του εμπορίου, σε  τρείς κατηγορίες (Α', Β' και Γ) για να καθορίσει τους όρους ασφάλειας κατά τις μεταφορές τους. Η βιομηχανία γενικά έχει αποδεχθεί αυτό το σύστημα κατάταξης, γιατί ανταποκρίνεται περίπου στο βαθμό επικινδυνότητας τους κατά τη διακίνηση, στιβασία και μεταφορά. Οι κατηγορίες Α', Β' και Γ χαρακτηρίζουν τα εκρηκτικά υλικά αναφέροντας τα κατά σειρά μείωσης της ευαισθησίας τους.
Εκρηκτικά κατηγορίας Α': Τα εκρηκτικά αυτής της κατηγορίας ενέχουν το μέγιστο κίνδυνο εκπυρσοκρότησης. Η κατηγορία Α' περιλαμβάνει το δυναμίτη, μη ευαισθητοποιημένη νιτρογλυκερίνη, μαύρη πυρίτιδα, καψύλια έκρηξης, εμπύρια πυροδότησης και ορισμένα άκαπνα προωθητικά.
Εκρηκτικά κατηγορίας Β': Τα εκρηκτικά αυτής της κατηγορίας ενέχουν μεγάλο κίνδυνο ανάφλεξης και περιλαμβάνουν τα περισσότερα προωθητικά υλικά. Θεωρούνται όμως λιγότερο επικίνδυνα από τα εκρηκτικά της κατηγορίας Α'.
Εκρηκτικά κατηγορίας Γ: Περιλαμβάνονται βιομηχανοποιημένα αντικείμενα, τα οποία περιέχουν περιορισμένες ποσότητες εκρηκτικών κατηγορίας Α' και Β', σαν ένα από τα συστατικά τους. Η κατηγορία Γ' περιλαμβάνει υλικά, όπως καλώδια πυροδότησης, εκρηκτικούς ήλους κλπ. Τα εκρηκτικά της κατηγορίας Γ' δεν εκπυρσοκροτούν ομαδικά σε συνθήκες πυρκαγιάς.
Τα μέσα ανατίναξης, αν και είναι εκρηκτικά υλικά, δεν περιλαμβάνονται στο παραπάνω σύστημα κατάταξης. Γενικά θεωρούνται ασφαλέστερα από τα εκρηκτικά των κατηγοριών Α', Β' και Γ', αφού ακόμα και αν αναφλέγουν κανονικά λειτουργούν παρόμοια με τα εκρηκτικά κατηγορίας Α'.
Επειδή δεν είναι ευαίσθητα στο καψύλιο, απαιτούν την ύπαρξη ισχυρού εμπυρίου, που να έχει γόμωση ένα εκρηκτικό υλικό της κατηγορίας Α'. Γενικά, τα μέσα ανατίναξης καίγονται χωρίς να προκαλούν εκπυρσοκρότηση.
Τα εκρηκτικά που αποτελούνται από δύο ομάδες συστατικών υλικών, έχουν δύο προσυσκευασμένα χημικά είδη, (οξειδωτικές ουσίες και αναφλέξιμαιιγρά ή στερεά), που το κάθ'ένα μόνο του δεν κατατάσσεται στα εκρηκτικά. Όταν όμως συνδυαστούν, το μίγμα κατατάσσεται στα εκρηκτικά και επομένως αποθηκεύεται, μεταφέρεται και διακινείται σαν εκρηκτικό.

Αποθήκευση εκρηκτικών υλικών

Κύριος αντικειμενικός σκοπός της αποθήκευσης των μη εκρηκτικών βιομηχανικών υλικών, είναι η προστασία τους από το περιβάλλον. Όμως για τα εκρηκτικά υλικά πρέπει να λαμβάνονται πολύ αυξημένα μέτρα ασφάλειας, για να προστατεύονται οι εργαζόμενοι σ' αυτές τις εγκαταστάσεις και το κοινό που βρίσκεται στην περιοχή μιας τέτοιας αποθήκης. Επειδή τα περισσότερα εκρηκτικά υλικά του εμπορίου χρησιμοποιούνται από βιομηχανίες, θα πρέπει να ενδιαφέρονται ιδιαίτερα στο να εκπαιδεύσουν τους υπαλλήλους τους, για να εξασφαλίσουν τη μεγαλύτερη δυνατή ασφάλεια.
Οι εργαζόμενοι σε βιομηχανίες παραγωγής εκρηκτικών, συνήθως έχουν πλήρη συναίσθηση των κινδύνων της εργασίας τους και η ασφάλεια αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του έργου τους. Όμως υπάλληλοι βιομηχανιών που χρησιμοποιούν εκρηκτικά (ορυχεία κλπ.) είναι λιγότερο ενημερωμένοι στις προφυλάξεις που απαιτούνται, για να εξασφαλιστεί ένας ικανοποιητικός βαθμός ασφάλειας.
Οι αποθήκες εκρηκτικών, μόνιμες ή κινητές, θα πρέπει να είναι απρόσβλητες από βλήμα, πυρκαγιά, κλοπή, δολιοφθορά και καιρικά φαινόμενα (πτώση κεραυνού κλπ.).
Σχετικά με την αποθήκευση εκρηκτικών, οι υπηρεσίες πυροπροστασίας των ΗΠΑ έχουν διαμορφώσει ειδικό κατάλογο, στον οποίο αναφέρονται οι αποστάσεις που πρέπει να χωρίζουν τα διάφορα εκρηκτικά, ανάλογα με το είδος, την ποσότητα τους κλπ.

Καταπολέμηση πυρκαγιάς σε εκρηκτικά υλικά

Πολλά ατυχήματα έχουν συμβεί από προσπάθειες να κατασβησθεί μια πυρκαγιά σε εκρηκτικά υλικά. Μια πυρκαγιά, εκεί όπου υπάρχουν ποσότητες εκρηκτικών των κατηγοριών Α', Β', ή Γ', μπορεί να καταπολεμηθεί μέχρι ενός σημείου σχετικής ασφάλειας.
Όμως δεν μπορεί να γίνει προσπάθεια κατάσβεσης πυρκαγιάς από τη στιγμή που θα εξαπλωθεί αυτή στα εκρηκτικά υλικά. Η μόνη ασφαλής ενέργεια σ'αυτές τις συνθήκες είναι η εκκένωση της περιοχής που περιβάλλει το χώρο της πυρκαγιάς εκρηκτικών. Αν υπάρχουν μικρές ποσότητες εκρηκτικών θα πρέπει να μεταφερθούν σε απόσταση ασφάλειας από τον τόπο της φωτιάς και να ληφθούν μέτρα προστασίας από διάφορες πηγές ανάφλεξης.
Πυρκαγιά σε μέσα ανατίναξης, στο αρχικό στάδιο της, μπορεί να σβήσει με άφθονη ποσότητα νερού. Το νερό επιδρά στον υποβιβασμό της θερμοκρασίας των υλικών κάτω του σημείου ανάφλεξης. Όταν η φωτιά προχωρήσει πολύ, τότε η μόνη ασφαλής μέθοδος είναι να εγκαταλειφθούν οι προσπάθειες κατάσβεσης και να εκκενωθεί η περιοχή, γιατί μπορεί να γίνει έκρηξη.
Όταν η φωτιά έχει προχωρήσει σε υλικά ανατίναξης και υπάρχει κίνδυνος έκρηξης, θα πρέπει η κατάσβεση να γίνεται από μεγάλη απόσταση, με τηλεκατευθυνόμενα συστήματα εκτόξευσης νερού σε μεγάλες ποσότητες.