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EXPLOSIVOS E PROPELENTES
Embora tenham contribuído bastante para a destruição de vidas humanas, os explosivos possibilitaram também a execução de grandes obras de engenharia, que seriam física, ou economicamente, impossíveis sem a utilização destes agentes. Projetos de engenharia como a ponte Rio-Niterói, o túnel dois irmãos ou a hidrelétrica de Itaipú levariam centenas de anos para serem concluídos se o trabalho tivesse usado apenas a força braçal dos trabalhadores. Os explosivos incluem-se entre os mais poderosos serventes da humanidade. Suas aplicações são as mais diversas indo desde obras de engenharia e todos os tipos de minerações até aplicações industriais como no uso de rebites explosivos na restauração de freios de caminhões ou construção de aeronaves e o uso de explosivos submersos para moldar metais. Sem falar, é claro, na aplicação dos explosivos para fins militares. Uma mistura explosiva, conhecida pelos chineses há muitos séculos, é a mistura de enxofre, carvão e salitre, a pólvora negra; seu emprego, como propelente de mísseis, foi demonstrado pouco depois do ano 1300. As descobertas da nitroglicerina e da nitrocelulose, pouco antes de 1850 e, logo depois, as invenções das dinamites e da espoleta de fulminato de mercúrio foram eventos marcantes da era dos alto-explosivos. Durante anos, desenvolveram-se produtos de qualidade superior, como a pólvora sem fumaça, feita pela primeira vez em 1867. Os explosivos atômicos foram detonados pela primeira vez em 1945, marcando o início de um terceiro estágio na história dos explosivos. Hoje em dia, a demanda de explosivos mais poderosos para os modernos programas espaciais, serve de estímulo contínuo aos engenheiros químicos. Em tempos de paz é grande a quantidade consumida de explosivos industriais. Em tempos de guerra, as quantidades são imensas; Entre janeiro de 1940 e o dia da vitória sobre o Japão na segunda guerra mundial (02 de setembro de 1945), por exemplo, foram fabricados, nos Estados Unidos, aproximadamente 25 bilhões de quilogramas. Na década de 1960-1970, as vendas passaram de 490 para 1085 milhões de Kg/ano.
- Definições
1 – Explosivos → São substâncias ou misturas capazes de se transformar quimicamente em gases (sofrer combustão) com extraordinária rapidez e com desenvolvimento de calor, produzindo elevadas pressões e considerável trabalho devido à ação do calor liberado sobre os gases produzidos ou adjacentes. Para ser considerado um explosivo o composto tem que ter uma instabilidade natural que pode ser acionada por chama, choque, atrito ou calor. Os explosivos diferem muito quanto à sensibilidade e à potência. Tem uma maior importância industrial ou militar os de natureza insensível, que podem ser controlados e tem um elevado conteúdo energético. Existem três tipos fundamentais de explosivos, os mecânicos, os atômicos e os químicos; o objetivo primordial desta apostila é o estudo dos explosivos químicos.
2 – Explosão → Violento arrebentamento ou expansão resultante de uma grande pressão, que pode ser causado pela transformação de um explosivo por detonação, deflagração ou outra súbita liberação de pressão como a contida em um vaso de pressão.
3 – Detonação → É o fenômeno no qual uma onda de choque auto sustentada, de alta energia, percorre o corpo de um explosivo causando a sua transformação em produtos mais estáveis com a liberação de grande quantidade de calor. Esta onda de choque ou zona de
choque, da ordem de 10-5cm, causa um pico de pressão, e um conseqüente pico de temperatura, que ocasiona a quebra das ligações das moléculas. Seguindo esta zona de choque vem a zona de reação química, que é da ordem de 0,1 cm a 1,0 cm, na qual iniciam- se as reações químicas e atinge-se o máximo de pressão, densidade e temperatura. Após esta zona de detonação segue-se a expansão dos produtos gerados e a liberação de calor (Figura 01). As velocidades de detonação variam aproximadamente entre 1.000 m/s e 8. m/s. É um fenômeno característico dos chamados altos explosivos.
Figura 01 – Representação de uma detonação
4 – Deflagração → É a auto combustão de um corpo, que pode estar em qualquer estado físico e que contém em sua composição combustível e comburente intimamente misturados em proporção adequada. Ocorre na direção normal à superfície, por camadas, devido à transferência de calor da zona de chama que se encontra na fase gasosa adjacente à superfície. Pode ocorrer a velocidades controladas que variam de uns poucos centímetros por minuto até aproximadamente 400 m/s. É um fenômeno de superfície e é característico dos chamados baixo explosivos.
iinniicciiaaddoorr ((ddeettoonnaaddoorr))
e exxpplloossiivvoo aanntteess ddaa ddeettoonnaaççããoo
oonnddaa ddee cchhooqquuee pprrooppaaggaannddoo--ssee eemm ttooddaass aass ddiirreeççõõeess
iinniicciiaaddoorr ( (ddeettoonnaaddoorr)) ddeettoonnaannddoo
zzoonnaa ddee ddeettoonnaaççããoo
zzoonnaa ddee rreeaaççããoo qquuíímmiiccaa oonnddaa ddee cchhooqquuee oouu zzoonnaa ddee cchhooqquuee eexxpplloossiivvoo nnããoo ddeettoonnaaddoo ((iinnaalltteerraaddoo))
p prroodduuttooss ddee ddeettoonnaaççããoo ((eemm eexxppaannssããoo))
O que caracteriza o explosóforo é o baixo calor de formação de suas ligações, estando eles sempre propensos a se decompor com um pequeno impulso.
2- Classificação quanto à aplicação prática (ou de Monroe)
Monroe classificou os explosivos químicos, de acordo com a sua aplicação prática e suas propriedades, em alto e baixo explosivos, sendo que os alto explosivos podem ser subclassificados em alto explosivos primários e alto explosivos secundários.
-Alto explosivos primários ou iniciadores → São explosivos que tem por finalidade provocar a transformação de outros explosivos. Sua transformação única é a detonação e o impulso inicial exigido é a chama ou o choque. São materiais muito sensíveis, que podem explodir sob a ação do fogo ou pelo impacto de um golpe. São muito perigosos de manusear e são usados em quantidades comparativamente pequenas para iniciar a explosão de quantidades maiores de explosivos menos sensíveis. Os explosivos iniciadores são usados em geral em espoletas, detonadores e espoletas de percussão. Usualmente são sais inorgânicos, enquanto os alto explosivos secundários, e muitos propelentes convencionais são, em grande parte, materiais orgânicos. Ex: fulminato de mercúrio, estifinato de chumbo (trinitroresorcinato de chumbo), diazo-dinitrofenol, tiazeno, HMTD (Hexametilenotriperoxidodiamina) e azida de chumbo. Os iniciadores apresentam brisância e velocidade de detonação mais baixas que os explosivos aos quais iniciam. São também menos estáveis que os explosivos não iniciadores.
-Eficiência de alguns iniciadores para iniciar explosivos menos sensíveis (em gramas).
Iniciador Alto explosivo secundário Tetril Trotil Picrato de amônio Azida de chumbo 0,10 0,26 ñ Fulminato de mercúrio 0,19 0,24 ñ Diazo-dinitrofenol 0,12 0,15 0,
- Alto explosivos secundários ou explosivos de ruptura → São os destinados à produção de um trabalho de destruição pela ação da força viva dos gases produzidos em sua transformação. Para sua completa iniciação exigem a onda de detonação de um outro explosivo passível de ser detonado por chama ou choque. A sua transformação é a detonação. Os alto explosivos secundários são materiais bastante insensíveis ao choque mecânico e à chama, mas explodem com grande violência, quando ativados por um choque explosivo, como o que se provoca com a detonação de pequena quantidade de explosivo iniciador posto em contato com o alto explosivo. O que faz uma substância ser explosiva é a grande taxa de liberação de energia e não a energia total libertada. (A nitroglicerina por exemplo, tem apenas um oitavo da energia da gasolina). Por outro lado, a maioria dos alto- explosivos queima simplesmente, quando é inflamada em ambiente aberto e não sofre impacto detonante. Ex. Nitropenta, Trotil, Tetril, Hexogênio, Nitroglicerina, Dinamite,
TNT (Trinitrotolueno), PETN, RDX, picrato de amônio, ácido pícrico, DNT (dinitrotolueno).
- Propelentes ou baixo explosivos → São aqueles que tem por finalidade a produção de um efeito balístico. A sua transformação normal é a deflagração e o impulso inicial que exige é a chama. Apresentam como característica importante uma velocidade de transformação regular. Os baixo explosivos, ou propelentes, são diferentes dos alto explosivos no modo de decomposição; simplesmente queimam ou deflagram. A deflagração é um fenômeno que não avança pela massa do material, mas ocorre em camadas paralelas à superfície. Tem velocidade muito lenta, do ponto de vista relativo, por isso, a ação dos baixo explosivos é menos destrutiva. Esses explosivos liberam grandes volumes de gás de combustão de maneira definida e controlável. Ex: Pólvoras mecânicas (pólvora negra), pólvora sem fumaça (nitrato de celulose coloidal), algodão pólvora, peróxido de hidrogênio, gasolina.
3- Classificação quanto à combustão
Quanto a sua combustão os explosivos se classificam em:
- Explosivos de combustão completa → Queimam até CO 2 e H 2 O e, em alguns casos, O 2. - Explosivos de combustão incompleta → Queimam de forma incompleta gerando CO como subproduto.
Quando O ≥ 2C + H/2 → O explosivo é combustão completa Quando O < 2C + H/2 → O explosivo é de combustão incompleta
Ex. A nitroglicerina (fórmula elementar C 3 H 5 O 9 N 3 ) é um explosivo de combustão completa?
C =3, O = 9, H = 5 2C + H/2 = 2(3) + 5/2 = 8, O = 9 Como 9 > 8,5 podemos afirmar que a nitroglicerina é um explosivo de combustão completa.
-Propriedades dos explosivos
Visando comparar os explosivos para um emprego conveniente, os ensaios padronizados mais importantes são os que se empregam para determinar a sensibilidade, a sensibilidade à iniciação, a brisância, o efeito útil, a influência ou simpatia e a velocidade de detonação dos explosivos. Antes da avaliação do seu emprego em objetivos industriais ou militares, é preciso efetuar ensaios adicionais de volatilidade, de solubilidade, de densidade, de higroscopia, de compatibilidade com outros materiais e de resistência à hidrólise, no caso de o explosivo passar satisfatoriamente pelos primeiros ensaios. São também levados em consideração o custo de fabricação e a toxidez das substâncias.
- Sensibilidade à iniciação Verifica-se esta propriedade determinando a quantidade mínima de um explosivo capaz de iniciar 0,4 g do explosivo sob teste (Figura 03). Quanto menor a quantidade de explosivo necessária para iniciar um dado explosivo, maior será a sensibilidade desse explosivo à iniciação.
a →→→→ explosivo em teste iniciável por chama - explosivo iniciador não requerido. b →→→→ explosivo em teste não iniciável por chama - explosivo iniciador requerido (iniciável por chama)****. c →→→→ explosivo em teste ( explosivo insensível ) não iniciável por chama e não iniciável por explosivo iniciador - explosivo iniciador e reforçador (booster) requeridos.
Figura 03 – Teste de sensibilidade à iniciação
- A brisância , ou capacidade de um explosivo fragmentar o recipiente que o encerra, pode ser medida pela explosão de uma pequena quantidade do explosivo sob teste numa bomba de areia (Figura 04), que é um vaso de paredes resistentes cheio de areia grossa padronizada, que é esmagada pela explosão. Mediante peneiração da areia esmagada se determina a granulometria da areia após a explosão e, daí, a força explosiva do explosivo. Também pode ser feito o teste de fragmentação de granadas (Figura 05) no qual uma granada é detonada dentro de uma caixa de areia e depois se classifica os fragmentos da mesma gerados na explosão. A brisância, possivelmente, é uma combinação de potência e velocidade de detonação.
CC CC
A A
CC
AA
BB
aa^ bb^ cc
Figura 04 – Teste da bomba de areia
Figura 05 – Teste de fragmentação de granadas
- Influência ou simpatia é a maior distância em que a detonação de um explosivo provocará a detonação de uma outra carga (Gap test). Quando um explosivo tem sua detonação provocada pela onda de choque gerada pela detonação de um outro explosivo próximo a ele, temos uma detonação por influência ou por simpatia. Quanto maior a distância em que a detonação de um explosivo provoca a detonação de outro, maior a simpatia do segundo explosivo pelo primeiro.
- Velocidade de detonação é a velocidade em que ocorre a detonação de um explosivo. Pode ser medida através do teste D’Autriche (Figura 07) em que um cordel detonante de comprimento “l” e velocidade de detonação conhecida é fixado sobre uma placa de chumbo e tem suas extremidades conectadas a espoletas posicionadas em dois pontos do explosivo teste separados pela distância “L”. Em uma das extremidades do explosivo teste é conectada uma espoleta que, ao ser iniciada, dá origem a uma onda de choque, que se propaga pelo corpo do explosivo iniciando, sequencialmetne, as espoletas do cordel detonante, dando origem, assim, a duas ondas de choque no cordel com sentidos de propagação opostos. Essas ondas de choque se encontrarão em um ponto qualquer da placa de chumbo a uma distância “a” do ponto “l/2”. Após a detonação calcula-se à distância “a” e, a partir deste valor, se calcula a velocidade de detonação do explosivo teste. A velocidade de detonação é uma medida importante para a determinação do funcionamento e performance de um explosivo e depende do tamanho da partícula, da composição, da massa específica, do grau de confinamento e do diâmetro do explosivo.
Figura 07 – Ilustração do teste D’Autriche
3d l/
risco inicial sobre a placa de chumbo
cordel detonante de comprimento “l”
espoleta
espoletas
explosivo em teste
placa de chumbo
L
d
Sentido de propagação da onda de choque
Encontro entre as ondas de choque
Corte na placa provocad o pelo encontro das ondas de choque.
a
Dedução:
Na figura 07:
V → Velocidade do cordel; v → Velocidade de detonação do explosivo teste. L → Distância entre as espoletas no corpo do explosivo; l → Comprimento do cordel; a → Distância entre o risco inicial sobre a placa de chumbo (l/2) e o ponto de encontro das ondas de choque.
Temos da mecâmica que:
x (distância) = v (velocidade).t (tempo) → t = (x/v)
Tempo que a primeira onda de choque do cordel leva até o ponto de encontro (t 1 ):
t 1 = (l/2).(1/v) + a./v
Tempo que a segunda onda de choque do cordel leva até o ponto de encontro (t 2 ):
t 2 = L/V + (l/2).(1/v) - a./v
Como t 1 = t 2 :
(l/2).(1/v) + a./v = L/V + (l/2).(1/v) - a./v
Portanto:
a/v = L/V – a/v → L/V = 2 a/v → V = (L.v)/(2.a)
Além das propriedades descritas acima, também são importantes:
a)Calor de explosão; b)Potencial → Trabalho que ele realiza; c)Volume gasoso → Volume de gás produzido na explosão; d)Temperatura de explosão; e)Covolume → Menor volume que os gases de detonação podem ocupar; f)Força ou energia específica; g)Pressão de detonação; h)Densidade; i)Balanço de oxigênio → BO
Os propelentes militares podem ser classificados como pólvoras coloidais e composites.
-Pólvoras coloidais
As pólvoras coloidais, amplamente utilizadas como propelentes para canhões, obuseiros e armas portáteis, podem ser de base simples, de base dupla ou de base tríplice. A pólvora de base simples (BS) tem a nitrocelulose como base ativa (substância responsável pela energia do propelente) enquanto que a de base dupla (BD) tem nitrocelulose e nitroglicerina como bases ativas. Já a pólvora de base triplice é uma mistura de nitrocelulose, nitroguanidina e nitroglicerina como bases ativas. A pólvora coloidal BS é empregada como propelente em armas protáteis e obuseiros, A BD é empregada em canhões, obuseiros, morteiros, minição 9 mm e foguetes, enquanto que a BT é empregada em canhões de grande cadência de tiro. Além das bases ativas as pólvoras coloidais têm os seguintes constituintes em suas composições:
1-Estabilizantes – São substâncias que, adicionadas às pólvoras, reagem com o NO 2 (“vapores nitrosos”) e com radicais livres gerados pela decomposição espontânea da NC, assegurando-lhe uma vida mais longa (ex. difenilamina (DPA), dietil difenil uréia (centralite I), dimetil difenil uréia (centralite II), 2-nitro difenilamina (2NDPA); 2- Plastificantes – São substâncias que adicionadas à pólvora vão lhe garantir uma certa característica plástica; contribuem como gelatinizantes (Ex: dimetil ftalato, dietil ftalato, dibutil ftalato (PALATINOL-C), dioctil ftalato, triacetato de glicerina (triacetina)); 3 - Auxiliares de gelatinização ão as substâncias que destroem a estrutura fibrosa da nitrocelulose transformando-a em uma estrutura gelatinosa. (Ex: éter, acetona, éter-álcool, acetona-álcool, nitroglicerina); 4 -Auxiliares de oxidação → São substâncias que auxiliam a combustão completa (Ex: nitrato de potássio e sulfato de potássio, que diminuem a chama da boca da arma devido ao potássio, perclorato de amônio, AC-5 (carbonato de chumbo - 35%, carbonato de cálcio - 35% e sulfato de potássio - 30%); 5 - Substâncias que facilitam o trabalhamento → Grafite - deixa a superfície lisa, facilita o carregamento e escoa eletricidade estática. É usada em pólvoras de pequeno tamanho; Estearina (triestearato de glicerina) - deixa a pólvora lisa facilitando a laminação; 6 - Aditivos mecânicos →•São substâncias que conferem características mecânicas desejáveis à pólvora como os enegrecedores de pólvora que armazenam energia e dão rigidez. Ex. Carbon black para propelentes para foguetes e DPA para pólvoras de armas portáteis e de canhões; 7 - Modificadores balísticos → •São substâncias que reduzem a pressão inicial, mantém constante a pressão durante a combustão e influem no rendimento da combustão. (Ex: cromato de cobre, cromito de cobre, salicilato de cobre, salicilato de chumbo e estearato de chumbo; 8 - Agentes de cobertura → São substâncias de queima lenta que revestem os grãos de pólvora de armas, para que estes queimem mais lentamente;
no início e mais rapidamente no final, de modo a diminuir a pressão máxima e homogeneizar a pressão na câmara da arma (Ex. dinitrotolueno (DNT), metacrilato de metila, centralite, palatinol; 9 – Inibidores •são substâncias de queima difícil que revestem um grão de pólvora, para que a superfície protegida não queime (Ex. acetato de celulose e etil celulose).
- Composites
Composite é um sistema de propelente sólido compreendendo duas ou mais fases sólidas intimamente misturadas como na pólvora negra cujas fases compõem uma mistura de três componentes pulverizados (carvão enxofre e salitre). Nas demais composites, uma destas fases forma uma matriz ou ligante onde as outras fases encontram-se dispersas. 1 - Pólvora negra
A pólvora negra (KNO3 = 75 %; C = 15 %; S = 10 %) é geralmente empregada para: -Iniciação das pólvoras em geral (escorva); -Estopins; -Cargas de salva; -Artifícios pirotécnicos; -Cargas fumígenas; -Pólvora de mina (tem baixa brisância) -Carga de depotagem. A fabricação da pólvora negra segue as seguintes etapas:
1.Preparo dos ingredientes (moagem e peneiragem) 2.Misturação 2.a - Misturação preliminar → Tem o objetivo de fazer o binário (C + S). É feita em moinhos de bola de bronze; 2.b Misturação final → Tem o objetivo de fazer o ternário (= binário + KNO 3 ). É feita em moinhos de bola de madeira. Obs: Na formação do ternário se joga 5 % de H 2 O para reduzir o risco de incêndio. 3.Prensagem → para aglutinar o pó; 4.Granulagem (triturador); 5.Acabamento → O acabamento envolve mais 5 etapas: 5.a → Secagem para tirar a água; 5.b → Alisamento para quebrar os pontos gerados na trituração; 5.c → Grafitagem para tornar lisa a superfície da pólvora, facilitar o carregamento e facilitar o escoamento da eletricidade estática 5.d → Peneiramento para separar o póde pólvora do de grafite; 5.e → Homogeneização Mistura de diferentes lotes de pólvora.
2 - Tetril [2,4,6 – Trinitrofenilmetilnitroamina, C 6 H 2 (NO 2 ) 3 NCH 3 NO 2 ]
É utilizado principalmente como carga básica em espoletas de detonação, como explosivo reforçador em bombas de alto-explosivos e como componente de explosivos binários. Prepara-se, em geral, pela ação de mistura sulfonítrica sobre dimetilamina, numa nitração em múltiplas etapas (Figura 11).
N
H 3 C CH 3
+ 2HNO 3 + H 2 SO 4 + 2H 2 O
N
H 3 C CH 3
NO 2
NO 2
N
H 3 C CH 3
NO 2
NO 2
+ 8HNO 3 + H 2 SO 4 + 6NO 2 + CO 2 + 2H 2 O
N
H 3 C CH 3
NO 2
NO 2
O 2 N
Tetril Figura 11 – Reação de formação do tetril
O tetril também pode ser preparado pela alquilação do 2, 4 – dinitroclorobenzeno com metilamina, seguida pela nitração. O tetril é um alto explosivo extremamente poderoso, com grande poder de ruptura porém está caindo em desuso por ser muito venenoso.
3 - Ácido pícrico (2,4,6 – trinitrofenol)
Não se fabrica pela nitração direta do fenol, em virtude de se formarem muitos subprodutos. É obtido pela nitração de fenolsulfonatos com mistura sulfonítrica.
OH
O 2 N NO 2
NO 2
Ácido pícrico
4 - Explosivo D, ou picrato de amônio.
É feito pela neutralização de soluções aquosas quentes de ácido pícrico pela amônia aquosa. É usado em bombas perfurantes de blindagens graças à insensibilidade aos choques mecânicos (É o explosivo mais insensível que se conhece).
O
NO 2
NO 2
NO 2
NH 4
Picrato de amônio
5 - PETN, Tetranitrato de pentaeritritol [C(CH 2 ONO 2 ) 4 ]
É um dos alto-explosivos militares mais brisantes e mais sensíveis. É dessensibilizado pela adição de TNT ou pela adição de cera, para ser usado como explosivo reforçador, como carga de ruptura, como cordel detonante ou como explosivo plástico de demolição. O PETN, também conhecido como nitropenta, pode ser feito pela nitração do pentaeritritol com ácido nítrico concentrado (96 %) a cerca de 50 oC. A pentolita, feita pela fusão do PETN com o TNT, tem usos especializados; por exemplo, a pentolita 50-50 é usada como reforçador em agentes explosivos de ruptura em forma de pasta com misturas de nitrato de amônio granulado e óleo combustível, e como carga principal de reforçadores.
Figura 12 – Reação de formação da nitropenta
C
O 2 NH 2 C CH 2 ONO 2
O 2 NH 2 C CH 2 ONO 2
C
HOH 2 C CH 2 OH
HOH 2 C CH 2 OH
+ HNO3 NA^2 CO^3
Acetona
mercúrio. Por outro lado, a azida de chumbo tem uma estabilidade notável, não envolve materiais estratégicos e pode ser fabricada em grandes partidas pela ação do acetato ou do nitrato de chumbo sobre a azida de sódio. A azida de sódio pode ser feita a partir da amida de sódio e o óxido nitroso:
NaNH 2 + N 2 O NaN 3 + H 2 O
2NaN 3 + Pb(CH 3 COO) 2 Pb(N 3 ) 2 + 2Na(CH 3 COO)
N
N
N Pb N
N
N
Pb(N 3 ) 2 =
Azida de chumbo
9 - PBX ou explosivo plástico
PBX ou Plastic Bonded Explosive é o termo aplicado a uma variedade de misturas explosivas que tem elevada força mecânica, boas propriedades explosivas, excelente estabilidade química, insensibilidade ao manuseio e ao choque, elevada sensibilidade a impulsos térmicos e velocidade de detonação geralmente superior a 7800 m/s. Os PBX contém uma grande percentagem de explosivos básicos como RDX, HMX, ou PETN em mistura íntima com aglutinantes poliméricos tais como poliéster, poliuretano, poliestireno, naylon, vários tipos de borracha, nitrocelulose ou teflon. Em alguns casos são incluídos plastificantes, além de metais como o Al ou o Fe. Cuidados devem ser tomados nos carregamentos do explosivo, em estado de fusão, a fim de evitar a formação de bolhas internas o que poderia provocar a explosão da carga de detonação ainda no tubo ou cano das armas. O PBX está sendo preparado para substituir o TNT devido aos problemas ambientais na fabricação deste último.
Explosivos industriais
São materiais que detonam a partir de um estímulo de iniciação apropriado. A frente de detonação propaga-se através do explosivo com velocidade maior que a velocideade de propagação do som no mesmo explosivo. Estes materiais são usados apenas para fins pacíficos como obras de engenharia, minerações, atividades industriais, pirotecnia, etc... Historicamente, a pólvora negra tem sido preferida como agente de demolição em virtude de ser menos destrutiva nos seus efeitos mas, partir de 1866, a dinamite dominou durante um século a indústria de explosivos como a primeira geração de explosivos de desmonte. A segunda geração veio em 1955 com o surgimento do ANFO (Amonium Nitrate Fuel Oil) e a terceirta logo em seguida com o surgimento das lamas explosivas (slumies ou water gels) em 1957. A quarta geração deste tipo de explosivos são as emulsões explosivas, surgidas em 1968 e em uso até os dias de hoje.
1 - Nitroglicerina e Dinamite
A nitroglicerina foi o primeiro alto-explosivo a ser empregado em grande escala. A nitração é efetuada lentamente pela adição de glicerina muito pura (99,9% ou mais) a uma mistura com a composição aproximada de H 2 SO 4 59,5 %; HNO 3 40 % e H 2 O 0,5 %. A nitração completa-se em 60 a 90 minutos, em nitradores com agitação, equipados com serpentinas em aço de arrefecimento, cujo fluido é uma salmoura a 5 0 C, para manter a temperatura abaixo de 10 0 C. Depois da nitração, a mistura de nitroglicerina e do ácido usado escoa, por uma calha (que é mais fácil de limpar completamente do que um tubo), para tanques de separação e sedimentação, a uma certa distância do nitrador. A nitroglicerina é cuidadosamente separada do ácido e vai para um tanque de lavagem, onde é lavada duas vezes com água quente e com uma solução de carbonato de sódio a 2 %, para
Figura 14 – Fluxograma da fabricação da nitroglicerina e dinamites. Usualmente é necessário ter um evaporador entre o reator de amônio e o cristalizador.
assegurar a completa remoção do ácido residual. Continuam-se as lavagens com água quente até que não haja traço de alcalinidade. O fluxograma da Figura 08 apresenta as etapas do processo de fabricação de nitroglicerina e dinamites. O produto é, na realidade, o trinitrato de glicerila, e a reação enquadra-se na classificação de esterificação (nitrato).
CHOH
CH 2 OH
CH 2 OH
+ 3HNO 3 + (H 2 SO 4 ) CHONO 2
CH 2 ONO 2
CH 2 ONO 2
+ 3H 2 O + (H 2 SO 4 )
Figura 15 – Reação de formação da nitroglicerina
