Table of Contents

מבוא

המחפירים ושאר חומרי נפץ שכירי החרב שימשו כבר זמן רב ככלי מיוחדים בכרייה ובבניה, המאפשרים משימות הדורשות חום קיצוני או כוח אינטנסיבי, מקומי, שלא כמו חומרי נפץ גבוהים קונבנציונליים הנשען על גלי הלם, יצירות תעמולה לייצר טמפרטורות מתמשך מעל 2,500 מעלות צלזיוס - מספיק חם כדי להמיס פלדה, לנפץ סלעים, ולבודד חברים מבניים עם דיוקים מבוקרים שלהם, להפחית את הנזקים באזורים רגישים, ואקלים תעשייתי, לשימושים, ליהלומים כבדים, לשימושים, בטמפרטורות תת-קרקעיות, ואקלים כבדות, וסביבות סביבתיות, ואקלים כבדות, וסביבות סביבתיות.

הבנה: כימיה ומכניזם

Thermite הוא תערובת pyrotechnic המורכבת אבקת מתכת (אלומיניום רטיפי) ו תחמוצת מתכת (לעתים קרובות ברזל (III) תחמוצת (כאשר ניצת, תגובה מופחתת-חמצן מוגזמת מתרחשת: האלומיניום מקטין את תחמוצת הפחמן לברזל אלמנטרי, שחרור חום עצום.

2 (FLT:0)2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 + חום (-3,000 מעלות צלזיוס)

המוצרים הם מלוטנים ברזל ואלומיניום תחמוצת (corundum) הברזל, בטמפרטורות חמות לבן, יכול לזרום לתוך סדקים או באמצעות מתכת עבה, חיתוך ביעילות או ריתוך.הוספת חמצון אחרים או דלקים משנה את קצב השרוף, הטמפרטורה או הייצור.התגובותrmite אינם דורשים מקור חמצן חיצוני, מה שהופך אותם אמין אפילו בסביבות תת-קרקעיות או תת-קרקעיות.

סוגי פורמולציה של Thermite

תקן את המrmite (מדיום ברזל + אלומיניום) הוא הנפוץ ביותר. Variations כוללים:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,התרמיל עם תוספות (FLT:1), בנוסף לסרפור או פלואופולמרים מגבירים את תפוקת הגז לחיתוך או פיזור.
  • (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) ThermateofLT:1 - גרסה צבאית שמוסיפה את הרוטפור ואת בריום ניטריט, ומייצרת אפקט תבערה קטלני יותר (שימוש נרחב בתעשייה אזרחית).

הבנת גרסאות אלה מאפשרת למהנדסים לבחור את הממתאם הנכון למשימות ספציפיות – עריכת סמיבים עבים מול מסילות ערניות.

ייצור ו Handling of thermite

המrmite מיוצר על ידי שילוב ביסודיות של אבקה אלומיניום משובח (לעתים קרובות <100 mesh) עם אבקת תחמוצת ברזל. Binders כגון nitrocellulose או שעווה עשוי להיות נוסף עבור מחיקה. בקרת איכות מבטיחה אחידות חלקיקים כדי למנוע הפרדה או שיעורי כוויות לא רציונאלי. תערובת חייב להיות יבש; יכול לגרום תגובה מוקדמת או התפתחות גז מסוכן.

הידלינג דורש אמצעי זהירות קפדניים.המתרמיטיס יציבה כאשר מאוחסנת כראוי - זה לא יציס באופן ספונטני אלא אם כן נחשפים למקור מספיק של ignition (למשל, מגנזיום ribbon, ניצוץ או פתחה) עם זאת, חיכוך או השפעה יכולים להצית אלומיניום מחולק היטב באוויר.FLT:0Strict דבקה ב-NFPA 495 ו- OSHA 29 CFR.

יישומים ב Mining

מספר ציוד כבד ומבנה תמיכה

בכריית קרקע ומשטח, התמוטטות ציוד או מכשולים לעתים קרובות דורשים הסרת רכיבי פלדה מסיביים - שיניים באגט, מוטות קידוח, או מסגרת משדר.המתל מספק פתרון נייד, מהיר, ללא חרשים הידראוליים כבדים או לפידים. A בזהירות הניח את המטען המrmite יכול לבודד צלחת פלדה 50 מ"מ בתוך שניות, תוך צמצום זמן.

רכבת נכנסת ל-My Haulage

רכבות שלי נושאות אור וצוות לאורך מרחקים ארוכים.התחילה המנוכרת היא השיטה הסטנדרטית להצטרפות למסילות מתחת לאדמה.התגובה מוזמנת פלדה מחממת על-מנת לפענוח המשותף, מסילות רכבת קצה מקצה לקצה עד הסוף.הנוולד הוא חזק, עמיד ועמיד בפני עייפות.

רוק שוברים ותחריט

בעוד שהמrmite אינו חומר נפץ פורץ דרך (הוא אינו מייצר גל הלם), הוא יכול לעזור בתרחישים ספציפיים.כאשר ממוקם חורים קידוח, החום העצום יכול לספג וסלע סדק, במיוחד סוגים גבוהים של silica כמו granite. שיטה זו משמשת לעתים לפירוק משני של סלעים בגודל גבוה שבו הפיצוץ מוגבל.

חתלתול ומשכורת

הטבע המחמצן העצמי של המתתרמיט הופך אותו אידיאלי למשימות תת-ימיות. Mining פעולות ליד שולחנות מים או עבודות מוצפים להשתמש במכות חיתוך הקרמניט (לעתים קרובות נקראות "ברות בוערות") לחתוך דרך פלדה או בטון מתחת למים ללא צורך באספקת גז.

יישומים בבנייה ובדת

שליטה על מבנים של פלדה-פרם

בהריסה גבוהה, התרמיטיס פרוס כדי להחליש עמודות פלדה ראשוניות ללא הסיכונים הערוטים של חומרי נפץ.טעונות ממוקמות על חלקים קריטיים של עומס; על ignition, ההמיסה המקומית גורמת להתמוטטות מתקדמת ברצף מבוקר.טכניקה זו שימשה בפרויקטים כמו הריסתם מבוקרת של איצטדיוןים גדולים וצמחים תעשייתיים.

חתומה והצטרפות לתשתיות

המיזוג (aluminthermic welding) הוא שיטה מוכחת להצטרפות למסילות, מסלולים crane וקטעי צינורות.התהליך הוא פשוט: תבנית ממוקמת סביב המפרק, מנוף מלא במעונות ממוקם מעל, והטעון הוא ניצת על ידי גשר מלוטש (MAC) לתוך התבנית, ויצרה מערכת ברזל מוצקה.

חיתוך קווי צינור וטנקים

בגז או בצנרת שמן decommissioning, המטענים המלוממים נחתכו דרך צינורות עבה ממולאים בבטחה.החום האינטנסי חותך את הצינור ללא הלהבות שיצילו פחמימנים שאריות - אם כי טיהור גז אינרטי עדיין נדרש.

הסרת הקונקטר והקרן דביריס

בעוד שהמrmite פחות יעיל על בטון בשל תכונותיה המבודדות, תרגילים מחוסנים או לפידים יכולים לחדור בטון חזק על ידי היתוך של חיזוק פלדה תחילה. גישה היברידית זו משמשת להסרת בסיס שבו יש למזער את הרטט מ ג'נגמרינג (למשל, סמוך לבניינים היסטוריים).

הוצאות נוספות ב Mining and Construction

Ammonium Nitrate Oil

ANFO הוא עיקר השימוש נרחב ביותר בחומר נפץ בכריית, אבל זה לא צנזורה באותו מובן כמו המrmite - הוא מסתמכ על דנטון ולא על חום מתמשך. עם זאת, כאשר הוא יזום באופן לא תקין, אנאמבויות של ANFO ולא detonates, ייצור גזים רעילים ואש.בכמה מבנייה פיצוץ,FO משמש כסוכן זול, גז שיוצר עבור פיצול.

סליגורים ו Emulsion Explosives

חומרי נפץ מבוססי מים (מלחים, מגלות) משמשים לעתים קרובות במשט רטוב.בעוד שהם לא incendiary, הם יכולים להכיל אבקת אלומיניום או דלקי מתכת אחרים ששורפים חום ומשפרים את טמפרטורת הדמוניזציה. אלה "ממותקים" לייצר דופק לחץ ארוך יותר, שיפור פירוק של סלע קשה.

Thermobaric Explosives

למרות שנפוצים נפוצים יותר ביישומים צבאיים, חומר נפץ תרמוברי (דלק-אוויר) יש נישה משתמשת בפרשת כרייה ומנהרה.הם מייצרים גל מדכא מתמשך, אידיאלי לניקוי פסולת או חומרים מסוכנים. השימוש בהם בבנייה אזרחית הוא נדיר עקב בטיחות ומכשולים רגולטוריים.

גז / אוקסיגן חיתוך טורש

בעוד שלא "מתפתחים", אוקס-דלק לפידים (למשל, אוקסצנטין) משתמשים בעיקרון דומה של התלקחות בטמפרטורה גבוהה כדי לחתוך מתכת.הם נשארים הכלי הנפוץ ביותר לחיתוך ההריסה, אם כי הם דורשים אספקת חמצן והם מסוכנים יותר בחללים מוגבלים מאשר המrmite.

פרוטוקול בטיחות ל-Thermite Handling and Use

ציוד הגנה אישי (PPE)

כל האנשים חייבים ללבוש:0ANSI Z87.1-rated בטיחות גמגלגים 1LT עם עדשת צל 10+ נביחות (לסינון UV /IR עיוור מן התגובה), בגדים עמידים להבה (Nomex או דומה), לכפות כפיפות, ומגפיים מחוסנים פלדה והגנה על שמיעה הם חובה במהלך נזילות.

אחסון והובלת

המrmite מסווג כ-1.1 חומר נפץ של ארה"ב (כאשר הוא מכיל מגרה) או כ-oxidizer תחת 49 CFR. Storage חייב להתאים לדרישות ATF, כולל מגזין מסוג II או III, הפרדה מ- combustibles, ומגבלות טמפרטורה מתחת ל- 54 מעלות צלזיוס:0OSHA של הנחיות בטיחות חומרי נפץ LTF1 לספק מסגרת מקיפה.

נוהלי התעלמות

רק שיטות ignition מאושרות ( רצועת מגנטיות, סקווט חשמלי או פתיחת בטיחות) יש להשתמש.לעולם אל תשתמש בלהבות פתוחות, משחקים, או קל יותר.מקור הזרה חייב להיות ארוך מספיק כדי לאפשר נסיגה בטוחה מרחוק מוגן (מינימום 50 רגל עבור חיובים קטנים, 200 רגל עבור גדולים).

אש והתחממות יתר של סיכונים

ברזל שפיצל יכול להצית עץ, שמן או בגדים. מחסום עמיד באש (ו, צלחת מתכת) צריך להיות ממוקם מתחת לחיוב.מים צריכים להיות מוצצים:0לעולם לא יראתים 1:1 לשמש על שריפות ממתרמית - מים יכולים להגיב באלימות עם ברזל מלוטש, גרימת פיצוץ קיטור במקום, להשתמש בחול יבש, אדמה, או CO2 מכבה.

בקרת טיהור ו Fume

הבעירה המrmite מייצרת חלקיקים בסדר גודל של תחמוצת אלומיניום וברזל, כמו גם גזי עקבות (פחמן חד תחמוצת, תחמוצת גופר אם תוספים נמצאים כיום) בחללים סגורים (מכרנים, מנהרות), או אוורור כפוי או מעצורים מאושרים עם מסננים P100 נדרשים למנוע חום מטבול ורגימנט נשימה נשימה.

השפעות סביבתיות ואסטרטגיות מייגציה

איכות אוויר

הדאגה הסביבתית העיקרית היא שחרור חלקיקים אולטרה-פריפין מתכת חמצני.שימוש ב- Small-scale אינו צפוי להפר תקני איכות אוויר מסובכים, אך פרויקטים הריסת גדולים חייבים לכלול ניטור אווירי עבור PM2.5 ו- PM10.

סויל ומים זיהום

לאחר התגובות המrmite, אלומיניום תחמוצת slag הוא אינרציה כימית ולא משוחד בתנאים רגילים.עם זאת, אבקת אלומיניום לא מנוסחת יכול להיות סיכון נשימה. Spilled thermite על הקרקע חייב להיות סחף ו unposed כמו פסולת מסוכנת. in מים, התגובה משאיר שכבה של אלומיניום תחמוצת אלומיניום כי עלול לפגוע חיי מימי; ולכן, שימוש קרוב דורש מים מכילים מסלולים.

פסולת

נוטריטריט בלתי מנוצלים והצית שלה חייבים להיות מפורקים על ידי קבלנים נפץ מורשה באמצעות כוויות מבוקרות או נייטרליזציה כימית. חלק מהמתקנים ממחזרים את ה-slag כחומר abrasive או retory.

חלופות וטכנולוגיות ירוקות

כדי להפחית את טביעת הרגל הסביבתית, החוקרים מפתחים את המrmite עם כונני "ירוק" (Bodegradable) או מכוונים חלופיים (למשל, דו-חמצני ממניגני) המייצרים פחות מוצרים רעילים.בנוסף, חיתוך קשת חשמלי או פלזמה לפידים להחליף את המrmite בכמה יישומים מעל פני הקרקע שבו מטושטשים חום הם בעייתיים.

מחקרים על השימוש ב-Thermite בתעשייה

רכבת תחתית מתחממת ב-Norwegian Subsea Mine

בשנת 2019, מכרה ברזל תת-ימי ליד קירקנוס היה צורך להחליף קטע רכבת מרוסס במרחק 30 מטרים מתחת לרמה הים. צוללו את עובש הרכבת המתפתל, הצטווה עם מזג אוויר איטי, והשגת היתוך מלא.השיטה הצילה שלושה ימים בהשוואה לשחיקה היפרברית.

סיפוח האסטרונום של יוסטון Astrodome נספח

בשנת 2021 נהרסו מבני הפלדה האצרית של האסטרונומיה באמצעות למעלה מ-100 האשמות תרמיות שהונחו בבסיסי עמודה.הפלדה המבנית התרכך ונסגרה תוך שניות, מה שמאפשר לקריסה מבוקרת ללא חומרי נפץ.הפרויקט קיבל פרסים הנדסיים לדיוק והפרעות מינימליות למבנים הסמוכים.

אסון שלי בסאוצ'ואן, סין

לאחר שסלע פורץ משוריינים לכודים בשנת 2020, מכרסמים חיתוך ממתיקים אפשרו להציל את החילוץ לחתוך באמצעות פסולת פלדה כבדה ואוורור ducting בזמן שיא, עוזר לחסוך 15 חיים.האירוע מדגיש את הערך של המתת בתגובה חירום שבו כוח וציוד גז נחתכים.

מגמות וחדשנות עתידיים

ננו-המתרמיט

חלקיקים אלומיניום מעורב עם תחמוצת ברזל לייצר תגובות מהירות יותר, יותר שלמות באנרגיה הזרה התחתונה.ננו-תרמיט יכול לשמש micro-welding מדויק או כמגביר זר לנפץ חומרים קונבנציונליים.עם זאת, עלויות הייצור ודאגות בטיחות (פיצוצים תעשייתיים) נותרו חסמי מחסומים.

התעלמות אוטומטית ופעולה מרחוק

ניצוצות אלקטרוניות אלחוטיות ומערכות מיקום אוטומטיות (רובוטים, מזל"טים) מפותחות כדי להציב ולהצית את ההאשמות המrmite באזורים מסוכנים, צמצום החשיפה של אנשי הצוות.

Binders מבוסס על Bio-based

נגזרות Starch ו cellulose יכולים להחליף כוויות סינתטיות, מה שהופך את המrmite יותר שפיר סביבתי. בדיקות מוקדמות להראות תכונות כוויות דומות ולהפחית אבק אווירי.

מערכת ה-Holic Explosive - Thermite Systems

שילוב של התרמיזה עם מטען תורם קטן (למשל, RDX) יוצר אפקט "מתרמי": הפיצוץ מפיץ את הנתחים המrmite, אשר לאחר מכן נשרף באוויר, ומייצר חום ממושך ולחץ.זה היברידי נחקר עבור כריית רוק קשה פירים עמוקים.

מסקנה

חומרי נפץ ומודיעיןיים נשארים חיוני אך מיוחדים מאוד בכרייה ובבניה.היכולת שלהם לספק חום קיצוני, מקומי עם אפקט פיצוץ מינימלי הופכת אותם אידיאליים לחיתוך, ריתוך, והריסה בסביבה רגישה.כפי לדחוף מחתרת עמוקה יותר, לתוך אתרים עירוניים מחוסנים, ומימי מתחת למים, הביקוש לפתרונות pyrotechnic אמינים, סביבתיים מקובל רק גדל.