文/周明安 國(guó)防科技大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院

火炸藥的家族

文/周明安 國(guó)防科技大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院

當(dāng)今火炸藥是一個(gè)龐大的家族，既具有古老的傳承，又不斷迸發(fā)出年輕的活力。說(shuō)她古老，是指這個(gè)家族的始祖——黑火藥，從我國(guó)最先發(fā)明至今，已經(jīng)歷一千多年的滄桑，但長(zhǎng)期停滯不前；說(shuō)她年輕，是指直到近百年情況才有了急劇轉(zhuǎn)變，黑火藥的后代們相繼來(lái)到世間。這個(gè)千百年來(lái)一直不景氣的家族，如今已發(fā)展成為成員眾多的大家族，其成員廣泛服務(wù)于軍事、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防工程等各個(gè)領(lǐng)域。

身份顯赫的始祖

火炸藥的始祖——黑火藥，是我國(guó)古代四大發(fā)明之一，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起過(guò)重大的推進(jìn)作用。恩格斯曾高度評(píng)價(jià)中國(guó)在火藥發(fā)明中的首創(chuàng)作用：“現(xiàn)在已經(jīng)毫無(wú)疑義地證實(shí)了，火藥是從中國(guó)經(jīng)過(guò)印度傳給阿拉伯人，又由阿拉伯人和火藥武器一道經(jīng)過(guò)西班牙傳入歐洲，并成為歐洲文藝復(fù)興的重要支柱之一?！?/p>

與皇室密不可分的關(guān)系，是火炸藥身份顯赫的原因之一。這是因?yàn)楹诨鹚幍陌l(fā)明，起源于皇帝尋求長(zhǎng)生不老藥煉丹。煉丹術(shù)起源很早，《戰(zhàn)國(guó)策》中已有方士向荊王獻(xiàn)不死之藥的記載。漢武帝也妄想“長(zhǎng)生久視”，向民間廣求丹藥，招納方士，并親自煉丹。煉丹術(shù)中很重要的一種方法就是“火法煉丹”。唐代的煉丹者掌握了一個(gè)很重要的經(jīng)驗(yàn)，就是硫、硝、碳三種物質(zhì)可以構(gòu)成一種極易燃燒的藥，這種藥被稱為“著火的藥”，即火藥。由于火藥的發(fā)明來(lái)自制丹配藥的過(guò)程中，火藥發(fā)明之后，曾長(zhǎng)期當(dāng)作藥類使用。

黑火藥的發(fā)展歷史經(jīng)歷了較為漫長(zhǎng)的時(shí)期。黑火藥配方最早的記載約在公元9世紀(jì)初。約100年后，我國(guó)將黑火藥首次用于軍事，世界史上第一個(gè)爆炸性武器是我國(guó)發(fā)明的鐵火炮（震天雷），這也標(biāo)志著戰(zhàn)爭(zhēng)中的武器逐步由冷兵器轉(zhuǎn)變?yōu)闊岜鳌?2世紀(jì)初，黑火藥在中國(guó)開始用于制造供娛樂用的爆竹和焰火。12世紀(jì)前半葉，中國(guó)已根據(jù)反作用原理制成可以升空的焰火，這就是火箭的前身。

黑火藥傳入歐洲后，于16世紀(jì)開始用于工程爆破。1672年，黑火藥首次用于煤礦爆破。黑火藥在采礦工業(yè)中的應(yīng)用被認(rèn)為是標(biāo)志著中世紀(jì)的結(jié)束和工業(yè)革命的開始。隨著黑火藥在世界范圍內(nèi)爆破工程中的廣泛應(yīng)用，迎來(lái)了黑火藥的燦爛時(shí)代，但黑火藥很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)依然是世界上唯一的一種炸藥。

人丁興旺的家族

至19世紀(jì)中葉，炸藥家族添丁添口，迎來(lái)了火炸藥家族大發(fā)展大繁榮的黃金時(shí)代。1825年，英國(guó)克萊頓從煤焦油中分離出苯、甲苯、萘等，為炸藥的發(fā)展提供了主要的原料基礎(chǔ)；酸堿工業(yè)的建立，為合成火炸藥提供了硝化手段；1834～1842年形成的硝化反應(yīng)理論，在火炸藥生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。這些條件伴隨著工業(yè)革命的發(fā)展，終于結(jié)束了19世紀(jì)后半期黑火藥獨(dú)占鰲頭的局面，近代火炸藥家族逐漸人丁興旺起來(lái)。這個(gè)時(shí)期誕生了一批對(duì)火炸藥發(fā)展具有貢獻(xiàn)的科學(xué)家，其典型代表是有“炸藥之父”之稱的化學(xué)家阿爾弗雷德·諾貝爾。1866年，諾貝爾以硅藻土吸收硝化甘油制得了代那買特，并很快在礦山爆破中得到普遍應(yīng)用，這被認(rèn)為是炸藥發(fā)展史上的又一個(gè)重大突破，也被譽(yù)為黑火藥發(fā)明以來(lái)炸藥科學(xué)上的最大進(jìn)展。后來(lái)，諾貝爾又卓有成效地改進(jìn)了代那買特的配方，成功研制多種更為適用的代那買特炸藥，將工業(yè)炸藥帶入了一個(gè)新時(shí)代。

現(xiàn)代火炸藥家族可分為炸藥、火藥、煙火藥三個(gè)分支。

炸藥：可分為起爆藥、猛炸藥。起爆藥是炸藥家族中最敏感、最容易發(fā)“火”的成員，受輕微的沖擊、摩擦或火花影響即能爆炸，極易由燃燒轉(zhuǎn)為爆炸。起爆藥常用來(lái)裝填火工品，如雷管和火帽等。猛炸藥破壞威力大，感度適當(dāng)，便于使用、保管，廣泛用于裝填彈藥、工程爆破。近年軍事應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)明了能滿足不同軍事目的、不同武器裝備需要的各種高能炸藥和特種炸藥，如黑索今、奧克托今、塑性炸藥、液體炸藥、燃料空氣炸藥等。民用上主要發(fā)展了價(jià)格低、適應(yīng)性強(qiáng)的工業(yè)炸藥。1866年，即在諾貝爾發(fā)明代那買特的同年，瑞典人奧爾遜和諾爾賓申請(qǐng)了世界上第一個(gè)制造硝銨炸藥的專利。1869年和1872年，德國(guó)和瑞典分別進(jìn)行了硝銨炸藥的工業(yè)生產(chǎn)，硝銨炸藥開始部分取代某些代那買特，并很快得到普及應(yīng)用，且久盛不衰，品種不斷增加。硝銨炸藥的最大弊端是易受潮失效。把水當(dāng)作炸藥的一種成分，制成的漿狀炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥等可用于水中爆破。

火藥：火藥能夠在沒有外界助燃劑參加下，進(jìn)行有規(guī)律的快速燃燒，有黑火藥和膠體火藥。膠體火藥又稱無(wú)煙火藥，主要用作槍彈、炮彈的發(fā)射藥和火箭的推進(jìn)劑，分為單基、雙基、多基等。

煙火藥：燃燒或爆炸反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生光、色、聲、煙、熱、氣動(dòng)等煙火效應(yīng)。煙火劑不僅可用于照明、信號(hào)、煙幕、燃燒、聲響等，還可實(shí)施干擾、作為誘餌等，民用上煙火藥主要用于制作煙花爆竹。

后輩更加優(yōu)秀

火炸藥家族的成員，大都脾氣暴躁，愛“發(fā)火”，要特別注意小心“侍候”，在生產(chǎn)、使用、運(yùn)輸、儲(chǔ)存一旦操作不當(dāng)，極易發(fā)生燃燒或爆炸事故。因此，與火炸藥打交道，首先要摸清他們的脾氣秉性，以便在實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的同時(shí)最大限度地發(fā)揮他們的威力?；鹫ㄋ幋蠖嗍怯卸疚镔|(zhì)，生產(chǎn)、使用時(shí)會(huì)對(duì)人的健康、環(huán)境造成危害。改改火炸藥的“火爆”脾氣，是從源頭上確保安全生產(chǎn)的有效途徑；而去去火炸藥身上的“毒性”，是環(huán)境保護(hù)的需求。近年來(lái)，人們?cè)谔剿髦信嘤隽嘶鹫ㄋ幐鼉?yōu)秀的子孫——安全、綠色的炸藥。

安全炸藥：軍事上稱低易損性炸藥，也稱不敏感炸藥或鈍感炸藥，就是性能滿足武器使用要求，在沖（撞）擊作用下不容易引起意外爆炸，在高溫及火焰中不易烤燃和殉爆，一旦發(fā)生意外點(diǎn)火，只燃燒而不產(chǎn)生爆轟現(xiàn)象的安全性炸藥。低易損性炸藥可提高武器系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)上生存能力，降低炸藥制造、運(yùn)輸和貯存危險(xiǎn)性?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境越嚴(yán)酷，低易損性炸藥的作用也就越明顯。低易損性炸藥成為未來(lái)炸藥發(fā)展的重要方向。民用上同樣需要安全的炸藥，只有研制安全的煙花爆竹藥物，才能從源頭上控制事故的發(fā)生。

我國(guó)年銷售工業(yè)炸藥293.8萬(wàn)噸。工業(yè)炸藥的主要原料是硝酸銨（氧化劑），單純的硝酸銨需用加強(qiáng)藥包才能引爆。常用的銨梯炸藥，是以硝酸銨為氧化劑、木粉為可燃劑、梯恩梯為敏感劑制成的混合炸藥。梯恩梯為軍事上常用的炸藥，生產(chǎn)、加工、爆炸過(guò)程均對(duì)環(huán)境、人體健康造成危害。近些年在廣大科技工作者的努力下，通過(guò)硝酸銨的改性、自敏化技術(shù)制成的硝銨炸藥不含梯恩梯，一個(gè)雷管能夠起爆，使我國(guó)淘汰了銨梯炸藥。硝酸銨的改性是加入高效改性劑，降低了硝酸銨的吸濕性，提高了硝酸銨的活性，如改性銨油炸藥。借助于物理或物理化學(xué)方法使硝酸銨自身敏感度提高稱為硝酸銨的自敏化。使硝酸銨晶粒內(nèi)部形成大的“孔、洞、隙”，外部形成極不規(guī)則的“活性表面”，加入表面活性劑，這些綜合作用使膨化硝酸銨達(dá)到了自敏化，如膨化硝銨炸藥。目前還成功將液體硝酸銨直接應(yīng)用于工業(yè)炸藥的生產(chǎn)，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高了安全性，改善了生產(chǎn)環(huán)境，減少了生產(chǎn)成本。

綠色炸藥：源于綠色化學(xué)及原子經(jīng)濟(jì)概念。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)方法。原子經(jīng)濟(jì)則是指原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。將綠色化學(xué)和原子經(jīng)濟(jì)的概念引入炸藥中，對(duì)炸藥的原材料嚴(yán)格選擇，對(duì)炸藥的生產(chǎn)過(guò)程工藝改進(jìn)，以利于充分利用炸藥的效能，同時(shí)減少炸藥生產(chǎn)和使用過(guò)程中的毒害和環(huán)境污染，提高炸藥的穩(wěn)定性和安全性。既確保其安全使用，又降低生產(chǎn)成本，且其能量水平在使用所需范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了體系總體優(yōu)化。如德國(guó)就研究出一種無(wú)毒煙幕劑；日本研究“負(fù)混合物”，鎂為氧受體，水為給氧體等。

火炸藥家族已有千年的歷史了。她最先服務(wù)于軍事，后來(lái)逐步涉足于生產(chǎn)和生活，火炸藥家族不僅人丁興旺，而且推動(dòng)了社會(huì)和人類的進(jìn)步。今后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更多本領(lǐng)更大、優(yōu)秀的火炸藥兄弟將會(huì)誕生，他們的用武之地將更加廣闊，創(chuàng)造出的人間奇跡將會(huì)更加輝煌。

■責(zé)任編輯 林 潔