文/周明安 國防科技大學指揮軍官基礎教育學院

火炸藥的家族

文/周明安 國防科技大學指揮軍官基礎教育學院

當今火炸藥是一個龐大的家族，既具有古老的傳承，又不斷迸發(fā)出年輕的活力。說她古老，是指這個家族的始祖——黑火藥，從我國最先發(fā)明至今，已經(jīng)歷一千多年的滄桑，但長期停滯不前；說她年輕，是指直到近百年情況才有了急劇轉變，黑火藥的后代們相繼來到世間。這個千百年來一直不景氣的家族，如今已發(fā)展成為成員眾多的大家族，其成員廣泛服務于軍事、經(jīng)濟建設、國防工程等各個領域。

身份顯赫的始祖

火炸藥的始祖——黑火藥，是我國古代四大發(fā)明之一，對人類社會的發(fā)展起過重大的推進作用。恩格斯曾高度評價中國在火藥發(fā)明中的首創(chuàng)作用：“現(xiàn)在已經(jīng)毫無疑義地證實了，火藥是從中國經(jīng)過印度傳給阿拉伯人，又由阿拉伯人和火藥武器一道經(jīng)過西班牙傳入歐洲，并成為歐洲文藝復興的重要支柱之一?！?/p>

與皇室密不可分的關系，是火炸藥身份顯赫的原因之一。這是因為黑火藥的發(fā)明，起源于皇帝尋求長生不老藥煉丹。煉丹術起源很早，《戰(zhàn)國策》中已有方士向荊王獻不死之藥的記載。漢武帝也妄想“長生久視”，向民間廣求丹藥，招納方士，并親自煉丹。煉丹術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很重要的經(jīng)驗，就是硫、硝、碳三種物質(zhì)可以構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)明來自制丹配藥的過程中，火藥發(fā)明之后，曾長期當作藥類使用。

黑火藥的發(fā)展歷史經(jīng)歷了較為漫長的時期。黑火藥配方最早的記載約在公元9世紀初。約100年后，我國將黑火藥首次用于軍事，世界史上第一個爆炸性武器是我國發(fā)明的鐵火炮（震天雷），這也標志著戰(zhàn)爭中的武器逐步由冷兵器轉變?yōu)闊岜鳌?2世紀初，黑火藥在中國開始用于制造供娛樂用的爆竹和焰火。12世紀前半葉，中國已根據(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)中的應用被認為是標志著中世紀的結束和工業(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用，迎來了黑火藥的燦爛時代，但黑火藥很長時間內(nèi)依然是世界上唯一的一種炸藥。

人丁興旺的家族

至19世紀中葉，炸藥家族添丁添口，迎來了火炸藥家族大發(fā)展大繁榮的黃金時代。1825年，英國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；酸堿工業(yè)的建立，為合成火炸藥提供了硝化手段；1834～1842年形成的硝化反應理論，在火炸藥生產(chǎn)上得到廣泛應用。這些條件伴隨著工業(yè)革命的發(fā)展，終于結束了19世紀后半期黑火藥獨占鰲頭的局面，近代火炸藥家族逐漸人丁興旺起來。這個時期誕生了一批對火炸藥發(fā)展具有貢獻的科學家，其典型代表是有“炸藥之父”之稱的化學家阿爾弗雷德·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用，這被認為是炸藥發(fā)展史上的又一個重大突破，也被譽為黑火藥發(fā)明以來炸藥科學上的最大進展。后來，諾貝爾又卓有成效地改進了代那買特的配方，成功研制多種更為適用的代那買特炸藥，將工業(yè)炸藥帶入了一個新時代。

現(xiàn)代火炸藥家族可分為炸藥、火藥、煙火藥三個分支。

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，極易由燃燒轉為爆炸。起爆藥常用來裝填火工品，如雷管和火帽等。猛炸藥破壞威力大，感度適當，便于使用、保管，廣泛用于裝填彈藥、工程爆破。近年軍事應用領域發(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)展了價格低、適應性強的工業(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了世界上第一個制造硝銨炸藥的專利。1869年和1872年，德國和瑞典分別進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。膠體火藥又稱無煙火藥，主要用作槍彈、炮彈的發(fā)射藥和火箭的推進劑，分為單基、雙基、多基等。

煙火藥：燃燒或爆炸反應時產(chǎn)生光、色、聲、煙、熱、氣動等煙火效應。煙火劑不僅可用于照明、信號、煙幕、燃燒、聲響等，還可實施干擾、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、運輸、儲存一旦操作不當，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，以便在實現(xiàn)安全生產(chǎn)的同時最大限度地發(fā)揮他們的威力?；鹫ㄋ幋蠖嗍怯卸疚镔|(zhì)，生產(chǎn)、使用時會對人的健康、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)境保護的需求。近年來，人們在探索中培育出了火炸藥更優(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)場上生存能力，降低炸藥制造、運輸和貯存危險性?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭戰(zhàn)場環(huán)境越嚴酷，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。

我國年銷售工業(yè)炸藥293.8萬噸。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、爆炸過程均對環(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，通過硝酸銨的改性、自敏化技術制成的硝銨炸藥不含梯恩梯，一個雷管能夠起爆，使我國淘汰了銨梯炸藥。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用于工業(yè)炸藥的生產(chǎn)，簡化了生產(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：源于綠色化學及原子經(jīng)濟概念。綠色化學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方法。原子經(jīng)濟則是指原料分子中的原子百分之百地轉變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實現(xiàn)廢物的“零排放”。將綠色化學和原子經(jīng)濟的概念引入炸藥中，對炸藥的原材料嚴格選擇，對炸藥的生產(chǎn)過程工藝改進，以利于充分利用炸藥的效能，同時減少炸藥生產(chǎn)和使用過程中的毒害和環(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)，實現(xiàn)了體系總體優(yōu)化。如德國就研究出一種無毒煙幕劑；日本研究“負混合物”，鎂為氧受體，水為給氧體等。

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

■責任編輯 林 潔