sprengstoff

I denne konteksten deler man inn sprengstoffene etter hvor følsomme de er ovenfor ulike former for stimuli og i hvilken grad de evner å gå fra deflagrasjon til detonasjon:

• Primærsprengstoffer: Også kalt initialsprengstoffer. Dette er sprengstoffer som er utpreget følsomme overfor stimuli som støt, friksjon, varme, gnist, elektriske utladninger og elektromagnetisk stråling. De har evne til å gå fra deflagrasjon til detonasjon over små avstander og svært korte tidsrom. De mest kjente primærsprengstoffene er kvikksølvfulminat og blyazid, og de brukes typisk i ulike initieringsmidler for å omsette andre sprengstoffer.
• Sekundærsprengstoffer: Dette er sprengstoffer som er tryggere under håndtering og lagring. De krever som regel alltid initiering ved hjelp av initieringsmidler som sprenghette, detonerende lunte eller brannrør for omsetning til detonasjon. Noen kjente sekundærsprengstoffer er dynamitt, nitroglyserin, nitroglykol, nitrocellulose, pentritt, TNT, pikrinsyre, tetryl, RDX og HMX. Sekundærsprengstoffene er de mest alminnelige sprengstoffene.
• Tertiærsprengstoffer: Dette er utpreget lavfølsomme sprengstoffer som foruten vanlige initieringsmidler også krever bruk av forsterkerladning (booster, primer) for omsetning til detonasjon. Mange sivile sprengstoffer basert på ammoniumnitrat tilhører denne klassen.

Inndelingen er ikke alltid helt entydig, for noen stoffer har egenskaper som ligger i skjæringspunktet mellom to kategorier. For eksempel har nitromannitol karakter av å være både et primærsprengstoff og et sekundærsprengstoff.

I denne konteksten deler man inn sprengstoffene etter bruksområde, mer spesifikt etter om sprengstoffet har vesentlig sivile eller militære applikasjoner. I praksis er dette vanskelig, for nesten alle sprengstoffer har hatt, eller har fremdeles, anvendelser innenfor begge områder.

Som en tilnærming kan man si at sprengstoffer som dynamitt, nitroglyserin, nitroglykol og pentritt har mest sivile anvendelser, mens sprengstoffer som TNT, RDX og HMX har primært militære anvendelser. Dette er som sagt en upresis tilnærming, for nitroglyserin har for eksempel en rekke militære anvendelser i krutt, mens RDX og HMX på sin side blir en del brukt også innen det sivile.

I denne konteksten deler man inn sprengstoffer etter kjemisk sammensetning. For rene kjemiske forbindelser med sprengstoffegenskaper betyr dette at de typisk deles inn etter funksjonaliteter i deres molekylære struktur. Noen eksempler er:

• Nitratestere: Også kalt salpetersyreestere. Dette er sprengstoffer som inneholder nitrogrupper (NO₂) bundet til oksygenatomer. Blant disse er nitroglyserin, nitroglykol, nitrocellulose, pentritt og nitromannitol.
• Nitroaromater: Dette er sprengstoffer som inneholder nitrogrupper bundet til aromatiske ringer. Blant disse er TNT, pikrinsyre og triaminotrinitrobenzen (TATB).
• Nitraminer: Dette er sprengstoffer som inneholder nitrogrupper bundet til nitrogenatomer. Blant disse er RDX og HMX.

Enkelte sprengstoffmolekyler kombinerer flere av disse funksjonalitetene. For eksempel er tetryl både en nitroaromat og et nitramin.

Felles for alle molekylene nevnt over, er at de er organiske forbindelser som inneholder nitrogrupper (NO₂) som del av deres kjemiske strukturer. Det er de oksygenholdige nitrogruppene som gjør dem til sprengstoffer ved at de sørger for at deres omsetning («forbrenning») er uavhengig av luftens oksygeninnhold.

Innføring av nitrogrupper i organiske forbindelser gjennom såkalt nitreringsreaksjon, som regel referert til som kun nitrering, er som regel den sentrale reaksjonen i produksjonen av mange av de mest vanlige organiske sprengstoffene.

For sprengstoffer som er uorganiske forbindelser, uten innhold av karbon, er det andre måter å dele dem inn etter kjemisk sammensetning. For eksempel tilhører kvikksølvfulminat en klasse av forbindelser (salter) kalt fulminater, mens blyazid tilhører en klasse av salter kalt azider.

Noen sprengstoffer er mekaniske blandinger av oksidasjonsmidler og brenselstoffer. Hvis minst én av komponentene, det vil si oksidasjonsmiddelet eller brenselstoffet, er i væskeform, kaller man ofte sprengstoffet for et Sprengel-eksplosiv. Blant disse finner vi blant annet flere kloratsprengstoffer.

På mengdebasis er det klart mest anvendte sprengstoff verden over en støkiometrisk balansert blanding av 94,5 prosent ammoniumnitrat (AN) og 5,5 prosent fyringsolje eller dieselolje, kalt ANFO. I denne blandingen brukes porøse, haglformede AN-korn (såkalte «priller») for å suge opp oljen. Dette sprengstoffet har utelukkende sivile anvendelser, først og fremst innenfor gruvedrift.

ANFO kombinerer egenskaper som utmerket håndteringssikkerhet, lav kostnad og mulighet for fremstilling på brukerstedet. Støkiometrisk blandet er sprengstoffet helt oksygenbalansert og gir lite helseskadelige avgasser ved sprengning. Initieringen krever spesielle forsterkerladninger siden det er et tertiærsprengstoff. Svakheten til ANFO er først og fremst lav vannbestandighet.

ANFO er et såkalt bulksprengstoff, det vil si at det ikke patroneres, men helles rett ned i borehull, enten manuelt fra sekker eller automatisert ved hjelp av mekaniserte, mobile ladeenheter. Anvendelsen av ANFO har sin opprinnelse i USA i midten av 1950-årene. I tiårene etter dette ble AN det klart viktigste råstoff for all sivil sprengstoffproduksjon, en rolle som nitroglyserin tidligere hadde hatt.

I Norge markedsførte Norsk Sprængstofindustri, senere Dyno Industrier og Dyno Nobel, lenge ANFO-produkter under varemerket Anolit®.

Den viktigste typen sprengstoff for sivile formål ved siden av ANFO er såkalt emulsjonssprengstoff. Dette er vannbestandige sprengstoffer formulert som en vann-i-olje (oljekontinuerlig) emulsjon.

En mettet vannoppløsning av AN og andre lettløselige nitratsalter, hovedsakelig natriumnitrat og kalsiumnitrat, dispergeres inn i en oljefase av hydrokarboner bestående av parafiner og parafinvoks ved hjelp av spesielle emulgatorer.

På tross av at slike emulsjoner består av rundt 90 prosent AN-vannfase og 10 prosent oljefase, utgjør altså oljefasen den kontinuerlige fasen av emulsjonen. Dette gjør emulsjonene vannresistente fordi de ikke er blandbare med vann. AN-vannfasen er dispergert som små mikrodråper i oljefasen, og dette sikrer god kontakt mellom oksidasjonsmiddelet (AN-vannfasen) og brenselstoffet (oljefasen).

Emulsjonssprengstoffer brukes både som bulksprengstoff og som patronert sprengstoff. Som bulksprengstoff vil typisk emulsjonen produseres på forhånd som et halvfabrikat – gjerne referert til i bransjen som «matrise» – i en egen fabrikk, for deretter å bli fraktet frem til brukerstedet. Slik matrise er svært ufølsom, er ikke klassifisert som sprengstoff og må sensiteres før bruk. Dette skjer på brukerstedet som en del av ladeoperasjonen.

I spesialiserte, mobile produksjonsenheter vil typisk matrisen tilsettes kjemikalier samtidig som den pumpes ned i borehullene. Kjemikaliene forårsaker gassutvikling i matrisen, og disse gassboblene gjør den i stand til å detonere. På denne måten sikrer man at sprengstoffet gjøres følsomt først rett før det skal anvendes. Slike bulkemulsjonssprengstoff kan også kombineres med ANFO.

Emulsjonssprengstoffer kan også patroneres. På denne måten kan de brukes for mange av de samme formålene som tradisjonell dynamitt. De er imidlertid langt tryggere under håndtering, lagring og transport. Emulsjonssprengstoffer har høyere bulktetthet og langt bedre vanntoleranse enn ANFO, fordi AN-prillene i ANFO er både hygroskopiske og vannløselige.

Emulsjonssprengstoffene ble patentert i 1966 av kjemikeren Harold Frederick Bluhm (1927–2005) ved selskapet Atlas Powder Company i USA. De avløste for det meste den sprengstofftypen som er omtalt direkte nedenfor, vanngelsprengstoffene, i løpet av tiårene som fulgte.

Slike sprengstoffer er suspensjoner som består av brenselstoffer som er rørt inn i en overmettet vannløsning av AN, eventuelt tilsatt andre nitratsalter som natriumnitrat. Vannløsningen inneholder både oppløst AN og suspenderte AN-krystaller. Siden slike suspensjoner ofte kalles for en «slurry» i kjemien, ble også disse sprengstoffene raskt referert til i kortform ved bruk av betegnelsen slurry.

For å gjøre slike sprengstoffer vannresistente, blir de tilsatt fortykningsmidler som guar og deretter kryssbundet ved hjelp av spesielle tilsetninger, for eksempel borater som boraks. Dette gjør dem gel-aktige i konsistensen, og de kalles derfor for vanngelsprengstoff. På samme måte som emulsjonssprengstoffene har de høyere bulktetthet og bedre vannbestandighet enn ANFO. Også slurry blir i stor grad fremstilt på bruksstedet, men de kan også patroneres.

Brenselstoffene i slurry bestod tidligere av enten TNT eller finfordelt aluminium. Senere ble det utviklet andre typer som ikke inneholdt disse ingrediensene. En viktig type vanngelsprengstoff er basert på bruk av monometylaminnitrat (MMAN) som et kombinert brenselstoff og sensiteringsmiddel.

Vanngelsprengstoff, i form av aluminium-slurry, ble oppfunnet i desember 1956 av den amerikanske kjemikeren Melvin Alonzo Cook (1911–2000). Sommeren 1957 utviklet han deretter TNT-slurry. Cook stiftet selskapet Ireco i 1958 for å produsere de nye sprengstoffene, et firma som for øvrig ble overtatt av norske Dyno Industrier i 1984.

Dynamitt er sprengstoffer basert på nitroglyserin og/eller nitroglykol. For beskrivelser og historikk henvises det her til egne artikler. For noen sprengningsformål, spesielt ved små diametre, er dynamitt fortsatt uovertruffen, men de er nå for det meste erstattet av emulsjonssprengstoffene.

TNT har historisk vært det dominerende militære sprengstoffet, men det har også hatt sivile anvendelser, blant annet som bestanddel i vanngelsprengstoff. Se egen artikkel.

Pentritt, RDX (heksogen) og HMX (oktogen) er de sterkeste av de kommersielt produserte sprengstoffene (høyest detonasjonstrykk). I ren form er de typisk for følsomme for praktisk bruk, så de må flegmatiseres med andre stoffer for å senke følsomheten. For beskrivelser og historikk henvises det til egne artikler.

RDX og HMX er nå blitt de aller viktigste av de militære sprengstoffene. Pentritt brukes mest sivilt, først og fremst i detonerende lunter og i forsterkerladninger til sivile AN-sprengstoffer – i form av pentolitt, en støpt blanding av pentritt og TNT.