39、化学炸药与推进剂全解析

化学炸药与推进剂全解析

1. 化学炸药概述

炸药是一类化学化合物或其混合物，在适当引发下能迅速产生大量热气。其爆炸速度可达每秒数公里，能施加突然的高压，产生巨响，并引发具有不同破坏程度的反应，包括机械、化学或核爆炸。

机械炸药依赖物理反应，如用压缩空气使容器超载，在采矿中有一定应用，但使用范围有限。核炸药能迅速引发持续的核反应，释放大量能量。而化学炸药几乎涵盖了所有炸药应用场景。

炸药的破坏力往往比其和平用途更引人注目，但实际上工业领域为和平目的使用的炸药量超过了战争中的使用量。炸药的一个显著特点是其化学分解能迅速在未反应的炸药体内进行。固体炸药是化合物或化合物混合物，在受到冲击、撞击、热、摩擦或火花等能量引发时，会发生快速的化学分解反应。这种分解在没有外部氧气或其他氧化剂供应的情况下进行，会释放大量的热和气体，用于对外做功。

过去十年，炸药产量有所增加。2002 年，美国炸药产量为 251 万公吨，比 2001 年高出 6%。其中，煤炭开采消耗了炸药总量的 68%，是美国炸药的主要使用领域。

2. 炸药的发展历程

• 黑火药的诞生 ：黑火药，也叫火药，很可能是中国炼金术士偶然发现的第一种炸药。它是在低温下分离金银的过程中形成的。当时，他们在熔炉中向金矿中加入硝酸钾（KNO₃）和硫，最后一步才加入木炭，结果形成了能引发强烈爆炸的黑火药。之后，黑火药作为硝酸钾、木炭和硫的混合物进入市场，其成分和添加顺序决定了这种复合炸药的性能。黑火药包含燃料（木炭和硫的粉末混合物）和氧化剂（硝酸钾）。1627 年，黑火药成功用于爆破，随后在采矿、筑路、矿石回收等工业领域迅速推广。