OPERAÇÕES MINEIRAS TIPOS DE EXPLOSIVOS 1 - Introdução Comercialmente, há 4 tipos de explosivos, sendo um deles utilizado como iniciador (acessórios: cordeldetonante, estopim, espoletas, nonel, etc...). A seleção de um explosivo para uma dada tarefa na engenharia, tal como o desmonte de rocha, pode ser classificada de 3 maneiras: a) Altos explosivos (TNT, dinamites); b) Baixos explosivos (pólvora); c) Agentes detonantes (Anfo, Anfoa, Anfo pesado, Slurry, emulsões) 2 - Explosivos iniciadores Graças ao seu alto custo, os iniciadores são utilizados somente para iniciar altos explosivos. Após a iniciação, eles produzem um choque intenso, capaz de iniciar uma onda de detonação na carga explosiva. 3 - Altos explosivos (explosivos detonantes) Os altos explosivos ou explosivos detonantes, se decompõem com velocidades na faixa de 1500 a 9000 m/s e produzem grandes volumes de gases e considerável calor à pressões extremamente altas. O desempenho de tais explosivos depende principalmente do volume e da temperatura dos gases produzidos e da velocidade de detonação. 4 - Baixos explosivos (explosivos deflagrantes) São explosivos de baixa velocidade de decomposição e que, mesmo quando confinados, queimam-se, progressivamente, em um intervalo de tempo muito longo (até 1000 m/s). Os explosivos deflagrantes correspondem às pólvoras, compostos pirotécnicos e compostos propulsores para artilharia e fogos de artifício, sem nenhuma aplicação na mineração ou na engenharia, exceto no caso de rochas ornamentais. 5 - Agentes detonantes São misturas consistindo de um combustível e um oxidante. O produto final, misturado ou encarchutado, não pode ser detonado pela espoleta número 8. O agente detonante consiste primariamente de nitratos inorgânicos e carbonaceos e pode conter substâncias adicionais não explosivas, tal como alumínio em pó ou ferrosilício. A reação típica do Anfo é: 3 NH4NO3 + CH2 - 7 H2O + CO2 + 3 N2 Os explosivos industriais de uso civil se dividem por sua vez em dois grandes grupos, em ordem de importância por nível de consumo e não de aparição no mercado, são: 8 g/cm3.3% de nitrato de amônio e 5. o diâmetro crítico é de 25 mm. . decorrente do Anfo ter absorvido água do furo ou não ter sido iniciado corretamente. . menor risco de explosões de vapor. 94. enquanto que com 1.os principais são: . que foi substituído por combustível líquido que permitia misturas mais íntimas e homogêneas com o nitrato de amônio. .7% de óleo diesel.7 litros de óleo diesel para cada 50 Kg de nitrato de amônio. Quando nos desmontes os fumos produzidos tem a cor laranja. A quantidade do combustível afeta a quantidade de gases nocivos emanados na explosão (CO + NO). .Pulverulentos.necessitam para a sua fabricação de substâncias intrinsecamente explosivas que atuam como sensibilizadores das misturas. querosene e outros. .3 N2 + 7 H2O + CO2 ± 920 Kcal/g A mistura estequiométrica corresponde a 94.15 g/cm3 se eleva a 75 mm.Gelatinosos. Nos EUA no final da década de 50 se utilizava o carvão em pó.Alanfo. O diâmetro da carga influencia no velocidade do Anfo: Diâmetro Velocidade de detonação (m/s) 1 falha 4 2710 6 3500 8 3810 12 3960 14 4180 A densidade do Anfo é de 0. Essas misturas não levam.Anfo.85 g/cm3 Velocidade teórica: 5140 m/s Composição: Anfo. que equivale a 3. Agentes Explosivos: a) Anfo Qualquer substância combustível pode ser usada com o nitrato de amônio para produzir um agente explosivo. que frente a outros líquidos como a gasolina.Anfo pesado. . Usado dentro de um furo a uma densidade de 0.De segurança (permissível). b) Explosivos convencionais .6% por peso O diâmetro crítico do Anfo é influenciado pelo confinamento e pela densidade de carga.a) Agentes explosivos . apresenta a vantagem de ter um ponto de volatilidade tão baixo e. O produto mais utilizado é o óleo diesel.Hidrogel. A reação de decomposição do sistema equilibrado em oxigênio é: 3 NH4NO3 + CH2 . Os mais conhecidos são. salvo algum ingredientes intrinsecamente explosivos.Emulsões. por conseguinte. caso. é um indicativo de uma percentagem insuficiente de óleo diesel. . . desde 1968 que se vem acrescentando Al ao Anfo com bons resultados técnicos e econômicos.Falta de resistência à água.Possui grande sensibilidade aos choques mesmo após misturado. sensibilizantes. A solução de oxidantes está constituída por água.Necessidade de um iniciador especial. parafinas. Percentagens superiores a 25% fazem diminuir a eficiência energética.3 N2 + 6 H2O + Al2O + 2300 cal/g O limite prático.A sensibilidade de iniciação do Anfo diminui conforme aumenta o diâmetro do furo. Já em 1969 a Dupont desenvolveu os Hidrogéis (aquagel) que se caracterizavam por não conter os explosivos tradicionais.3 N2 + 6 H2O + Al2O + 1650 cal/g Se a percentagem do alumínio é maior. Após esses primeiros resultados. em que se encontram dispersos os combustíveis. a energia que resulta por unidade de longitude de coluna é pequena. 20% de alumínio e 15% de água.Ocupa inteiramente o volume da furação. As desvantagens do ANFO são: . Quando se mistura o nitrato de amônio com uma pequena quantidade de Al a reação que se tem é a seguinte: 2 Al + 3 NH4NO3 .Redução do preço global de explosivo. . estendendo-se depois aos EUA. b) Alanfo Como a densidade do Anfo é muito baixa. açucares e outros. c) Hidrogéis (pastas. . agentes espessantes e gelatinizantes que evitam a segregação dos produtos sólidos. sobretudo quando as rochas são massivas e os custos de perfuração são altos. lamas ou slurrys) Os Hidrogéis são agentes explosivos constituídos por soluções aquosas saturadas de nitrato de amônio. Cook utilizou TNT como sensibilizante e assim começou no Canadá a fabricação comercial patenteada. sendo que incorporavam como combustíveis substâncias orgânicas como os derivados das aminas. conseguiram os primeiros ensaios positivos com uma mistura de 65% de Nitrato de Amônio. por questões de rendimento e economia se encontra entre 13 e 15%. O Anfo apresenta as seguintes vantagens: . a qual se adiciona . nem metais particulares com sensibilizantes fundamentais. . em menor uso com outros oxidantes como o nitrato de sódio e/ou de cálcio. tem lugar a seguinte reação: 2 Al + 3 NH4NO3 . O desenvolvimento destes explosivos ocorreu no final da década de 50 quando Cook e Farnam. e acima desse calibre se recomenda reforçadores de 400 a 500 g. nitrato de amônio e nitrato de sódio. Para se elevar essa energia. Na prática os reforçadores de 150 g são efetivos em diâmetro de carga inferiores aos 150 mm. .Baixa densidade. quando estes não contém sensibilizantes químicos sólidos ou líquidos.45 g/cm3. mantém as propriedades dos Hidrogéis já citados. O interesse deste explosivo surgiu no começo da década de 60. O desenvolvimento dos explosivos tem levado à redução progressiva das partículas. passando desde os sólidos às soluções salinas com sólidos e por último.Possibilidade de se conseguir produtos com densidades entre 1 e 1.6 g/cm3. A densidade varia de 0.Elevadas velocidades de detonação . precisam de um mecanismo físico como o das bolhas de gás. Apresentam menor quantidade de fumos em relação aos explosivos convencionais.Excelente resistência à água.tioureia e parte de gomas que permitem conseguir uma viscosidade para reter as bolhas de gás. O nitrato de sódio tem a vantagem de dispor de uma grande quantidade de oxigênio e de diminuir o ponto de cristalização das soluções salinas. Dentro de um ponto de vista químico. A velocidade de detonação dos slurrys varia entre 3350 e 5500 m/s. às microgotas de uma emulsão explosiva. que é o mais recente no mercado.8 a 1.4000 a 7000 m/s com pouco efeito do diâmetro do cartucho. .Menor preço. As emulsões explosivas são do tipo denominado "água em óleo" em que a fase aquosa está composta por sais inorgânicos oxidantes dissolvidos em água e a fase oleosa está composta por um combustível líquido imiscível com a água do tipo hidrocarbonato. como a percentagem de água utilizada não é suficiente para dissolver todos os nitratos. já que sua fabricação não requer as gomas e féculas. certas quantidades destes são acrescentados no estado sólido formando parte da fase dispersa. d) Emulsões Este grupo de explosivos. . de alto custo. porém com melhor potência e resistência à água. Os agentes gaseificantes utilizados são constituídos por poliestireno expandido ou microesferas de vidro. adição de produtos de baixa densidade ou microesferas de vidro. Para modificar a densidade e se proceder a gaseificação química. Por outro lado. geralmente com nitrito de sódio. . A tendência atual é pelo emprego das emulsões nas operações de arranque com explosivos em virtude das numerosas vantagens apresentadas pelas emulsões: . os explosivos. . Para conseguir uma sensibilização adequada. que ao serem comprimidas adiabaticamente produzem o fenômeno de "pontos quentes" (hot spots) que favorecem tanto a iniciação como a propagação da detonação. As energias desenvolvidas oscilam entre 700 e 1500 cal/g. uma emulsão é um sistema bifásico em forma de uma dispersão estável de um líquido imiscível em outro. .Elevadas velocidades de detonação. .Produz dores de cabeça.Sensíveis a estímulos subsônicos e por conseguinte elevado perigo da maquinaria golpear os tocos com restos de explosivos. entre 5000 e 6000 m/s. O Anfo apresenta uns interstícios ocos que podem ser ocupados por um explosivo líquido como a emulsão que atua como uma matriz energética. . pois a NG dilata os vasos sanguíneos.Grande resistência à água. . desde 1. .Maior energia. a percentagem de NC-NG atualmente oscila entre 30 e 35%. f) Altos explosivos Alfred Nobel. As vantagens desse explosivo são: . em 1875 descobriu que uma grande quantidade de Nitroglicerina (NG).5 g/cm3. Essa gelatina explosiva formada por 92% de NG e 8% de NC tinha um balanço de oxigênio nulo e desenvolvia uma energia superior a NG pura.Risco de acidentes na fabricação e transporte.2 até 1. afim de reduzir consideravelmente o custo de fabricação. podia dissolver-se e ficar retida na Nitrocelulose (NC). Algumas das propriedades deste explosivo dependem das percentagens da mistura e as vantagens principais que apresentam são: . químico sueco. e) Anfo pesado (heavy Anfo) Na tecnologia atual de desmonte de rochas é inquestionável que o Anfo constitui o explosivo básico.Potências elevadas. Os inconvenientes mais importantes são: . abriu uma nova perspectiva no campo dos explosivos. com intenção de reduzir a potência da mistura explosiva. em proporções adequadas para manter um balanço de oxigênio. se adicionou substâncias oxidantes e combustíveis.Possibilidade de mecanizar a carga e preparar misturas de Anfo. .Grande resistência à água e estabilidade química. aos combustíveis e a outros produtos especiais que servem para corrigir a higroscopilidade dos nitratos.Altas densidades. O Anfo pesado.Grande segurança na fabricação e manipulação. o resto corresponde aos oxidantes como o nitrato de amônio. . Posteriormente.Melhores características de sensibilidade. . Assim.. que é uma mistura de emulsão base com Anfo. que foi descoberta em 1846 pelo químico italiano Ascanio Sobrero. obtendose um produto com consistência plástica de fácil uso e manipulação naquela época. . .Possibilidade de efetuar cargas com variação de energia ao longo do furo. A serragem substitui o Kieselguhr como absorvente e o nitrato de sódio é. usa-se o carbonato de cálcio com cerca de 1%. .5) Gelatinas amoniacais. É obtida pela adição de Nitrocelulose [C4H7(NO3)2] à Nitroglicerina e fica com textura de uma goma de mascar. 0. porém de alto custo e liberador de gases tóxicos. resulta da mistura de NG. com a intenção de estabilizar e aumentar a segurança ao manuseio.Excelente resistência à água. . As principais aplicações destes explosivos ocorrem no arranque de rochas duras.1866). contudo. Tem como propriedades mais importantes: .1) Dinamites guhr. o oxidante usado. é substituída por É mais barata que a dinamite choque.9% de antiácido e 0. bem como tem menor g. . Kieselguhr (farinha de diatomáceas . serem classificadas segundo os seguintes grupos principais: g. 8% de NC. A composição típica da "blasting" é 91% de NE. C3H5 x 3 (NO3) + SiO2 = dinamite guhr g. simples.4) Gelatinas. substâncias estas que vão fazer parte do explosivo. como carga de fundo. parte do nitrato de sódio explosiva. podendo.3) Dinamites amoniacais. em geral.Altíssima velocidade de detonação (± 8000 m/s). São dinamites em que (oxidante) ou mesmo da base NH4NO3 (nitrato de amônio). g) Dinamites São explosivos que resultam da mistura de trinitroglicerina com outras substâncias que a absorvem e a retém. NE + serragem + oxidante + estabilizante. g. menos sensível ao resistência à água. comunicando-lhe propriedades ou protegendo-o. Não é mais usada. Um antiácido é adicionado para aumentar a resistência à estocagem. A dinamite simples produz boa fragmentação e é empregada em serviços a céu aberto. . g. Usualmente é acrescentada serragem à mistura. As dinamites diferem em tipo e graduação conforme o fabricante. em desmontes de baixa pressão de água e em furos úmidos. A "blasting" gelatina ou gelatina explosiva foi descoberta por Nobel em 1875.SiO2) e estabilizantes.Produz boa fragmentação e ótimo adensamento no furo.Reduzida flexibilidade para a utilização em condições ambientais extremas.É um dos mais fortes explosivos comerciais.2) Dinamites simples. De interesse puramente histórico (Nobel .. Como estabilizante ou antiácido.1% de absorvente. em graus mais atenuados. formando um Nitrocarbonitrato (NCN) e podendo sofrer adição ou não de substâncias não explosivas (alumínio e ferrosilício) ou explosivas como o Trinitrotolueno (TNT). h) Pólvora negra O primeiro explosivo conhecido foi a pólvora negra. em Sergipe.Velocidade de detonação entre 2000 e 4500 m/s. também conhecidos em alguns países como agentes detonantes. com adição de outros ingredientes .Potência média-baixa. conseguem rebaixar a temperatura de explosão mediante diversos ingredientes que ao reagirem no momento da detonação formam um inibidor nesse mesmo instante.Essas gelatinas. porém menos resistente à água. geralmente consistem em misturas de nitratos inorgânicos e óleo combustível.7) Explosivos granulados (pulverulentos) Os explosivos granulados. Sua característica principal é a baixa temperatura de explosão. Atualmente os explosivos permissíveis se classificam em dois grupos. descoberta em 671. onde ocorrem emanações de grisu. .NaCl + NH4NO3 As características práticas desses explosivos são: . combinando a baixa densidade das dinamites amoniacais com a resistência à água e coesão das gelatinas. g. . com maior segurança no manuseio e custo menor de produção. foram desenvolvidas para substituir as gelatinas puras. fabricados por diferentes fabricantes. explosivos ou sensibilizantes. tendo sido utilizada para fins civis apenas em . gases excelentes até 80% e regulares.8) Explosivos de segurança ou permissíveis São aqueles especialmente preparados para o uso em minas de carvão com ambientes inflamáveis de poeira e grisu. nada mais são do que formulações similares à do Anfo. g. NaNO3 + NH4Cl . assim como as dinamites especiais. O primeiro possui um aditivo que faz o papel de inibidor da explosão. o explosivo de segurança foi especialmente desenvolvido para ser usado pela Petromisa. Por muito tempo a pólvora negra serviu apenas para fins militares. salvo em algum composto. Outro explosivos granulados. g. No Brasil. geralmente o sal comum (NaCl) é um depressor de chamas. As gelatinas amoniacais têm força de 30 a 90%. Os gases variam de excelentes a pouco tóxicos. acima desta percentagem. O segundo grupo.6) Semi-gelatinas Constituem um tipo intermediário entre as gelatinas e as dinamites amoniacais. oxidantes e absorventes. derivada de "fogo de guerra grego". de mais recente aparição é chamado de seguridade reforçada ou de intercâmbio iônico.Baixa resistência à água. Neste caso.7 g/cm3. Com raras exceções. o calor (2000-25000C) e a duração da chama da pólvora. As aplicações da pólvora são limitadas. e as percentagens de enxofre e carvão foram aumentadas.5 e 1. no corte de blocos maciços de mármore ou em minas de carvão. carvão e enxofre.6 g/cm3 e velocidade de detonação de ± 450 m/s. PROPRIEDADES DOS EXPLOSIVOS 1 . a energia do explosivo aumenta com a densidade. como por exemplo.1627. porque não pode ser usada em serviços úmidos e. O seu consumo tem caído continuamente. contudo não pode ser aplicado para algumas emulsões ou aquagéis. visando a produção de carvão grosso. tornam proibitivo seu uso em carvoeiras grisuosas ou poeirentas. na Hungria.785 x sendo o expresso em metros e a densidade em kg/cm3. Frequentemente. 15 e 10%. .: furos verticais e faces inclinadas). Com densidade de 1. nas proporções de 75. os explosivos com alta densidade e energia são usados nas cargas de fundo onde o confinamento é maior e onde os espaçamentos são frequentemente maiores (Ex. Originalmente consistia em uma mistura de nitrato de potássio (KNO3). respectivamente. Geralmente. em menor proporção. O peso específico é a razão entre a densidade da massa explosiva e a densidade da água em condições normais de temperatura e pressão. só tem aplicação nos desmontes de rochas extremamente macias e em condições em que a ação de choque é praticamente indesejável. pelo mineiro Tiroles Kaspar Weindl. Mais tarde o nitrato de potássio foi substituído por nitrato de sódio (NaNO3). produz mais fumaça e gases nocivos do que explosivos. os explosivos com altas densidades também apresentam altas velocidades e altas pressões de detonação.Densidade A densidade de um explosivo pode ser expressa em termos de peso específico ou contagem de cartuchos. além disso. normalmente é expressa em g/cm3. O tamanho. Especialmente formulada e contendo materiais inertes como aditivos. e consequentemente pode influenciar na razão linear de carregamento: 2 massa da carga / m = densidade x 0. A pólvora negra é extremamente propensa à autodeflagração por causa de sua sensibilidade à ignição por chama ou faísca. é finamente granulada e convenientemente compactada de forma a apresentar uma velocidade constante de queima. A densidade de um explosivo determina o peso da carga por unidade de comprimento do furo. Logo após teve uso generalizado na extração de carvão mineral. O peso específico dos explosivos comerciais varia entre 0. é utilizada em núcleos de estopins. e são denominados de não ideal. A velocidade de detonação não confinada indica a velocidade de deslocamento da onda quando o explosivo está ao ar livre ou em um espaço não confinado. Um explosivo com densidade menor ou igual a 1. A densidade de um explosivo é deveras importante em condições de trabalho com água. Explosivos com alta velocidade de detonação exibem alta deformação ou onda de choque. A velocidade de detonação de um explosivo é influenciada pela densidade. Bauer. Como geralmente os explosivos são utilizados confinados. recomenda-se um explosivo denso. e são mais relevantes para os tipos de rocha que exibem a mínima fratura natural e altos módulos de young. empolamento e escavibilidade. um explosivo pouco denso será suficiente.0 não deve ser utilizado em furos cheios de água. A velocidade de detonação pode ser expressa para detonação confinada ou não confinada. A velocidade de detonação confinada é a medida da velocidade de deslocamento da onda de choque através da coluna de explosivo confinada em um furo ou em outro espaço qualquer.Para detonações difíceis em que uma fina fragmentação é desejada. de acordo com a equação: % de explosivo reagido = (VODreal / VODideal)² 3 . produzindo energia para executar o deslocamento da pilha. e é um fator importante no desempenho de um explosivo. A velocidade de detonação de um explosivo controla a taxa de liberação da energia total do explosivo. ou onde não é requerida uma fragmentação demasiada. em 1984. Os explosivos de baixa densidade são os mais utilizados na produção de carvão ou outros minerais macios. Explosivos com baixa velocidade de detonação (Anfo) são mais apropriados para o desmonte de rochas altamente fraturadas. a velocidade de detonação confinada é mais significativa. declarou que a real velocidade de detonação pode ser usada para calcular a fração do volume de um explosivo envolvido na reação da frente de detonação.Pressão de detonação . tamanho da partícula e grau de confinamento da carga. e geralmente é medida em m/s.Velocidade de detonação (VOD) A velocidade de detonação de um explosivo é a taxa em que a onda de detonação move-se através da carga explosiva. A maioria dos explosivos granulares exibem uma velocidade de detonação que é dependente do diâmetro da carga. 2 . Para rochas fragmentadas "in situ". O ideal é o explosivo que não varia a velocidade de detonação quando o diâmetro aumenta. Posteriormente.15 g/cm³ . uma pressão baixa é suficiente.1 . é a medida da pressão gerada pela onda de detonação. é frequente referir a potência de um explosivo em tantos por cento de outro que se toma por padrão. A seguir apresentamos a fórmula prática para o cálculo da pressão de detonação: P = (4.RWS) e Energia Relativa por Volume (Relative Bulk Strength . ao qual se estabelece o valor 1 ou 100. A pressão de detonação é a propriedade mais difícel de ser medida. Nas antigas dinamites (straight dynamites) era a percentagem de NG. Assim. No mecanismo do desmonte.RBS). principalmente nas rochas duras.Cálculo da Energia Relativa por Peso (RWS) do explosivo Powergel (emulsão da Explo-ICI). 4. 4 . dinamite. Anfo e outros. Os explosivos comerciais apresentam pressões de detonação variáveis entre 70 e 140 Kbar.8d) P = pressão de detonação (Kbar) d = densidade do explosivo (g/cm³) V = velocidade de detonação (m/s) Uma alta pressão de detonação é preferível para o desmonte de rochas duras ou muito densas. uma função da velocidade de detonação e da densidade do explosivo.55 x 10-6 x d x V²)/(1 + 0.Energia relativa Existem diferentes formas de expressar a energia de um explosivo. com a substituição parcial da NG por outras substâncias e a realização de testes comparativos de laboratório.Energia Relativa por Peso (RWS) RWSx = ETx / ETo RWSx = energia relativa por peso de um explosivo x ETx = energia termoquímica de um explosivo x (cal/g) ETo = energia termoquímica de um explosivo tomado como padrão (cal/g) RWSx = [( x x VODx²) / ( o x VODo²)]1/3 x = densidade do explosivo x (g/cm³) o = densidade do explosivo padrão (g/cm³) VODx = velocidade de detonação do explosivo x (m/s) VODo= velocidade de detonação do explosivo padrão (m/s) Exemplo 1: Considere o Anfo como padrão. se passou a chamar de Energia Relativa por Peso (Relative Weight Strength .85 g/cm³ ETanfo = 900 cal/g . Para rochas macias. o parâmetro de medida da "força".A pressão de detonação de um explosivo. mas pode ser medida através do teste de aquário. o qual apresenta as seguintes propriedades: x = 1. a reflexão das ondas de choque na face livre é essencial. o qual apresenta as seguintes propriedades: anfo = 0. As reações explosivas são realizadas em um intervalo da ordem de 1 microsegundo.Cálculo da Energia Relativa por Volume (RBS): RBS = (1014 / 900) x (1. no qual o grau de reação produzido apresenta energia e pressão insuficiente para manter a detonação. Em uma reação química a energia interna das substâncias reagindo não é igual à energia interna dos produtos formados e.Termoquímica da explosão Cada substância tem eneergia interna que reside na forma potencial dentro das moléculas.85) RBS = RWS x ( x / o) = 1.Diâmetro crítico À medida que o diâmetro do explosivo é reduzido.127 x (1. a diferença deve ser absorvida durante a reação (energia interna dos produtos maior do que a energia interna das substâncias). .2 . consequentemente. nitrogênio (N) e carbono (C).15 / 0.Energia Relativa por Vomule (RBS) RBS = (ETx / ETo) x ( x / o) Exemplo 2: Utilizando os dados do exemplo 1: .ETx = 1014 cal/g RWS = ETx / ETo = (1014 cal/g) / (900 cal/g) RWS = 1. Na reação geralmente N2 é formado e o oxigênio combina com o carbono e/ou o hidrogênio (e/ou com o enxofrre se este é presente). e a explosão é uma reação exotérmica que procede de uma maneira extremamente rápida.7% 4. variam com a temperatura e pressão. 2 .85) RBS = 1. por isso é quase impossível descobrir exatamente o que ocorre.127 ou 112. o diâmetro crítico é atingido.52 = 152% 5 .15 / 0. A situação é complicada ainda mais por causa do fato de que as reações e. os produtos formados.Geral Basicamente um explosivo é um composto de hidrogênio (H). consequentemente. A QUÍMICA DOS EXPLOSIVOS 1 . 0 N 14. Os produtos de uma explosão sempre incluem gases.0 CO 28.7 -123.0 NH4NO3 (nitrato de amônio) 80.94.87. Como Hf não depende da maneira de formação.0 CO2 44.57.0 .13. Entalpia de formação Hf Composto PM H2O 18. A entalpia de formação é tabelada para todos os compostos comuns.0 . dependendo somente do composto.82.3 -101.7.0 CH2 (óleo diesel) 14. Podemos levar em conta o trabalho W feito durante a reação e a mudança de energia interna usando a entalpia que é definida como: H = E + PV H = entalpia por mol (cal/mol) E = energia interna por mol P = pressão por mol V = volume por mol Então em uma reação química: H = E + (PV) onde H representa a soma da mudança de energia interna e o trabalho realizado por causa das diferença de pressão e volume entre os produtos e as substâncias originais.0 + 21. Além disso.26. e a energia liberada na forma de calor causa uma expansão dos gases.4 .9 0. uma parte da energia é consumida ao esquentar os produtos e os arredores.1 NaOH 40.1 Hf (kcal/mol) . os elementos e o composto encontrando-se em um estado padrão (P = 1 atm e T = 298K).1 C5H8O12N4 (nitropenta) 316. A entalpia de formação (ou calor de formação) Hf.0 .0 C3H5O9N3 (nitroglicerina) 227.0 NO2 (dióxido de nitrogênio) 46. transformando grande parte do calor em trabalho mecânico.6 + 8.0 NO (óxido de nitragênio) 30. O valor da entalpia de formação é independente da maneira de combinar os elementos. é a mudança da entalpia quando 1 mol de um composto é formado dos seus elementos. Valores negativos de H correspondem à emissão de calor (diminuição da energia interna) e valores positivos significam que o calor é absorvido. podemos usar valores tabelados para calcular o valor emitido ou absorvido em uma reação.Quase sempre a diferença das energias internas aparece na forma de calor e uma das características mais importantes dos explosivos é a grande quantidade de calor liberado pela explosão. Hf = 0 para cada elemento.1 C7H5O6N3 (TNT) 227. Pela definição.1 . sendo V1 e V2 os volumes original e final. dado pela integral W = P dV.8 .1 . O termo "balanço de energia" se refere à quantidade de oxigênio presente em relação à quantidade exata necessária para oxidar todo o carbono presente no dióxido. Desde que cada AN tem um oxigênio em excesso. o gás tóxico mais importante é o CO. Rearrumando a fórmula teremos N2H4O3 e escrevendo-a verticalmente: Elementos Produtos desej. da reação Necessidade de O2 N2 N2 nenhuma H4 2 H2O 2 O3 nenhum nenhuma deficiência ou excesso: 3 .Calor de explosão: Hf = -904.Cálculo de kcal por kg: [kcal/kg = (-229.8 kcal / 254g) x (1000 g/kg)] . quer dizer.Calor de explosão: Hf = Hp .Cálculo da percentagem do NA será: (240 / 254) x 100% = 94.Hr Hf = -498. O resultado é a deficiência de oxigênio para cada unidade de CH2.5% por peso de mistura AN/FO. três unidades de AN são necessárias para balancear uma unidade de FO na mistura do Anfo: AN + FO . podemos calcular os pesos moleculares: NH4NO3 = 80 e CH2 = 14 Então sabemos que 3 x 80 = 240 g de NA reagem com 14 g de carbono quando o balanço é perfeito.Exemplo 1: Considere a mistura do nitrato de amônio (NH4NO3) com o óleo diesel (CH2).CO2 + H2O + N2 3 NH4NO3 + 1 CH2 . mas porque ela está correlacionada com a energia da explosão. N = 14 e O = 16.Então: Hr = -268 kcal e Hp = -498.1) + 7(-57. C CO2 2 H2 H2O 1 deficiência ou excesso: 3 . Um balanço de -5% significa que a quantidade de oxigênio é de 95% do mínimo necessário e um valor de +8% corresponde à 108% da quantidade mínima. O máximo de energia é . o óleo deve ser (14 / 254) x 100% = 5.Cálculo do calor da explosão (Hf) para o nitrato de amônio e óleo diesel: 3 AN + 1 FO = CO2 + 7 H2O + 3 N2 3 AN + 1 = reagentes 3(-87. quer dizer. e este gás é produzido quando não existe oxigênio suficiente para oxidar o carbono completamente.(-268) = -297.CO2 + 7 H2O + 3 N2 .7 .3) + (-7) = calor de formação dos reagentes (Hr) CO2 + 7 H2O + 3 N2 = produtos (-94. Usando os pesos atômicos: H = 1.7 kcal . o poder de ruptura e outras propriedades do explosivo usado.2 = 1 excesso de O. para formar CO2.2 = 1 excesso de 0. .8 kcal . C = 12.5% por peso de mistura AN/FO. apresenta uma grande importância prática.Cálculos do balanço de oxigênio e do calor liberado Como foi dito antes. não só do ponto de vista da formação de gases tóxicos.7 kcal/kg A pesquisa de BO de um explosivo. .8) + 3(0) = calor de formação dos produtos (Hp) . esta condição é utópica. . Na prática.conseguido quando o BO é zero.