Crni barut (
obični barut,
dimni barut, ili tzv.
puščani prah), mehanička je smjesa koja sadrži približno:
75% kalijeva nitrata (KNO
3)
12% drvenog ugljena (C)
13% sumpora (S).
POVIJEST:Preteča crnog baruta je „grčka vatra“ koja se je sastojala od mješavine smole, sumpora i kalijeva nitrata (salitre). Točnije, umjesto smole ubačen je drveni ugljen, te je tako nastao crni barut. Njegov se sastav do danas praktički nije izmijenio.
Crni barut je bio najstariji i prvi eksploziv, poznat već u starom vijeku u Kini i Indiji. Izmislili su ga kineski alkemičari u 9.stoljeću, iako se pretpostavlja da je već znan od prije, od 160. - 122. pr. Kr.. Potkraj XIII.st. ušao je u uporabu u Europi.
Crni barut je dugo bio jedini eksploziv koji je upotrebljavan u vojne svrhe kao pogonsko punjenje u vatrenom naoružanju. U svojim počecima, barut se radio u velikim količinama, jer je bio jedni do tada poznati eksploziv i često se koristio.
Prvi pokušaj da se crni barut upotrijebi za razbijanje čvrstih stijena i dobivanje mineralnih sirovina učinjen je 1627.g..
Kroz povijest su se mijenjali sastojci baruta i način izrade. Baruti bez sumpora imaju čak prednosti pred klasičnim crnim barutom. Prvu takvu smjesu je pronašao Le Blond 1756.g. Sastav joj je bio 87,1% KNO
3 i 12,9% ugljena. Smjesa je izgarala skroz bez dodatka kisika i dimila se je minimalno.
Do masovnije, sigurnije i praktičnije upotrebe crnog baruta za miniranje u rudarstvu dolazi tek nakon 1831.g. kad je Englez Bikford izumio sporogoreći (Bikfordov) sporogoreći štapin, koji se i danas upotrebljava.
Upotrebljavao se do 1886.g. za punjenje vatrenog oružja i za miniranje.
Osnovne karakteristike i proizvodnja/dobivanje crnog baruta:Barut izgara naglo, razvijajući veliku toplinu i stvarajući pretežno plinovite produkte, uz neke čvrste (kalijev sulfid) koji daju dim.
Tehnološki proces proizvodnje crnog baruta na prvi pogled je vrlo prost: mljevenje, mehaničko miješanje komponenata, kvašenje, prešanje, drobljenje i poliranje. Međutim, njegova proizvodnja u praksi je vrlo složena i opasna. Nesreće pri proizvodnji crnog baruta su prije bile česte, jer najmanja iskra može upaliti crni barut.
Zbog toga treba biti stalno oprezan i nebrižljive radnike odmah odstranjivati iz proizvodnje!
Procentualni odnos ovih sastojaka u crnom barutu zavisi od vrste baruta, tj. od toga je li barut lovački, rudarski, štapinski, itd..
Zavisi o namjeni, mijenja se omjer sastojaka u sastavu crnoga baruta. Npr. lovački crni barut ima sastav 78% kalijeva nitrata, 10% drvenog ugljena i 12% sumpora.
Prema kemijskom sastavu, crni barut predstavlja trokomponentnu smjesu kalijeva nitrata (KNO3), drvenog ugljena (C) i sumpora (S) u odnosu 75 : 10 : 15 težinskih dijelova.
Poznati su sastavi crnog baruta i sa drugim odnosom navedenih komponenata. Time se može raditi sporiji ili brži barut mijenjanjem omjera samog sastava baruta:
-od 65-80% KNO
3,
-od 10-30% drvenog ugljena,
-od 10-25% sumpora.
itd.
Svaka komponenta u crnom barutu ima svoju ulogu.
Kalijev nitrat (salitra, KNO
3) je osnovna komponenta u sastavu crnoga baruta i on je nosilac kisika, tj. služi kao oksidans, jer omogućava sagorijevanje ugljena i sumpora. On ima osobinu da lako predaje kisik drvenom ugljenu i sumporu, bez koga ovi sastojci ne bi mogli sagorjeti. Ako je slučaj kalijevog nitrata povećan, barut će brže sagorjeti.
Drveni ugljen u crnom barutu ima ulogu goriva, ujedno je i osnovno gorivo u sastavu baruta. Za barute koji se primjenjuju u vojne svrhe, drveni ugljen mora biti izrađen od mekšeg drveta, ponajčešće po tradiciji brezinog, ili kao npr. ljeskovog (lijeska; drvo lješnjaka), jovovog (jova), lipovog, vrbovog i drugog drveta. To je iz razloga da se lako melje i da daje osobinu poroznoga i lako zapaljiva ugljena. Takav drveni ugljen dobiva se sagorijevanjem drveta bez pristupa zraka u retortama na temperaturi od 280 do 350°C. Ukoliko se primjeni viša temperatura karbonizacije, dobiva se ugljen teže zapaljiv, manje porozan i izrazito crne boje.
Treća komponenta crnog baruta je sumpor, koji se topi na 113°C, te se u takvom stanju lako i pali. Sumpor je u crnom barutu također gorivo. Pored toga njegova je uloga da čvrsto spaja kalijev nitrat i ugljen, da se barut poslije prešanja i ponovnog sitnjenja zrna ne bi raspao u prašinu, tj. on služi kao vezivno sredstvo. Sumpor istovremeno povećava zapaljivost baruta, i osigurava stabilnu reakciju.
Postoje rješenja crnog baruta i bez sumpora, tzv. dvokomponentni baruti. Optimalno rješenje dvokomponentnog baruta je kalijev nitrat : ugljen, u odnosu 80 : 20.
U tablici su dane usporedne karakteristike trokomponentnog crnog baruta (KNO
3 : C : S) sa dvokomponentnim sastavom KNO3 : C.
Kao što se iz rezultata danih u tabeli vidi, trokomponentni barut je u pogledu energije, brzine gorenja i osjetljivosti na mehaničke impulse bolji od dvokomponentnog crnog baruta.
Crni barut koji se primjenjuje u sredstvima ratne tehnike je uglavnom sljedećeg sastava:
-kalijev nitrat (KNO
3) - 75% (±1%)
-drveni ugljen (C) - 15% (±1%)
-sumpor (S) - 10% (±1%)
U pogledu granulacije kod nas se proizvodi 10 vrsta baruta od kojih se za vojne potrebe primjenjuju najčešće granulacije date u tabeli.
Sagorijevanje crnog baruta odvija se prema sljedećim kemijskim jednadžbama:
2 KNO
3 + 3 C + S = K
2S + 3 CO
2 + N
2 (potpuno sagorijevanje)
ili
10 KNO
3 + 4 S + 12 C = 8 CO
2 + 3 CO + 5 N
2 + K
2CO
3 + 2 K
2SO
4 + 2 K
2S
Prilikom sagorijevanja crnog baruta dobiva se od 45-57% čvrstog ostatka u vidu kemijskih soli, najviše kalijevih spojeva: K
2S, K
2CO
3, K
2SO
4, K
2S
2O
3, i dr., a ostatak od 43% čine plinovi - CO
2, CO, N
2, H
2S, NO
3 i dr..
Osobine i svojstva:Crni barut, puščani prah, prema vanjskom izgledu, su polirana sjajna i grafitirana crna zrnca koja se među prstima ne mogu lako drobiti.
Nedostatak crnog baruta je njegova velika osjetljivost na vlagu. Crni barut je veoma higroskopan, pa mu samim tim i vijek zavisi od načina čuvanja. Ukoliko se čuva hermetički zatvoren, vijek mu je praktički neograničen, jer je suh kemijski postojan za razliku od malodimnih baruta. Količina vlage u barutu ne smije biti veća od 1,5%, a prilikom ugradnje u sklopive municije postotak vlage ne smije prijeći 1%.
Povećavanjem sadržaja vlage crni barut se sve teže pali, a sa 15% vode ne može se pripaliti i tada je neupotrebljiv i neispravan.
Dobar crni barut je čvrst, te se zrna pod prstima ne smiju drobiti. Ako je barut vlažan u većoj mjeri, zgruda se, zrnca se međusobno lijepe, gube sjaj, postaju mutna i lako se mrve među prstima, a na prstima ostavljaju crne tragove. Ako se sušenjem takvoga baruta odstrani suvišak vlage, na površini zrnca uočavaju se sitni bijeli kristali nastali prekristalizacijom kalijeva nitrata. Ta pojava poznata je pod imenom „cvjetanje baruta“.
Ovlažen crni barut poznaje se po tome što na sebi može imati i plavičaste pjege.
Specifična težina puščanog baruta je 1,5 do 1,9, a težina 800 do 1.500 g/l (0,8-1,5 kg/l)
Crni barut za pirotehniku i vatromete je tamnosive do crne boje. Jeftinije je izrade, slabije kvalitete, tj. nije grafitiran, krt je i ne može se oblikovati. Takav crni barut je najčešće u obliku vrlo sitnih kamenčića ili kao prah. Gustoća mu je 0,99 - 1,00 kg/l.
Crni barut je vanredno osjetljiv na mehaničke impulse udara i trenja. Po osjetljivosti na udar i trenje je identičan jakim sekundarnim eksplozivima, heksogenu, oktogenu i tetrilu. Pad utega od 2kg sa visine od 70cm u 50% slučajeva inicira crni barut u prahu.
Jačina po Wagneru mu je minimalna 60.
Zbog svoje velike osjetljivost i lake zapaljivosti iskrom ili plamenom crni barut spada u grupu najosjetljivijih eksplozivnih materija. Najfiniji prah se vrlo lako pali iskrom izazvanom statičkim elektricitetom, što je uzrok mnogih nesreća pri manipulaciji crnim barutom.
Pri sagorijevanju daje veliku količinu bijelog dima, uz malo plinova. Specifični plinski volumen izgaranja 1kg crnog baruta standardnog sastava je 280-300 l/kg. Temperatura sagorijevanja mu je od 2100 do 2400 °C (crnog baruta standardnog omjera je 2.380°C/kg), a kalorijska vrijednost mu je mala (cca 3,2 kJ/kg, ili oko 650 - 720 Kcal/kg). Temperatura paljenja plamenom se kreće u granicama 300 do 320°C. Crni barut se lako preša, a brzina gorenja zavisi od sile prešanja i omjera. Crni barut standardnoga omjera ponajčešće sagorijeva uvijek konstantnom brzinom od 400 m/sek, a na otvorenom prostoru gori brzinom od 3-5 m/s.
Na otvorenom prostoru, bez obzira na način iniciranja, ne može detonirati, već samo sagorjeti.
Crni barut gustoće manje od 1,75 g/cm3 gori eksplozivno, dok se primjenom većih gustoća omogućava slojevito gorenje i brzina gorenja iznosi 10 mm/s na normalnom pritisku okoline.
Ako crni barut sagorijeva u hermetički zatvorenom prostoru, bez obzira na gustoću, sagorijevat će eksplozivno. Crni barut teže sagorijeva pri nižim pritiscima/tlakovima od atmosferskog. Granični podpritisak na kojem će crni barut još sagorjeti iznosi 9,8 kPa (0,1 kg/cm
2).
Skladištenje crnoga baruta:S obzirom na gore navedene osobine, svaki rad sa crnim barutom mora se izvoditi uz sve mjere osiguranja.
Veliku osjetljivost crnog baruta na plamen i iskru zahtjeva preuzimanje specijalnih i strogih mjera osiguranja pri čuvanju i rukovanju. Pri tome treba imati na umu da zapaljeni crni barut ne možemo ugasiti nikakvim sredstvima.
Zabranjeno je njegovo čuvanje i transportiranje u čeličnim posudama, kao i upotreba bilo kakvih predmeta od čelika ili željeza pri radu s njim. Posebno treba voditi računa da metalni dijelovi i alati sa kojima se radi ne budu od metala koji mogu izazvat iskru. Alati za prešanje trebaju biti od mesinga ili bronce, a ukoliko se ne može izbjeći upotreba čeličnih dijelova, treba ih pomesingirati ili elektrolitički pobakreniti. Svaki rad sa crnim barutom zahtjeva da radno mjesto bude uzemljeno kako bi se izbjeglo nagomilavanje statičkog elektriciteta i eventualno brzo pripaljivanje crnog baruta. Zbog toga se i ne dozvoljava u skladištima bilo kakav rad sa crnim barutom - stresanje iz posude i sl..
Skladišta moraju imati dobre i ispravne gromobrane, u njih se smije ulaziti samo u obući sa gumenim đonovima, a transportna kolica moraju imati gumena kola.
Dobra osobina crnoga baruta je ta što mu je kemijska stabilnost dobra, ako se čuva hermetički zatvoren u suhom skladištu, može neograničeno trajati. Crni barut treba čuvati hermetički zatvoren u tvorničkoj ambalaži, koja je najčešće plastična, drvena ili kartonska.
Sa crnim barutom se ne smiju čuvati nikakve druge eksplozivne niti zapaljive materije, niti željezni predmeti, izuzev sporogorećeg štapina. Skladište mora biti suho. Posebnu pažnju treba obratiti na ljude koji rukuju crnim barutom, jer svaka nesvjesnost ili aljkavost može imati tragičnih posljedica. Uništavanje neupotrebljivog crnog baruta ne treba vršiti spaljivanjem, što je vrlo opasno, već prosipanjem u vodu. Ako zapalimo i najmanju količinu crnog baruta, naglo sagorijevanje može prouzrokovati teške opekotine.
Primjena i uporaba crnog baruta:Vanredna osjetljivost crnog baruta na plamen i njegovo brzo sagorijevanje osnovne su karakteristike koje su omogućile veoma široku primjenu u municiji i drugim sredstvima ratne tehnike. I pored higroskopnosti, što se smatra velikim nedostatkom crnog baruta, još i dan danas je praktički nezamjenjiv. Svi pokušaji da se crni barut zamjeni odgovarajućom pirotehničkom smjesom, koja bi bila nehigroskopna i stabilna, a zadržavala sva njegova svojstva, nisu uspjeli. Zbog toga se crni barut i danas primjenjuje:
-za eksplozivno punjenje u školskim SRT i specijalna miniranja,
-za pripale pogonskog punjenja većine PA, artiljerijskih i raketnih projektila,
-za potisna i izbačajna punjenja pirotehničkih podsklopova municije,
-za laboraciju usporivača i usporivačkih mehanizama.
Crni barut kao eksploziv:Crni barut je, u stvari, najstariji eksploziv, koji se u davna vremena upotrebljavao za sve vrste miniranja, a tek kasnije je zamijenjen jačim i suvremenijim eksplozivima. Smatra se prvim eksplozivom i prvom pirotehničkom mješavinom.
I danas se crni barut primjenjuje kao blaži eksploziv za neke vrste miniranja, kao pri miniranju u kamenolomima granita i mramora, kada se žele dobiti velike gromade stijena. Razlog njegove upotrebe leži u tome što crni barut uslijed male brizantnosti prilikom eksplozije djeluje svojom potisnom silom na stijenu i ne drobi je kao što to biva prilikom upotrebe klasičnog eksploziva.
U današnje vrijeme radi se na tome da se crni barut skroz iskorijeni za potrebe miniranja i nalazu mu se razne nove vrste eksploziva.
Prilikom eksplozije crnog baruta dobiva se bijeli dim koji se brzo diže u zrak (trotil daje crn i težak dim, koji se zadržava na površini zemlje), pa se u vojne svrhe iz tih razloga može i promijeniti u svrhe obilježavanje ciljeva (obilježavajuća municija).
Izvjesnu primjenu nalazi u proizvodnji/punjenju školskih i vježbovnih sredstava u imitatoru pucnja/eksplozije - tzv. topovski udari, punjenje nekih vrsta granata, u pirotehnici za punjenje vatrometnih raketa i drugo.
Za kolekcionarske potrebe, te zbog raznih tradicija, crni barut je neizostavan. S njim se i dan danas puni lovačko oružje starijega tipa, puške kremenjače, kubure i sl..
Crni barut kao pripala:Najširu primjenu ima crni barut u municiji svih kalibara i vrsta, počevši od PA, artiljerijske do raketnih projektila. Osnovna uloga crnog baruta u projektilima je ta da primi vatru od inicijalnog sredstva (kapsule) i da je prenese na potisno punjenje, s obzirom na to da kapsula ne može sama da pripali potisno punjenje (nitrocelulozne ili nitroglicerinske barute), to se pripaljivanje baruta obavlja pomoću pripale od crnog baruta.
Crni barut u municiji služi i kao pojačivač plamena. Kod manjih kalibara municije (PA 20mm) pripala od crnog baruta smještena je na dno čahure ili se nalazi u samoj kapsuli (tijelo kapsule), dok je kod većih kalibara pripala od crnog baruta smještena u specijalnu cjevčicu koja predstavlja produžetak topovske kapsule. Kod nekih rješenja municije većih kalibara kao 76 mm, cjevčica izrađena crnim barutom prolazi cijelom dužinom čahure. Na taj način se postiže ravnomjernije pripaljivanje potisnog punjenja. Crni barut, koji se stavlja na dno čahure, izrađuje se u kesice od prirodne svile (perkal platna) i lijepi za dno čahure.
Prije otkrića nitroceluloznog baruta crni barut se primjenjivao za potisno punjenje projektila. Danas se on u te svrhe upotrebljava veoma rijetko (signalni metak 26mm). Crni barut u signalnom metku nakon sagorijevanja vrši potisak na signalnu zvjezdicu, te je izbacuje iz čahure metka na visinu od oko 120m i istovremeno je pripaljuje.
Crni barut se koristi i kao pripala za druga barutna ili signalna punjenja i različite pirotehničke smjese. U signalnim brodskim raketama, barut se nalazi između motora i bengalskog signalnog punjenja sa padobranom, za bolju pripalu i za bolje izbacivanje i odvajanje cjelokupnog sadržaja. Mnogo širu primjenu ima crni barut u svrhe odvajanja sklopova projektila u letu, kao npr. osvjetljavajuće i dimne municije svih kalibara. Svoju primjenu ima i kod raketa raketnih signalnih pištolja.
Crni barut u usporivačkom mehanizmu:Unatoč nekim nedostacima (u prvom redu velikoj higroskopnosti), Crni barut danas ima svoju najveću i nezamjenjivu primjenu u izradi sporogorećih štapina, koji se izrađuju isključivo sa crnim barutom.
U usporivačke mehanizme gdje je crni barut našao svoju primjenu spadaju razne vrste vojnih naprava.
Koristi se za razne pirotehničke osigurače, artiljerijsku municiju, miliusporivače za fugasne granate, ne frikcione smjese i dr.. Usporivači za upaljače i prijenosnici raznovrsne namjene isključivo su se proizvodili prešanjem crnog baruta u metalna tijela.
Sve do nedavno se koristio kao usporivač za ručnu bombu - tzv. tempirani upaljač, ali ga se danas za navedene svrhe vrlo efikasno zamjenjuju tzv. tempirne smjese (odgovarajuće pirotehničke smjesama koje su higroskopne i stabilne).
IZVORI:*Republika Hrvatska, ministarstvo obrane, hrvatsko vojno učilište „Petar Zrinski“, „Streljivo“ (lekcije), studeni 1994.g., Autori: Dražen Šimunović dip. Ing., poručnik Ivica Čolić dipl. ing.,
*Republika Hrvatska, ministarstvo obrane, hrvatsko vojno učilište „Petar Zrinski“, „Eksplozivne tvari u streljivu“ (lekcije), studeni 1994.g., Autori: Dražen Šimunović dip. Ing., poručnik Ivica Čolić dipl. ing.,
*Eksplozivne materije (tvari), priručnik za poznavanje, uskladištenje, transport i primjenu eksplozivnih materija (tvari), novinsko-izdavačko poduzeće, Tehnička knjiga, Beogradski grafički zavod, Bulevar vojvode Mišića 1, 1965.g., autori: Jože Colarić, dipl. inž. Ivo Trampuž (profesor Rudarsko-geološkog fakulteta u Beogradu),
*Minsko-eksplozivna sredstva – Knjiga I (Opis i upotreba), Savezni sekretarijat za narodnu obranu, Tehnička uprava, In. br. 29/3-1, Vojna štamparija Fotoslog TU-I 107 – Beograd 1981.g., Generala Ždanova 40b.
*Eksplozivna sredstva – M. Pleše, I. Šteker, V. Horvat,
*Municija II dio – Skupina tajnih autora (vojna lica/osobe)
*Tehnologija proizvodnje municije
*Explosivstoffe, 1959, Noll 225-231, 1960 N-1, 7-15, 1963, N-7, 226, 1965, N-12
*Guger-Weber: Sicherheit im Chemiebetrieb, Econ-Verlag, Duseldorf, 1954.g.
*Pravilnik o zaštiti na radu pri izradi eksploziva i baruta i manipulisanju eksplozivnim barutima, Službeni list br. 55 od 25.dec.1969.g.
*Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu od statičkog elektriciteta, Beograd 1974.g.
*Tehnički leksikon, Leksikografski zavod Miroslav Krleža; glavni urednik: Zvonimir Jakobović. Tiskanje dovršeno 21. prosinca 2007.g., Nacionalne i sveučilišne knjižnice u Zagrebu pod brojem 653717. ISBN 978-953-268-004-1, str. 60.
*Hrvatska enciklopedija; broj 1 (A-Bd), str. 643. Za izdavača: Leksikografski zavod Miroslav Krleža, Zagreb 1999.g. ISBN 953-6036-31-2
*Hrvatska enciklopedija; broj 2 (Be-Da), str. 482. Za izdavača: Leksikografski zavod Miroslav Krleža, Zagreb 2000.g. ISBN 953-6036-32-0
*Carl R. Noller; Kemija organskih spojeva. Glavni urednik: Zvonko Vistrička. Izdavač: Tehnička knjiga, listopad 1968.g.. Zagreb. Str. 752.