Die zweitwichtigste von Nobels Erfindungen war das Dynamit, 1867. Den Namen prägte er aus dem griechischen dynamis, „Kraft“. Grundlage für die Erfindung war seine Entdeckung, dass Kieselgur, eine poröse Kieselerde, große Mengen Nitroglycerin absorbieren würde, wodurch ein Produkt entstand, das viel sicherer zu handhaben und einfacher zu verwenden war als Nitroglycerin allein.
Dynamit Nr. 1, wie Nobel es nannte, bestand zu 75 Prozent aus Nitroglycerin und zu 25 Prozent aus Guhr. Kurz nach seiner Erfindung erkannte Nobel, dass Guhr, eine träge Substanz, nicht nur nichts zur Kraft des Sprengstoffs beitrug, sondern diese sogar beeinträchtigte, weil es Wärme absorbierte, die sonst die Sprengwirkung verbessert hätte. Er wandte sich daher aktiven Bestandteilen zu, wie z. B. Holzschliff als Absorptionsmittel und Natriumnitrat als Oxidationsmittel. Durch die Variation des Verhältnisses von Nitroglycerin zu diesen „Dopes“, wie sie später genannt wurden, verbesserte Nobel nicht nur die Effizienz des Dynamits, sondern konnte es auch in verschiedenen Stärken, den so genannten Straight Dynamites, herstellen. So enthielt 40 Prozent Straight Dynamite 40 Prozent Nitroglycerin und 60 Prozent Dope.
Nobel ließ sich die Verwendung von Wirkstoffen im Dynamit 1869 patentieren. Mehrere andere erhielten jedoch etwa zur gleichen Zeit ähnliche Patente, was dazu führte, dass niemand einen eindeutigen Anspruch auf die Erfindung erheben konnte.
Nobels nächster herausragender Beitrag war seine Erfindung von gelatinösem Dynamit im Jahr 1875. Der Legende nach verletzte er sich an einem Finger und benutzte Kollodium, eine Lösung aus relativ stickstoffarmer Nitrocellulose in einem Gemisch aus Äther und Alkohol, um die Wunde zu bedecken. Später, als er wegen der Schmerzen nicht schlafen konnte, ging Nobel ins Labor, um herauszufinden, welche Wirkung Kollodium auf Nitroglycerin haben würde. Zu seiner großen Zufriedenheit stellte er fest, dass nach dem Verdampfen der Lösungsmittel ein zähes, plastisches Material übrig blieb. Er entdeckte, dass er dies durch die direkte Zugabe von 7 bis 8 Prozent kollodionartiger Nitrocotton zu Nitroglycerin duplizieren konnte und dass geringere Mengen an Nitrocotton die Viskosität verringerten und es ihm ermöglichten, andere Wirkstoffe hinzuzufügen. Er nannte das ursprüngliche Material Sprenggelatine und die Dotierungsmischungen Gelatinedynamite. Die Hauptvorteile dieser Produkte waren ihre hohe Wasserbeständigkeit und die größere Sprengkraft als bei vergleichbaren Dynamiten. Diese zusätzliche Kraft resultierte aus einer Kombination von höherer Dichte und einem Grad an Plastizität, der eine vollständige Füllung des Bohrlochs (das Loch, das für die Implantation des Sprengstoffs in das Kohleflöz oder an anderer Stelle gebohrt wurde) ermöglichte.
Die erste großtechnische Herstellung von Nitroglycerin in den Vereinigten Staaten wird George Mowbray zugeschrieben, einem Chemiker von beträchtlichem Können, der die Arbeit von Sobrero und anderen in Europa mit großem Interesse verfolgt hatte. Mowbray veröffentlichte eine Anzeige, in der er anbot, Nitroglyzerin zu liefern. Dies führte zu einer Einladung, es für die Fertigstellung des Hoosac-Tunnels in North Adams, Massachusetts, herzustellen. Die Fabrik von Mowbray wurde in der Nähe von North Adams in der zweiten Hälfte des Jahres 1867 gebaut. Der größte Teil des Produkts ging an den Tunnel, aber eine beträchtliche Menge wurde gefroren in den Osten der Vereinigten Staaten und nach Kanada verschifft. Reines Nitroglyzerin, das in gefrorener Form relativ unempfindlich ist, gefriert bei etwa 11° C (52° F) und lässt sich daher leicht durch Einpacken in Eis gefroren halten. Bevor Mowbray seine Fabrik wegen Patentschwierigkeiten schloss, stellte er etwa 450.000 Kilogramm Nitroglyzerin her, ohne dass es zu Unfällen bei der Herstellung oder dem Versand kam.
Eine der ersten größeren Anwendungen von Nitroglyzerin in den Vereinigten Staaten war die Sprengung von Ölquellen, um den Ölfluss zu erhöhen. E.A.L. Roberts erhielt dort ein Patent auf dieses Verfahren und erwarb später das Recht zur Herstellung und Verwendung von Nitroglycerin im Rahmen der Nobelpatente. Theoretisch hatte er damit ein Monopol auf das Schießen von Ölquellen, und seine Firma dominierte das Feld, aber viele seiner Konkurrenten ignorierten seine Patentrechte.
Nach 1883 war die Verwendung von Nitroglyzerin, mit einigen unwichtigen Ausnahmen, auf das Schießen von Ölquellen beschränkt. In den letzten Jahren wurden effizientere Mittel zur Erhöhung des Ölflusses entwickelt. Nitroglyzerin wird gelegentlich noch eingesetzt, weil es bei kleinen Bohrungen wirtschaftlicher ist.
Drei Tunnel ragen als Meilensteine in der Geschichte des Einsatzes von Sprengstoffen heraus: Erstens der Mont Cenis, ein 13 Kilometer langer Eisenbahntunnel, der 1857-71 durch die Alpen zwischen Frankreich und Italien getrieben wurde, die bis dahin größte Baumaßnahme mit Schwarzpulver; zweitens der 6.4 Kilometer lange Hoosac, ebenfalls ein Eisenbahnprojekt, bei dessen Bau (1855-66) erstmals Nitroglyzerin das Schwarzpulver im Großbau ersetzte; drittens der Sutro-Minenerschließungstunnel in Nevada (1864-74), bei dem der Wechsel von Nitroglyzerin zu Dynamit für diese Art von Arbeiten begann.
Ammoniumnitrat
Nach dem reinen Dynamit und der Gelatine war der nächste wichtige Fortschritt beim Dynamit die Substitution eines Teils des Nitroglycerins durch Ammoniumnitrat, um ein sichereres und preiswerteres Produkt zu erhalten. Die Verwendung von Ammoniumnitrat in Sprengstoffen war 1867 von anderen in Schweden patentiert worden, aber es war Nobel, der den neuen „Extra-Dynamiten“ zum Erfolg verhalf, indem er Gelatinen entwickelte, die 20 bis 60 Prozent Ammoniumnitrat enthielten.
In den Jahren 1867-84 arbeiteten viele Menschen daran, nicht-gelatineartige Ammoniumnitratmischungen zu entwickeln, aber nichts von Wert resultierte daraus, vor allem weil Ammoniumnitrat zu hygroskopisch ist; das heißt, es nimmt zu leicht Feuchtigkeit auf. 1885 fand der Amerikaner R.S. Penniman eine Lösung für das Problem, indem er das Ammoniumnitrat vor der Verwendung mit einem kleinen Anteil Paraffin oder einer ähnlichen Substanz beschichtete. Mit dieser Entwicklung wurde bald eine Reihe von Ammoniak-Dynamiten populär. Die Beschichtung wurde eingestellt, als andere, sicherere Mittel entwickelt wurden, um das Feuchtigkeitsproblem in den Griff zu bekommen.
Alle größeren Länder, die Kohle unter Tage abbauen, haben ähnliche Sprengstoffe und Vorschriften. In den Vereinigten Staaten werden Sprengstoffe, die vom U.S. Bureau of Mines für den Einsatz in unterirdischen Kohleminen zugelassen wurden, als Permissibles bezeichnet. Diese Sprengstoffe müssen nicht nur die Sicherheitstests des Bureaus bestehen, sondern auch in einer vom Bureau festgelegten Weise verwendet werden. In England werden die Sprengstoffe als permitted bezeichnet, in Frankreich als explosifs antigrisouteux, in Belgien als explosifs S. G. P. (sécurité, grisou, poussière) und in Deutschland als schlagwettersichere Sprengstoffe. Fast ausnahmslos ist der Hauptbestandteil dieser Sprengstoffe Ammoniumnitrat, das wegen seiner niedrigen Explosionstemperatur ausgewählt wurde, und fast alle enthalten ein Kühlmittel wie Natriumchlorid (Kochsalz) oder Ammoniumchlorid, um zu verhindern, dass die Hitze ihrer Explosion in einem Bergwerk unterirdische Gase wie Methan oder eine Kombination davon und Kohlenstaub entzündet und einen Brand oder eine katastrophale Sekundärexplosion verursacht. Der Sensibilisator ist in der Regel eine kleine Menge Nitroglycerin, aber in einigen Fällen ist es TNT, Trinitrotoluol (wird später besprochen); zum Beispiel heißt es, dass eine typische russische Zulassung 68 Prozent Ammoniumnitrat, 10 TNT, 20 Natriumchlorid und 2 pulverisierte Rinde wäre.
Als synthetisches Ammoniak aufgrund von Verbesserungen in der Herstellung und einem Rohstoffwechsel von Kohle zu Erdgas billiger wurde, konzentrierte die Sprengstoffindustrie ihre Bemühungen darauf, Ammoniumnitrat durch Nitroglycerin zu ersetzen. Zwei wichtige Produkte waren (1) Ammoniak-Dynamite mit niedriger Dichte und (2) Semigelatine. Vor ihrer Entwicklung war die Dichte der meisten Dynamite ungefähr gleich und recht hoch. Die Stärke wurde bei den verschiedenen Sorten durch die Variation der verwendeten Sprengstoffmenge verändert. Das neue Konzept bestand darin, die stärkstmögliche Formel mit einem Minimum an Nitroglycerin und einem Maximum an Ammoniumnitrat zu verwenden und sie systematisch mit geeigneten Zutaten mit geringer Dichte wie Bagasse (dem Brei, der nach der Extraktion des Zuckers aus dem Zuckerrohr übrig bleibt) zu verdünnen, so dass eine Stange des neuen Produkts die gleiche Sprengwirkung wie eine Stange des alten Produkts hatte. Der einzige Unterschied zwischen den Ammoniak-Dynamiten mit niedriger Dichte und den Semigelatinen besteht darin, dass letztere durch die Verwendung von Nitrocellulose und einen höheren Nitroglycerin-Gehalt teilweise gelatiniert sind. Diese Verkleisterung sorgt für eine gute Wasserbeständigkeit und einen Grad an Plastizität, der beim Laden von Löchern vor der Sprengung erwünscht ist.
Es gibt Mittel, um eine mäßige Wasserbeständigkeit der Ammoniak-Dynamite zu erreichen, ohne auf die Verkleisterung des Nitroglycerins zurückzugreifen. Die gebräuchlichsten sind die Verwendung von wasserabweisenden Mitteln, wie z. B. Calciumstearat, und von Inhaltsstoffen, die ein Wassergel auf der Oberfläche des Dynamits bilden, das das weitere Eindringen von Wasser verlangsamt. Beispiele für Letzteres sind vorgelatinierte Stärkeprodukte und Roggenmehl.
Niedrig gefrierendes Dynamit
Versuche, den Gefrierpunkt von Nitroglycerin zu senken, begannen kurz nach der kommerziellen Einführung durch die Nobels. Gefrorenes Dynamit ist sehr unempfindlich, manchmal so sehr, dass es keine verlässliche Leistung erbringt, und es ist schwierig zu handhaben, da es sich nicht zum Einsetzen einer Sprengkapsel lochen oder schlitzen und in ein Bohrloch stopfen lässt. Folglich musste fast das gesamte Material für die Verwendung aufgetaut werden, und unvorsichtige Auftaumethoden verursachten viele Unfälle. Erst 1907 wurde ein einigermaßen erfolgreiches Verfahren zur Herstellung von tiefgekühltem Dynamit entwickelt. Dabei wurden dem Nitroglyzerin 20 bis 25 Prozent der flüssigen Isomere (Moleküle mit identischer Formel, aber unterschiedlicher Struktur) von TNT zugesetzt. Dieses wurde für kurze Zeit durch eine nitrierte Lösung von Zucker in Glyzerin ersetzt. Im Jahr 1911 wurde ein praktischer Weg zur Herstellung von Diglycerin (ein Glycerinpolymer) entdeckt. Sein Nitrierungsprodukt, Tetranitrodiglycerin, senkte in Verbindung mit Nitroglycerin den Gefrierpunkt erheblich.
Die endgültige Lösung des Gefrierproblems wurde 1925 gefunden, als synthetisches Ethylenglykol verfügbar wurde. Die explosiven Eigenschaften von Ethylenglykol-Dinitrat sind praktisch identisch mit denen von Nitroglycerin, und seine Tiefkühlqualitäten sind extrem gut. Dynamit, das eine Mischung aus ihm und Nitroglyzerin enthielt, wurde in Point Barrow, Alaska, vier Jahre lang im Freien gelagert, ohne einzufrieren.