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Flüssiger, von flüssigen Salpetersäureestern freier
Sicherheitssprengstoff
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen, von flüssigen Salpetersäureestern freien Sicherheitssprengstoff von vorzugsweise ausgeglichener Sauerstoffbilanz, bestehend aus anorganischen Sauerstoffträgern, organischen Sprengstoffen mittlerer Brisanz und gegebenenfalls hochbrisanten Sprengstoffen (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sec) und Metallpulver sowie einer flüssigen Komponente.
Sprengstoffe in flüssigem Zustand bieten für manche Verwendungszwecke in der zivilen und militärischen Sprengtechnik erhebliche Vorteile.
Die meisten der bisher bekanntgewordenen flüssigen Sprengstoffe enthalten als Sauerstoffträger hochkonzentrierte Salpetersäure. Sie sind zwar sehr wirkungsvoll, jedoch unbeständig, gefährlich und unangenehm in der Handhabung. Vor allem aus diesen Gründen konnten sie sich in der Praxis nicht durchsetzen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein flüssiger Sicherheitssprengstoff, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, nitroglycerinfreie, plastische Sicherheitssprengstoffe dadurch herzustellen, dass als Plastifizierungsmittel eine Öl-in-Wasser-Emulsion verwendet wird. Diese plastischen Sicherheitssprengstoffe besitzen einen Wassergehalt von höchstens 8 Gel.-%. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass der Wassergehalt solcher Sprengstoffe erheblich über 8 Gel.-% hinaus gesteigert werden kann.
Der Sicherheitssprengstoff gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Komponente aus einer wässerigen Dispersion aus 40-70% Wasser, sauerstoffaktiven Salzen, geringen Mengen eines quellfähigen organischen Stoffes sowie gegebenenfalls geringen Mengen eines Emulgators und eines Öles oder flüssigen Nitro-Kohlenwasserstoffes besteht, eine hohe positive Sauerstoffbilanz besitzt und dass sie in solchen Mengen in den Sprengstoff eingearbeitet ist, dass dessen Gesamtwassergehalt mehr als 8 Gew.-% beträgt.
Die Viskosität des erfindungsgemässen, flüssigen Sprengstoffes kann innerhalb der angegebenen Grenzen so variiert werden, dass seine Konsistenz von sirupartig bis dünnflüssig alle Stufen durchläuft. Der Anwendungsbereich der flüssigen Sprengstoffe gemäss der Erfindung ist gegenüber den plastischen Sicherheitssprengstoffen erheblich erweitert. Insbesondere ist der flüssige Sprengstoff z. B. für ein rasches Füllen von Bohrlöchern bei senkrecht oder abwärts geneigten Grosslochbohrungen und Knäpperschüssen von erheblichem Vorteil. Eine Dispersion für die Herstellung eines flüssigen Sprengstoffes enthält vorzugsweise mehrere Sauerstoffträger, beispielsweise Nitrate der Alkali- und Erdalkalimetalle oder geeigneter Schwermetalle. Auch Ammoniumnitrat ist als Sauerstoffträger geeignet.
Man kann jedoch an Stelle der Nitrate auch Chlorate oder Perchlorate verwenden, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass die Möglichkeit spontaner Reaktionen zwischen den Komponenten des Sprengstoffes ausgeschlossen ist.
Neben den in Wasser gelösten Sauerstoffträgern enthält die Dispersion einen in Wasser quellbaren, organischen Stoff, wobei die jeweils erforderliche Menge bis zu einem gewissen Grad vom Molekulargewicht der in Wasser quellbaren, organischen Stoffe in der Weise abhängt, dass entsprechend höher molekulare Stoffe in entsprechend niedrigeren Mengen zu verwenden sind. Als Beispiel für die in Wasser quellbaren, organischen Stoffe sind Agar-Agar, Gelatine, Dextrine u. dgl. zu nennen. In die Dispersion kann ein Öl und ein Emulgator eingearbeitet werden.
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Da die Dispersion eine hohe positive Sauerstoffbilanz aufweisen soll, kann die Menge der unter Sauerstoffverbrauch verbrennenden organischen Stoffe (Öl, quellfähige, organische Substanz, Emulgator) nicht über GebUhr vergrössert werden. An Stelle des gegebenenfalls zu verwendenden Öls, beispielsweise in Form eines vegetabilishen Öls, können auch flüssige Nitro-Konhlenwasserstoffe, z.B. "slüssiges Tri", verwendet werden. Da die flüssigen Nitro-Kohlenwasserstoffe bei der Verbrennung einen wesentlich geringeren Sauerstoffbedarf haben als die Öle, können sie in grösseren Mengen eingearbeitet werden. Vorzugsweise beträgt der Gehalt des fertigen Sprengstoffes an organischen, nicht explosiven Substanzen nur bis 2 Gel.-%.
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Eine <SEP> solche <SEP> Dispersion <SEP> setzt <SEP> sich <SEP> beispielsweise <SEP> zusammen <SEP> aus <SEP> : <SEP>
<tb> Kalzium-Nitrat, <SEP> wasserfrei <SEP> 20, <SEP> 0-25, <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 10, <SEP> 0-15. <SEP> 0 <SEP> Gew.-%
<tb> Natrium-Nitrat <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 3,0 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb> Rizinusöl <SEP> 0, <SEP> 0- <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb> Agar-Agar <SEP> 1, <SEP> 0- <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Polyglykoläther <SEP> 0, <SEP> 0- <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> Ge,,,. <SEP> -% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 40, <SEP> 0-'70, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb>
Die für die Herstellung eines flüssigen Sprengstoffes benötigte Menge einer solchen Dispersion kann je nach der für die jeweilige Gesteinsart oder den jeweiligen Verwendungszweck erforderlichen Konsistenz in weiten Grenzen variieren ;
sie wird vorzugsweise zwischen 20 und 40 Gew.-" des fertigen Sprengstoffes liegen. Die Dispersion kann bei niedrigem Wassergehalt und durch Einarbeiten von Emulgatoren und Öl in Mengen, die innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegen, den Charakter einer Öl-inWasser-Emulsion annehmen.
Ausser der Dispersion enthält der fertige Sprengstoff Explosivstoffe, vorzugsweise in einer Menge zwi-
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armen, aber handhabungssicheren Exploxivstoffes mässiger Brisanz, wie beispielsweise Trinitrotoluol (TNT), einen Sprengstoff mittlerer Energie (zirka 1000 kcal/kg) herzustellen.
Selbstverständlich kann man die Energie des fertigen Sprengstoffes dadurch erhöhen, dass man die mässig brisanten Explosivstoffe durch hochbrisante Explosivstoffe, z. B. Pentrit, Hexogen, Tetryl u. a., ersetzt. Es ist jedoch vollständig ausreichend, wenn der Anteil des fertigen Sprengstoffes an hochbrisanten Explosivstoffen (Detonationsgeschwindigkeit von über 7500 m/sec) bis 15 Gew.-% beträgt. So ergibt beispielsweise ein Sprengstoff mit nur 7 Gew.-% Pentrit bezüglich Brisanz und Bleiblockausbauchung ähnliche Werte wie gebräuchliche Sicherheitsdynamite mit zirka 20 Gew.-% Nitroglycerin.
Gemische besonders hoher Energie, welche die stärksten Dynamite erreichen, erhält man durch Ersetzen eines Teiles der Explosivstoffe durch fein verteilte Metalle sehr hoher Verbrennungswärme, wie beispielsweise Aluminium.
Die Dispersion, der bzw. die Explosivstoffe und gegebenenfalls das Metall werden zur Zusammenstellung des fertigen Sprengstoffes noch mit weiteren Sauerstoffträgern versetzt. Je nach Wassergehalt der Dispersion kann sich der in fester Form zugeführte Sauerstoffträger lösen. Das Ausmass dieser Auflösung ist neben dem Wassergehalt von der Umgebungstemperatur und dem Sättigungsgrad der Dispersion bzw. der Art der darin gelösten Sauerstoffträger abhängig. Die Korngrösse der in die Dispersion eingebrachten organischen Sprengstoffe sollte zweckmässigerweise nicht grösser als 200/l sein. Auch die Korngrösse des nicht gelösten Sauerstoffträgers ist zweckmässigerweise so zu wählen, dass die Grösse von 200 p. nicht überschritten wird.
Als Beispiele der Zusammensetzung des vorbeschriebenen Sprengstoffes seien angeführt :
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> l <SEP> : <SEP> Dispersion <SEP> 23, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 56, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP>
<tb> 100, <SEP> OGew.- &
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> g/cm3 <SEP>
<tb> Explosionswärme <SEP> 902 <SEP> kcal/kg <SEP> (H0-Dampi)
<tb> Gasvolumen <SEP> 880 <SEP> l/kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0,3 <SEP> Gew. <SEP> -%
<tb>
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Beispiel 2 :
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<tb>
<tb> Dispersion <SEP> 32, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 45, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Pentrit <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> 100, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP> g/cm3 <SEP>
<tb> Explosionswärme <SEP> 775 <SEP> kcal/kg <SEP> (tLO-Dampf)
<tb> Gasvolumen <SEP> 910 <SEP> l/kg
<tb> sauerstoffüberschuss <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Beispiel <SEP> 3 <SEP> : <SEP>
<tb> Dispersion <SEP> 34, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Ammonium-Nitrat <SEP> 42, <SEP> 1 <SEP> Gew. <SEP>
<tb>
Trinitrotoluol <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Pentrit <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> Gew. <SEP>
<tb>
Aluminium <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> Gew. <SEP>
<tb>
100, <SEP> 0 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 26 <SEP> g/cm3 <SEP>
<tb> Explosionswärme <SEP> 963 <SEP> kcal/kg <SEP> (H <SEP> 0-Dampf) <SEP>
<tb> Gasvolumen <SEP> 820 <SEP> l/kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb>
Die Vorteile des erfindungsgemässen flüssigen Sprengstoffes sind :
Die überaus gute Handhabung-un Transportsicherheit (unempfindlich gegen Schlag und Wärme ; chemisch neutral, greift Metalle, Kunststoffe usw. nicht an, kann daher in jedem Behälter transportiert werden) ; die Lagerbeständigkeit und Lagersicherheit ; die leichte Anwendbarkeit (rasches Ftillen der Bohrlöcher) ; die gute Detonationsfähigkeit (detoniert sicher mit Normalsprengkapsel Nr. 8) ; die gute Sprengwirkung, selbst ohne Verdämmung.
Zu diesen technischen VorzUgen kommt noch die einfache und billige Fabrikation, da die Herstellung mit weniger Arbeitsvorgängen und weniger und einfacheren Maschinen vorgenommen werden kann.
Aus diesen Gründen ist auch die Preiswtirdigkeit des vorbeschriebenen Sprengstoffes noch grösser als diejenige plastischer Sprengstoffe.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flüssiger, von flüssigen Salpetersäureestern freier Sicherheitssprengstoff von vorzugsweise ausgeglichener Sauerstoffbilanz, bestehend aus anorganischen Sauerstoffträgern, organischen Sprengstoffen mittlerer Brisanz und gegebenenfalls hochbrisanten Sprengstoffen (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sec) und Metallpulver sowie einer flüssigen Komponente, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Komponente aus einer wässerigen Dispersion aus 40-70 Gew.-% Wasser, sauerstoffaktiven Salzen, geringen Mengen eines quellfähigen organischen Stoffes sowie gegebenenfalls geringen Mengen eines Emulgators und eines Öles oder flüssigen Nitro-Kohlenwasserstoffes besteht, eine hohe positive Sauerstoffbilanz besitzt und dass sie in solchen Mengen in den Sprengstoff eingearbeitet ist,
dass dessen Gesamtwassergehalt mehr als 8 Gel.-% beträgt.
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