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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Slurrysprengstoffen geregelter Dichte
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von schlammförmigen Sprengstoffmischungen, die zum Sprengen geeignet sind, und auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Derartige schlammförmige Zusammensetzungen werden gewöhnlich aus einer Lösung eines Oxydationsmittels, wie beispielsweise einer wässerigen Lösung von Ammoniumnitrat, in der festes, teilchenförmiges Material suspendiert sein kann, wobei ein Verdickungs- oder Gelierungsmittel hinzugegeben wird, um eine Abscheidung des suspendierten Materials aus der flüssigen Phase zu verhindern, hergestellt. In
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des erhaltenen Sprengstoffschlammes zum Verbrauchspunkt geoffenbart. Der Schlamm lässt sich verpumpen, wenn er frisch hergestellt ist, aber unmittelbar nach seiner Verbringung in das Bohrloch oder in eine Bohrhülse verdickt er sich zu zähflüssiger oder nahezu fester Substanz, so dass die einzelnen Bestandteile sich unter der Wirkung der Schwerkraft nicht absetzen können.
Eine solche Masse ist auch gegen Grundwasser widerstandsfähig, das häufig in Bohrlöchern vorhanden ist.
Bei dem Herstellungsverfahren werden oft gewisse Mengen von Luft oder andern Gasen in den schlammförmigen Sprengstoff eingeschlossen. Wie in der USA-Patentschrift Nr. 3, 382, 117 von Cook angegeben ist, kann dies von Vorteil sein und solches zugemischtes Gas kann die Dichte des Schlammes um 25% vermindern. Es ist oft erwünscht, die Beschaffenheit und die Dichte solcher Schlamme durch absichtlichen Einschluss von Luft oder andere Gase in Form feiner Blasen zu beeinflussen. Solche Einschlüsse wirken sich nicht nur auf die Dichte, sondern auch auf die Detonationskraft und die Empfindlichkeit des Sprengmittels aus. Die Erfindung schafft ein bequemeres, sicheres und genaues Verfahren zur Regelung der Belüftung, der Verschäumung und der Erzielung sonstiger Gaseinschlüsse.
Durch solche Regelungen kann die Empfindlichkeit des schlammförmigen Sprengstoffes genau. eingestellt werden. Auch verschiedene andere Eigenschaften können auf diese Weise variiert werden. Die anzuwendenden Massnahmen und Verfahrensschritte sind einfach. Es kann ein Teil der Flüssigkeit oder gewünschtenfalls ihre Gesamtmenge in geeigneter Weise belüftet werden. So kann man z. B. in Gegenwart von Luft oder irgend- eines andern unlöslichen Gases eine"Verschäumung"bewerkstelligen, eine Einblasung oder ein Schlagen vornehmen, so dass genügend feine Gasbläschen eingeschlossen werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Diese Belüftung oder Schaumbildung wird stabilisiert.
Fig. l ist eine teilweise schematisch gehaltene Schnittzeichnung einer bevorzugten mechanischen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein anderes System, wobei verschiedene Teile im Querschnitt gezeichnet und andere aus Gründen der Vereinfachung weggelassen sind und die Fig. 3, 4, 5 und 6 sind graphische Darstellungen, die das Verhältnis der Detonationsgeschwindigkeit zur Dichte, der Dichte zum Druck, des kritischen Durchmessers zur Dichte und der Sprengwirkung zur Dichte bei typischen Schlammsprengstoffen darstellen.
Gemäss Fig. l ist ein Flüssigkeitsvorrat aus einer konzentrierten oder im wesentlichen gesättigten wässerigen Lösung von Ammoniumnitrat oder von Ammoniumnitrat und Natriumnitrat oder andern oxy-
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dierenden Salzen in einem Vorratsbehälter --11-- vorhanden, der einen Füllstutzen --13-- am oberen Ende und eine Ausflussöffnung am Boden aufweist. Eine Pumpe-17-, vorzugsweise eine Messpumpe oder eine solche, die eine zwangsweise Verdrängung bewirkt, dient dazu, um die Flüssigkeit durch eine Leitung --19-- zu treiben, um so einen gleichbleibenden Strom unabhängig von der Füllhöhe im Bei hälter --11-- oder seiner Anordnung oberhalb der Vorrichtung zu erreichen.
Durch eine Flüssigkeitszufuhrleitung-21-kann warmes oder kaltes Wasser oder ein organischer flüssiger Brennstoff od. dgl. eingeleitet und dieses Wasser dazu verwendet werden, um das System auszuspülen, nachdem
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-21-- istden Strom ab.
Unterhalb des Ventils --23-- verzweigt sich die Leitung --19-- in eine Hauptleitung --27--, die durch das Ventil--29- gesteuert wird, und eine Nebenleitung, die durch das Ventil --33-- geöffnet oder geschlossen wird. Eine einzelne Regelvorrichtung, wie z. B. der Handgriff kann dazu die- nen, beide Ventile zu betätigen. Dabei ist die bevorzugte Anordnung so getroffen, dass ein Ventil offen ist, wenn das andere geschlossen ist. Auf diese Weise ist eine vollständige Regelung der verhältnismä- ssigen Strömungsmengen durch beide Leitungen leicht zu erzielen. Der Regelschieber --35-- kann von
Hand oder elektrisch-pneumatisch-hydraulisch oder durch irgendwelche mechanischen Mittel bedient werden.
Er kann durch einen Computer üblicher Bauweise, der hier nicht dargestellt ist, gesteuert wer- den, um die Art des an die Sprengstelle zu bringenden Schlammes entsprechend zu regeln. Am Boden des Bohrloches, wo eine dichte voll wirksame Explosion benötigt wird, um eine maximale Sprengwirkung zu erreichen, kann es erwünscht sein, überhaupt keine Belüftung stattfinden zu lassen. Dabei kann das Ventil --33-- vollständig geschlossen sein. In der Mitte des Bohrloches kann ein weniger dichter Spreng- stoff von mässiger Stärke erwünscht sein ; dann kann das Ventil--33-- teilweise geöffnet sein. In der
Nähe der Bohrlochöffnung kann lediglich eine leichte Schaummischung erforderlich sein. Dann kann das Ventil-33--weiter oder sogar vollständig geöffnet sein.
Unter der Annahme, dass das Ventil-29-zu einem gewissen Teil geöffnet ist, fliesst die Flüssig- keit, die in einer Menge --A-- durch die Leitung --27-- strömt, in einen Ringkanal oder einen Trich- ter-37-, der im oberen Teil der Mischkammer --39-- vorgesehen ist. In dieser Kammer werden alle
Bestandteile des Sprengstoffschlammes miteinander vermischt und verrührt. Die Ventile --29 und 33--
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die das Gas mit der Flüssigkeit mischt und aus einer Kammer --41-- und Rührblättern --43-- besteht, die von einem Motor --45- getrieben werden. Durch die Leitung --47-- wird soviel Luft wie gewünscht zugeführt, um in Form feiner Blasen innerhalb der Flüssigkeit aufgeschlagen zu werden.
Die flüssige Lösung im Behälter-11-enthält vorzugsweise zum Beginn eine kleine Menge eines Ver- dickungs- oder Geliermittels, beispielsweise einer Menge von 10/0 von Guargummi oder eine etwas grö- ssere Menge vorgekochter Stärke. Dies erhöht die Viskosität der Flüssigkeit in genügendem Masse, so dass sie auch feinere Bläschen eine genügend lange Zeitspanne hindert zusammenzulaufen oder zu entweichen, sondern stattdessen ein gut belüftetes Produkt zu erzielen. Das bevorzugte Gas ist Luft, aber es kann auch Stickstoff oder sogar Kohlendioxyd, das jedoch löslich und daher nicht so geeignet ist, verwendet werden.
Von dem Belüfter oder Mischer -41-- fliesst die belüftete Flüssigkeit durch die Leitung --49-- in den Trichter-37--, wo sie mit verhältnismässig wenig belüfteter Flüssigkeit aus der Leitung -27-- vermischt wird. Die belüftete Flüssigkeitsmischung strömt dann durch die zentrale Aus-
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Trichters-37-inMotor --59- angetrieben wird.
Die Vormischung des fein verteilten Materials, zu der noch oxydierende Salze zugesetzt werden können, ist in einem oder mehreren Trichtern --61-- enthalten. Die Masse wird durch geeignete Zuführungsvorrichtungen wie eine Förderschnecke oder Schraube --63-- verteilt, deren Fördergeschwindigkeit geändert werden kann. Die Vormischung, das trockene Oxydationsmittel oder beide, fallen
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schen. Eine gute homogene Dispersion der ungelösten Festteile in der Flüssigkeit ist durchaus erwünscht.
Es ist wichtig, dass solche Teilchen, seien sie nun vollständig oder teilweise löslich oder auch vollständig unlöslich, innerhalb des Schlammes suspendiert und homogen dispergiert bleiben. Zu diesem Zweck ist die verdickende oder gelierende Wirkung des die Zähigkeit erhöhenden Mittels in der ursprünglichen
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Flüssigkeit von Bedeutung. Dieses Mittel kann Guarangummi oder andere natürlich vorkommende Gummi- sorten, gegebenenfalls unter Zusatz von Mitteln, die eine Vernetzung bewirken, sein, oder es kann sich um Mehle, Stärkesorten od. dgl., gegebenenfalls unter Zusatz von Mitteln, die eine Vernetzung be- wirken, oder auch um Kombinationen solcher Stoffe handeln.
Die suspendierten Teilchen können im
Schlamm von verhältnismässig geringer Viskosität so lange fein verteilt bleiben, als der Schlamm sich in Bewegung befindet und leicht pumpbar bleibt. Nachdem die Masse in das Bohrloch eingebracht und zur Ruhe gekommen ist, verhindert das anschliessende Dickwerden eine Trennung der suspendierten Teil- chen, deren Dichte von derjenigen der suspendierenden Flüssigkeit verschieden ist, unter der Wirkung der Schwerkraft. Das weitere Dickwerden kann durch die Auswahl und den Zeitpunkt der Einführung des
Verdickungsmittels, die Regelung des Mischvorganges und den Zeitpunkt, zu dem das Material an den
Verbrauchsort gelangt, oder eine Kombination dieser Faktoren beeinflusst werden.
Wenn es sich um warme oder heisse Schlamme handelt, so kann die warme Flüssigkeit recht glatt fliessen und leicht pumpbar sein, während beim Kühlen, wenn der Schlamm mit dem kalten Stein in dem Bohrloch in Be- rührung kommt und noch kaltes Wasser zugegen sein kann, durch die entstehende Ausfällung des ge- lösten oxydierenden Salzes, beispielsweise des Ammoniunmitrats, aus der gesättigten Lösung eine merk- liche Verdickung des Schlammes eintritt. Dies kann eine Abtrennung durch die Einwirkung der Schwer- kraft gegebenenfalls auch ohne Zusatz eines Verdickungsmittels verhindern.
Das nunmehr in Schlammform vorliegende gemischte Material fliesst nun am Boden des Mischbe- hälters durch eine Austrittsöffnung --69-- zu einer Schlammförderpumpe-71-weiter, die in den ver- schiedenen Figuren schematisch in einfacher Form dargestellt ist. Vorzugsweise wird eine Zwangsver- drängerpumpe verwendet, so dass sie die Menge des geförderten Schlammes regelt und misst. Auf die- se Weise kann die Menge des in jeden Behälter oder jedes Bohrloch geförderten Schlammes genau be- stimmt und aufgezeichnet oder mit Hilfe geeigneter, nicht dargestellter Vorrichtungen zusammenge- zählt werden.
In der Austrittsleitung --75-- der Pumpe ist vorzugsweise ein Durchflussregelventil--73--, beispielsweise ein Messventil vorgesehen. Für den Fall, dass das Ventil--73- geschlossen oder lediglich teilweise geöffnet ist und die Förderkapazität der Pumpe --71-- grösser ist als die Schlammenge, deren Austritt durch die Leitung --74-- ermöglicht wird, ist eine Nebenschlussleitung --76-- vorgesehen, die mit einem einstellbaren Ventil --77-- ausgerüstet ist. Die Ventile-73 und 77-können entweder von Hand oder selbsttätig durch einen gemeinsamen Einstellhebel --79-- grundsätzlich in gleicher Weise wie die Ventile --29 und 33-- geregelt werden.
Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der ein Flüssigkeitsvorratsbehälter --11- vor- gesehen ist, der zwei Austrittsleitungen --80 und 81-- aufweist, die durch die Ventile-82 und 83-reguliert werden. Die Austrittsleitung --80-- führt direkt zu einer Pumpe-85-, mit der die Flüssigkeit durch die Leitung-86-- zu einem Trichter--37-in derMischkammer, ebenso wie in Fig. l, gepumpt werden kann. Die Mischvorrichtung --57-- kann die gleiche sein wie in Fig. l. Die andere Ausströmleitung --81-- führt zu einer Belüftungskammer --88--, in der an einer Welle --90--, die an Lagern - senkrecht neben der Belüftungsvorrichtung angeordnet ist, eine Rühr- und Belüftungseinrichtung - vorgesehen ist.
Die Welle --90-- des Belüfters oder der Homogenisiervorrichtung --89-- wird von einem Treibriemen --93-- über ein Antriebsrad eines nicht dargestellten Motors betrieben. Die Einrichtung kann derjenigen nach Fig. l ähnlich sein ; es können aber auch andere Arten verwendet werden. Die Austrittsöffnung --95-- aus der Belüftungskammer-88-führt in die Mischkammer --39--.
Durch Änderung der Stellungen der Ventile-82 und 83-können die Anteile an geschäumter und nicht geschäumter Flüssigkeit in jedem gewünschten Verhältnis von 0 bis 00 variiert werden. An den Ventilen in Fig. 2 sind keine Regeleinrichtungen dargestellt, aber die Ventile können gewünschtenfalls miteinander verbunden sein, so dass mit Hilfe eines einzigen Regelvorganges die Strömung durch die Leitungen --80 und 81-- stufenlos von 0 bis 100 in jeder Leitung verändert werden kann. Auf diese Weise
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vernünftigerweise gewünschten Luft- oder Schaumgehalt aufweisen.
Die Zahl der Bläschen scheint wichtiger als ihre Grösse, jedenfalls soweit es sich um die Detonationsempfindlichkeit des Schlammes handelt. Der Behälter-88-mit dem Mischer --89-- ist so angeordnet, dass er von dem Antriebsmechanismus und dem Behälter --39-- u. dgl. abgenommen werden kann.
Ferner ist noch ein Belüftungsrohr --98-- zum Einleiten von Luft vorgesehen, die in die Flüssigkeit durch die Mischvorrichtung oder den Belüfter --89- hinein gerührt wird. Dieser wird vorzugswei-
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se mit hoher Geschwindigkeit angetrieben. Die Lösung des Oxydationsmittels ist für sich nicht explosiv, so dass keine Explosionsgefahr besteht, wie sie auftreten könnte, wenn das gesamte Schlammerzeugnis heftig gerührt würde.
Die aus einzelnen Teilen bestehenden Feststoffe werden gemäss Fig. 2 aus einem oder mehreren Trichtern -99-- durch eine Verteilvorrichtung-100-in eine Rohrleitung --101-- gefördert, die zu der Schlammischkammer-39-fuhrt. Diese Feststoffe können aus fein verteiltem festen Aluminium und gegebenenfalls andern Brennstoffen wie kohlenstoffhaltigen Brennstoffen u. dgl., z. B. gemahlener Kohle, Gilsonitasphaltod. dgl., bestehen. Auch fein verteilte Sprengstoffe wie Trinitrotoluol, rauchloses Pulver u. dgl. können mit verwendet oder eingerührt werden. Die Feststoffe können auch Schwefel
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Schaumbildungs-mitteln, die schon in der flüssigen Lösung vorhanden sind.
Es können auch Stoffe, die eine chemische
Vernetzung herbeiführen, wie Borax, Kalium-oder Natriumbichromat zugesetzt werden, um besonders die Verdickungswirkung der Gummilösung zu erleichtern.
Ein bevorzugtes Verdickungsmittel für die Lösung ist ein Galactomannan-Gummi, wie z. B. hydra- tisierter Guarangummi. Ein erwünschter Zusatzstoff für den belüfteten Schlamm ist ein Gummi, der im wesentlichen von Metallen oder Salzen frei ist und an den durch eine Weiterbehandlung Hydroxylgrup- pen angelagert sind. Dieser fördert die Belüftung der Flüssigkeit und ist ein guter Stabilisator für den in der Mischvorrichtung erzeugten Schaum. Eine kleinere Menge eines solchen Gummis, beispielsweise 0, 01 bis 0, 2% auf die flüssige Lösung beispielsweise im Behälter --11-- bezogen, genügt, um den
Schaum zu stabilisieren. Es handelt sich um Gewichtsmengen, gerechnet auf die gesamte Schlamm- menge.
Zusätzlicher Gummi oder ein weiteres Verdickungsmittel der gleichen Art oder auch irgend- welche andern, wie Stärke usw., können in die trockene Vormischung im Behälter -61-- nach Fig. 1 usw. hineingegeben werden.
Anderseits können Schaumbildner, insbesondere solche, die in konzentrierten Lösungen von oxy- dierenden Salzen wirksam sind, der Flüssigkeit zugesetzt werden. Ein geeignetes Material ist ein anionischer, üblicherweise für Salzwasser angewendeter Schaumbildner, u. zw. ein organischer Phosphatester.
In salzhaltigen Lösungen ist dieser auch in Gegenwart anderer Stoffe und schon in kleinen Mengen wirksam.
Es ist von Bedeutung, dass das Stabilisierungsmittel für den Schaum kein zu starkes Netzvermögen besitzt, da es erwünscht ist, die Luft an der Oberfläche der suspendierten Feststoffe, wie z. B. dem Aluminiumpulver zu binden. Reinigungsmittel sind deshalb gewöhnlich ungeeignet, insbesondere wenn feine Aluminiumteilchen anwesend sind. Der oben erwähnte modifizierte Guarangummi ist besonders in kleinen Mengen geeignet. Er bewirkt eine Schaumbildung und besitzt offenbar eine geringere Neigung zur Synhärese als gewöhnlicher Gummi. Er scheint auch weniger zu einer durch Bakterien verursachten Zersetzung zu neigen. Er quillt in wässerigen Lösungen, die einen hohen pH-Wert aufweisen und quillt auch in den meisten organischen Lösungsmitteln, insbesondere solchen, die Hydroxylgruppen enthalten wie Alkoholen, Glykolen oder Glykoläthern.
Die Flüssigkeit, in die die fein verteilten Feststoffe einzumischen sind, so dass sich ein homogener Schlamm bildet, enthält vorzugsweise mindestens ein Mittel, das die Blasen zurückhält oder den Schaum stabilisiert. Eine kleine Menge von Gummi in der Lösung erfüllt für sich diese Aufgabe in gewissem Grade. Das Mittel kann die Schaumbildung begünstigen oder auch ein Schaumerzeuger auf chemischer Grundlage sein. Die Natur des Verdickungsmittels selbst kann in der gleichen Weise wirken, wie dies bei dem bereits erwähnten schaumbildenden Gummi der Fall ist, der zunächst mindestens in geringem Ausmasse die Schaumbildung begünstigt und dann die feinen Bläschen einhüllt und stabilisiert.
Ein solches Mittel ist in den folgenden Ansprüchen als Schaumstabilisator bezeichnet. Die Mischzone braucht nicht immer aus einer mechanischen Mischvorrichtung zu bestehen, sofern die Flüssigkeit und die Feststoffe mit entsprechend hoher Energie im Mischer oder beim Einfliessen gemischt werden. Die Schlammförderungspumpe kann in manchen Fällen dazu dienen, die Mischung zu vervollständigen und den Schlamm weitgehend glatt, gleichmässig und in seiner Beschaffenheit homogen zu machen. Bei einer entsprechenden Belüftung kann die Schlammpumpe dazu benutzt werden, um die Dichte zu regeln. Es muss jedoch darauf geachtet werden, eine nicht zu grosse Zahl von grossen Luftblasen in die Masse einzurühren, was Ungleichmässigkeiten innerhalb des Schlammes verursachen würde.
Die Fig. 3 bis 6 erläutern graphisch einige Ergebnisse der geregelten Belüftung und vorsichtiger Änderungen in der Dichte des Schlammes. Fig. 3 zeigt im einzelnen eine bemerkenswerte Erhöhung der Detonationsgeschwindigkeit-D-, wenn die Dichte zweier typischer Schlammsorten durch Belüftung
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vermindert wird. Bei diesen besonderen Schlammsorten wird eine maximale Detonationsgeschwindigkeit erzielt, wenn die ursprüngliche Dichte von etwa 1, 2 g/cm 3 auf etwa 1, 1 g/cm 3 vermindert wird. Eine weitere Verminderung verursacht eine Abnahme von --D--.
Die einzelnen Ergebnisse sind folgende :
Es wurde eine Grundmischung aus einer wässerigen Lösung von 15 Teilen Wasser, 42 Teilen Ammo- i niumnitrat und 15 Teilen Natriumnitrat mit einer kleinen Menge eines schaumbildenden Guaranharzes und 0, 2 Teilen eines nichtschäumenden Gummis hergestellt. Die Lösung wurde in einem Fall durch eine Pumpe geschickt, bevor irgendwelche trockenen Feststoffe zugesetzt wurden. Hiedurch wurde eine geringe Schaummenge in der Masse gebildet. Eine Mischung von Brennstoff (4 Teile Schwefel und
6 Teile Gilsonitasphalt mit einer kleinen Menge eines trockenen Guarangummis) sowie zusätzliches trockenes Ammoniumnitrat in Mengen von 17, 7 Teilen wurde dann zur Erzielung eines dicken Schlam-
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nächsten Versuch wurde der nichtschäumende Gummi durch einen schaumbildenden Gummi der Type XG-492 ersetzt.
Der Schlamm besass eine Dichte von 1, 08, nachdem die Lösung durch die Pumpe hin-
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Die hier beschriebenen Massen wurden weiter in der Weise behandelt, dass man die flüssige Lösung durch einen Mischer, wie er im Haushalt verwendet wird, 15 sec lang zusätzlich zum Passieren der Pumpe hindurchschickte, wodurch die Feststoffe in den Schlamm eingemischt wurden. Der Schlamm besass eine Dichte von nur 1, 01, und die Detonationsgeschwindigkeiten waren 3150 und 3250 m/sec je nach der Kolonnenhöhe.
Schliesslich wurde eine Mischung wie bei den beiden letzten Proben hergestellt, ohne die Lösung durch die Pumpe oder überhaupt durch irgendeine Mischvorrichtung zu schicken. Die Dichte der Masse betrug 1, 20. Die Detonation einer 10 cm-Säule war offensichtlich unvollständig. Die 12, 7 cm-Säule detonierte bei 380 mit einer Geschwindigkeit --D-- von 3150 m/sec. Auch dieser Schlamm zeigte wahrscheinlich in geringem Masse einen Lufteinschluss, der beim Einmischen der festen Stoffe erzielt worden war. Andernfalls hätte die Dichte etwas höher sein müssen, voraussichtlich etwa 1, 25 bis 1, 3.
Da der Detonationsdruck dem Quadrat der Detonationsgeschwindigkeit-D-proportional ist, ist es unter der Voraussetzung, dass die Dichte-p-konstant ist, erwünscht, das Produkt-pD-mög- lichst gross zu machen. Eine geringfügige Erniedrigung der Dichte kann dieses Produkt vergrössern. Es gibt jedoch noch weitere Faktoren, die hiebei zu berücksichtigen sind, wie z. B. das Verhältnis zwischen Empfindlichkeit und Dichte.
Eine weitere Lösung wurde, genau wie oben angegeben, hergestellt, die 0, 3 Teile des oben erwähnten schaumbildenden Gummis enthielt. Die Feststoffe bestanden aus etwa 9% Brennstoff (Gilsonit und Schwefel) und etwa 0, 2 Teilen eines trockenen, nicht schaumbildenden Guarangummis mit kleinen Mengen eines besonders ausgewählten, eine chemische Vernetzung bewirkenden Mittels, nämlich 0, 1 Teil Natriumbichromatund 0, 02 Teile Gerbsäure. Ferner wurden 17. 7 Teile Ammoniumnitrat zugesetzt. Die Lösung wurde durch eine Zentrifugalpumpe geschickt. Daraufhin wurden die Feststoffe durch Rühren der Masse einverleibt. Mehrere Proben des Schlammes wurden dann mehr oder weniger stark belüftet, um die angegebenen Dichtewerte zu erzielen, ohne dass eine weitere Änderung in der Zusammensetzung erfolgte.
Die Ergebnisse waren folgende :
Tabelle I
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<tb>
<tb> Säulendurchmesser <SEP> Temperatur
<tb> Dichte <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> C <SEP> Ergebnisse
<tb> l, <SEP> 19 <SEP> glem3 <SEP> 5 <SEP> 33 <SEP> dielOcm-Säule <SEP> versagte
<tb> 1, <SEP> 19 <SEP> g/em3 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 33 <SEP> detonierte
<tb> 0, <SEP> 88 <SEP> glem3 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP> 33 <SEP> die <SEP> 10 <SEP> cm-Säule <SEP> versagte
<tb> 0, <SEP> 88 <SEP> g/cm3 <SEP> 5 <SEP> 33 <SEP> detoniert
<tb>
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Tabelle 1 (Fortsetzung)
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<tb>
<tb> Säulendurchmesser <SEP> Temperatur
<tb> Dichte <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> C <SEP> Ergebnisse
<tb> 0, <SEP> 88 <SEP> g/cm3 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 33 <SEP> detoniert
<tb> l, <SEP> 02 <SEP> g/cm <SEP> 5 <SEP> 33 <SEP> die <SEP> 5 <SEP> cm-Säule <SEP>
<tb> versagte
<tb> 1,
<SEP> 02 <SEP> g/em3 <SEP> 7,6 <SEP> 33 <SEP> detoniert
<tb>
Wenn der belüftete Schlamm in langen Säulen in tiefe Bohrlöcher eingesetzt wird und besonders, wenn am oberen Ende eine Verdämmung des Bohrloches stattfindet, so bewirkt der so erzeugte Druck eine Gaskompression und vergrössert die Dichte des Schlammes. Unter solchen Bedingungen können Fehlzündungen eintreten, wenn nicht genügend Spielraum für eine Erhöhung der Dichte vorhanden ist. Solche Fehlzündungen können natürlich vermieden werden, entweder, indem eine empfindlichere Mischung verwendet wird oder durch Vermehrung der Belüftung, um die Gaskompression auszugleichen. Die Verhältnisse zwischen Dichte und Druck typischer belüfteter Schlamme sind graphisch in Fig. 4dargestellt.
Die unmittelbare Wirkung einer Entlüftung auf die Empfindlichkeit ist in Fig. 5 dargestellt. Es handelt sich hier um einen Schlamm, der in einer 7,6 cm-Säule (dc = 7,6) bei einer Dichte von etwa 1, 0 detonationsempfindlich war. Der kritische Durchmesser der Detonationsempfindlichkeit wuchs bis zu 17, 8 cm, wenn die Dichte infolge Entlüftung auf 1, 3 stieg. Ein Schlamm, der feines Aluminium als Sensibilisator enthielt, zeigte einen kritischen Säulendurchmesser von 7,6 cm, wenn seine Dichte durch Belüftung auf 1, 0 herabgesetzt war. Bei einer Dichte von 1, 14 stieg der kritische Säulendurchmesser auf 12,7 cm und bei einer Dichte von 1,3 betrug der kritische Säulendurchmesser 17, 8 cm. Die Detonationstemperatur wurde in diesen Versuchen auf 15 C gehalten.
Ein anderer Schlamm, der mit Gilsonit und Schwefel sensibilisiert war, aber kein Aluminium enthielt und insgesamt nahezu 30% Natriumnitrat aufwies, das teilweise in Lösung und teilweise als trockene Substanz zugesetzt war, besass in belüftetem Zustand eine Dichte von 1, 10 bei einem kritischen Säulendurchmesser von 5 cm. Bei einer Dichte von 1, 17 stieg der kritische Säulendurchmesser auf 10 cm und bei einer Dichte von 1, 26 auf 17, 7 cm. Die
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ein im wesentlichen lineares Verhältnis für beide Schlammsorten. Sie lassen klar erkennen, dass die Empfindlichkeit sehr genau nach Wunsch geregelt werden kann, u. zw. innerhalb ziemlich weiter Grenzen. Diese Regelung ist ein wichtiges und nützliches Ergebnis, das durch die Erfindung ermöglicht und praktisch anwendbar geworden ist.
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung des gleichen, kein Aluminium enthaltenden, sensibilisierten Schlammes, der in der Linie--B- (Fig. 5) dargestellt ist. Im Vergleich zu pillenförmigem Trini-
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mässig sehr billigen Sprengstoff erzielt wird, etwa das 0,8fache innerhalb eines ziemlich weiten Dichtebereichs. Dies zeigt, dass man die Dichte innerhalb ziemlich weiter Grenzen variieren kann, um den jeweiligen Erfordernissen an Empfindlichkeit, kritischem Durchmesser, Stärke des erzielten Bebens, Funktionieren bei niedrigen Temperaturen usw. gerecht zu werden, ohne dass die Bestandteile des Sprengstoffes geändert wurden, es sei denn in Menge und Art der Belüftung oder Verschäumung.
Mit einem solchen besonderen Schlamm wurde bei einer Dichte von etwa 1, 24 eine deutliche Abnahme der Stärke des Bebens festgestellt, aber innerhalb einer Dichte zwischen etwa 0, 80 und 1, 15 war die Stärke des Bebens im Hinblick auf die Art und die Kosten der Ausgangsstoffe beachtlich kräftig und gleichmässig.
Die genaue Zusammensetzung war in diesem Fall folgende :
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<tb>
<tb> Lösung <SEP> zugesetztes
<tb> in <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Vormischung <SEP> Oxydationsmittel
<tb> 42 <SEP> Teile <SEP> Ammoniumnitrat <SEP> 4 <SEP> Teile <SEP> Schwefel <SEP> 15 <SEP> Teile <SEP> Natriumnitrat
<tb> 15 <SEP> TeileNatriumnitrat <SEP> 6 <SEP> Teile <SEP> Gilsonit
<tb> 0, <SEP> 25 <SEP> Teile <SEP> Guarangummi <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> Teile <SEP> Tapiokamehl
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> Teile <SEP> Äthylenglykol <SEP> 0,2 <SEP> Teile <SEP> Guarangummi
<tb>
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Für die Zwecke der Erfindung ist es wichtig, dass die Flüssigkeit oder ein Teil hievon belüftet wird, bevor sie die Mischzone erreicht, in der die Feststoffe zugesetzt werden.
Die gewünschten Ergebnisse können erzielt werden, wenn man in die Flüssigkeit vor dem Zusatz der üblichen Feststoffe eine klei- ne Menge eines Verdickungsmittels, wie beispielsweise 0,01 bis (in seltenen Fällen) 1%, aber gewöhn- lieh nicht mehr als 0, 5% Guarangummi als solchen oder auch geringere Mengen eines schaumbildenden
Mittels als solches oder Gummi mit einer sehr kleinen Menge eines schaumbildenden Mittels ein- bringt.
Eine gewisse Belüftung tritt notwendigerweise während jeder Mischung der trockenen einzelnen Fest- stoffe mit der Flüssigkeit ein. Die Feststoffe schliessen Luft oder ein anderes Gas ein und unterstützen das Einbringen desselben. Im vorliegenden Fall wird jedoch eine vorher belüftete Flüssigkeit mit den
Feststoffen in Verbindung gebracht. Dies ist bedeutend günstiger, weil hiedurch ein stabilerer belüfte- ter Schlamm erzielt wird als er lediglich bei der Belüftung im Augenblick der Mischung und der flüssi- gen Stoffe miteinander erhalten werden kann. Die Art der Vorbelüftung kann genauer geregelt werden, um eine feine Blasenstruktur zu erhalten, die die erforderliche Empfindlichkeit verleiht. Die auf die- sem Wege erzielte Empfindlichkeit ist derjenigen bedeutend überlegen, die bei der Einführung von Gas gemeinsam mit den Feststoffen erzielt wird.
Sie lässt sich besser regeln.
Die Zusammensetzung soll genügend Flüssigkeit enthalten, um eine im wesentlichen kontinuierli- che flüssige Phase zu bilden ; gewöhnlich sollen es 10 bis 25 Grew.-% des Schlammes sein. Unter dem
Ausdruck "Belüftung" ist die Einverleibung von 2% oder mehr, in manchen Fällen bis zu 80 Vol. -0/0 Gas zu verstehen, abgesehen von demjenigen, das normalerweise ohne besondere Absicht infolge Einschlusses gemeinsam mit den Feststoffen oder des zum ausreichenden Mischen erforderlichen Verrührens der Fest- stoffe mit der Flüssigkeit in die Flüssigkeit hineingelangt. Das gesamte Gewichtsverhältnis von Flüssig- keit und anorganischen, oxydierenden Salzen beträgt zwischen 50 und 95% des Schlammes, das Salz kann jedoch gegebenenfalls vollständig in der Flüssigkeit gelöst sein. Dies hängt von der Lösetempera- tur ab.
Vorzugsweise wird Ammoniumnitrat als oxydierendes Mittel in Mengen von mindestens 25 Gew.-% des gesamten Schlammes zugesetzt.
Guarangummi in Mengen von 0, 01 bis 2 Gew.-% stellt das bevorzugte Verdickungsmittel dar.
Kombinationen aus Guarangummi mit Mitteln, die ein Schäumen der Salzlösung verursachen, sind her- vorragend geeignet, um den Schaum zu bilden und ihn zu stabilisieren.
Es muss genügend Brennstoff vorhanden sein, um das gesamte Sauerstoffverhältnis auf einen Wert zwischen +15 und-40% zu bringen. Der zahlenmässig grössere negative Wert ist erlaubt, besonders wenn
Aluminium in einer solchen Form in der Mischung vorhanden ist, dass es mit Wasser reagiert. Die Flüs- sigkeit kann Stoffe, wie Glykole, mit Wasser verträgliche Alkohole, Formamid u. dgl. enthalten, aber sie soll vorzugsweise zu mindestens 5% oder mehr aus Wasser (gerechnet auf das Gesamtgewicht des
Schlammes) bestehen.
Eine bevorzugte Zusammensetzung entspricht einem belüfteten Schlamm, der mindestens 2 Vol.-% von absichtlich zugesetztem Gas, 10 bis 25 Gew.-% Flüssigkeit, die vorwiegend aus Wasser besteht, 25 bis 75 Gew.-% eines oxydierenden Salzes, von dem ein Teil Ammoniumnitrat ist, und 5 bis 40% eines fein verteilten festen Brennstoffes enthält, der aus einer oder mehreren der folgenden drei Substanzen
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sige Brennstoffe, wie oben erwähnt, enthalten. Die Verwendung einer geringen Menge fein verteilten Aluminiums als Brennstoff ist erwünscht, wenn eine maximale Sprengkraft erforderlich ist, kohlenstoffhaltige Brennstoffe, gegebenenfalls unter Zusatz von Schwefel und ohne Aluminium können dann in Mengen von 5 bis 15 Gew.-% oder mehr ausreichend sein. Die trockenen, fein verteilten Stoffe können auch anorganische, oxydierende Salze enthalten.
Zusätzlich zu den in der Lösung vorhandenen Verdickungs- und Gelierungsmitteln können solche Stoffe auch in den trockenen Bestandteilen anwesend sein. Eine Belüftung, die insgesamt die Dichte des Schlammes nur wenig, beispielsweise nur um 2% vermindert, kann bereits sehr wirksam sein, um die
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te wie 0, 8 oder ein so hohes spezifisches Gewicht wie 1, 85 besitzen. In extremen Fällen können diese Grenzen noch überschritten werden. Zum Sprengen in Gegenwart von Wasser soll die Dichte gewöhnlich 1, 0 übersteigen, so dass der Schlamm im Wasser nicht schwimmt. Im allgemeinen umfasst die Erfindung
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eine Verminderung der Dichte um mindestens 20/0 unter die Dichte des normalen, nicht belüfte- ten Schlammes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Slurrysprengstoffen geregelter Dichte, dadurch gekenn- zeichnet, dass man mindestens zwei Ströme von Lösungen oder Suspensionen, die gemeinsam oder einzeln die erforderlichen oxydierenden Salze, Brennstoffe, Sensibilisatoren usw. enthalten, innig miteinander vermischt, wobei mindestens einer dieser Ströme fein verteilte Gasbläschen enthält und das Verhältnis der Fliessgeschwindigkeit und/oder der Mengen der Ströme zueinander je nach der gewünschten Dichte der Endmischung geregelt wird.