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Perfectionnements aux explosifs de mine, de faible densité.
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La présente invention se rapporte à des explosifs de mine détonants, de faible densité apparente, d'un genre nouveau et perfectionné, et plus spécialement à des explosifs de mine de faible densité, d'un genre nouveau et perfectionné, contenant des composés auto-explosifs liquides, notamment des'esters nitriques auto-explosifs liquides, comme sensibilisateurs de l'aptitude à détoner.
Le terme "explosif de mine, de faible densité" est employé ordinairement pour les expldsifs détonants, en poudre, capables de conserver, à l'état chargé en cartouches, une densité n'excédant pas environ C,75 gr par cm . Les explosifs de mine, de faible densité, se caractérisent en service par une action d'abattage relativement douce, ce qui les rend particulièrement propres à l'extraction du charbon en mottes.
Certains parmi eux contiennent des ingrédients flammivores ou rpfroidisseurs et conviennent pour les opérations de sautage de mines dans les mines grisouteuses et poussiéreuses.,
Pour préparer des 'compositions explosives qui conservent, à l'état chargé en cartouches, les caractéristiques dues à une faible densité, malgré les chocs subis par les cartouches pendant le transport et les manipulations, il est d'usage d'inclure dans la composition une forte proportion de sels de densités apparentes relativement faibles et de nature convenable,'par exemple des sels générateurs de puissance d'.un caractère explosif, tels que le ni- trate d'ammonium, et une proportion relativement importante d'un tissu-végétal, organisé, séché, volumineux, constitué, dans une forte proportion, par des hydrates de carbone,
tout en réduisant au minimum la proportion du sensibilisateur explosif liquide re- lativement dense, en tenant toutefois compte de la sensibilité que doit avoir la composition. '
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On emploie la matière de tissu Végétal, organisée, séchée,. volumineuse, sous une forme subdivisée, mais sous laquelle les particules gardent la structure organisée du tissu végétal à un. point suffisant pour.être capables de conserver une densité en vrac généralement faible, après avoir été tassées par sec.ouement 1
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et par un léger refoulement.
Les matières de ce genre comprennent, par exemple, des farines de bois provenant de bois de faible den- sité, tels que le bois de balsa, diverses matières de tiges et de moelles végétales, telles que la bagasse, des matières de tourbe de faible densité, partiellement raffinées, et le liège.
Ces matières de tissus végétaux, organisées, séchées, vclu- mineuses, ont souvent la tendance de se séparer par ségrégation d'avec les autres ingrédierts solides de l'explosif, lorsqu'on les emploie en quantités suffisantes pour fournir des explosifs de densités aussi faibles qu'on le désire, et leur capacité d'absorp- tion pour le sensibilisateur liquide auto-explosif, servant à aug- menter l'aptitude à détoner, est souvent plus grande que ce qui est désirable pour conserver à la composition explosive sa sensi- bilité à l'amorçage.
De plus, la nature du tissu végétal, organisé, séché, étant principalement celle d'un hydrate de carbone, il est néces- saire d'incorporer dans la composition explosive des ingrédients d'une haute valeur oxydante, par exemple, des nitrates de métaux à faible poids atomique,nfin de rendre minime la quantité d'oxyde de carbone dans les produits gazeux de l'explosion.
Comme l'explo- sif doit avoir une sensibilité satisfaisante à l'amorçage, il y a une limite pour la quantité totale des ingrédients, autres que les sensibilisateurs auto-explosifs, que l'on puisse incorporer dans la composition explosive contenant une quantité donnée de sensibilisateur auto-explosif, et par conséquent la présence d'un ingrédient de haute valeur oxydante limite la quantité de tous ingrédients ultérieurs que l'on voudrait incorporer, dans la com- position explosive pour obtenir un résultat voulu quelconque, par exemple, pour influencer l'explosion par leur volitilisation, leur décomposition ou leur réaction.
Ainsi, la présence d'un sel oxydant tel que du nitrate de sodium, nécessaire dans le cas d'emploi d'une proportion relativement importante d'un hydrate de carbone, limite la capacité de la composition explosive de tolérer les Ingrédients refroidisseurs et flammivores, tels que le chlorure de sodium.
File limite aussi la capacité de la composition explosive de tolé- rer les sels explosifs générateurs de puissance qui ont une cnpa- cité oxydante moins marquée, par exemple le nitrate d'ammonium.
Le nitrate d'ammonium est un sel que l'on peut obtenir sous des fermes possédant une densité apparente inférieure à celle de la plupart des sels métalliques alcalins, et il possède une valeur de puissance supérieure. Ainsi, la puissance engendrée nar l'oxy- dation complète de l'hydrate de carbone par du nitrate de sodium est inférieure à celle engendrée par l'oxydation incomplète pro- voquée dans le cas où on n'emploie point de nitrate de sodium et où on augmente autant que possible la teneur de l'explosif en nitrate d'ammonium.
Par conséquent, il serait désirable de préparer des ex- plosifs de mine, de faible densité, comprenant un ingrédient de faible densité qui possède une faculté moins marquée de consommer de l'oxygène et doué d'autres propriétés qui le rendent plus pro- pre à la formulation de compositions explosives.
Suivant la présente invention un explosif de mine, de faible densité, du genre contenant des sels solides et un consti- tuant de phase liquide comprenant, comme sensibilisateur, un com- posé auto-explosif liquide, comprend, comme ingrédient diminuant la densité, une quantité de fibres de nitrocellulose stabilisée, d'une teneur en azote inférieure à 12,3 % et non-gonflable par le dit constituant de phase liquide.
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Lorsque le constituant de phase liquide est constitué principalement par de la nitroglycérine, la teneur en azote de la nitrocellulose est comprise avantageusement entre environ 10,5% et 11,2 %.
La densité apparente des fibres sèches soumises à une pression de chargement de 1,757 Kg/cm ne doit pas dépasser environ 0,4 gr/cm
Les fibres de nitrocellulose stabilisée peuvent être ob- tenues convenablement, par exemple, par la nitrâtion de linters de coton ou de pulpe de bois, désintégrée, et si on le désire on peut les pulper ou les piler légèrement.
Les fibres de nitrocellulose préparées par la nitration de fibres de coton doivent ordinairement être amenées à une,lon- gueur de fibre convenable par pulpage ou pilage avant de pouvoir être mélangées convenablement aux autres ingrédients.
Les explosifs de mine, de faible densité, faisant l'ob- jet de la présente invention, contiennent de préférence, outre les fibres sèches de nitrocellulose industrielle stabilisée, du genre susmentionné, une proportion convenable de tissu végétal, organisé, sec, possédant le caractère d'un hydrate de carbone, de préférence à caractéristiques dues à une faible densité et servant à absorber les ingrédiehts liquides, car lorsqu'on mélange d'abord l'ingré- dient liquide à une telle matière de tissu végétal, organisée, le ,mélange de l'explosif total s'opère plus facilement..
C'est un avantage offert par la présente invention, que de pouvoirobtenir des compositions explosives à balance d'oxygène satisfaisante, c'est-à-dire des compositions explosives donnant des gaz d'une caractéristique acceptable en ce qui concerne leur'te- neur en oxyde de carbone, sans employer un agent plus positif, comme fournisseur d'oxygene, que le nitrate d'ammonium.
Les exemples suivants, dans lesquels les pourcentages sont en poids, illustrent l'invention sans la limiter : - EXEMPLE: 1.
On emploie de la nitrocellulose préparée par la nitra- tion de linters de coton, suivie par une stabilisation et un sé- chage. La teneur enazote de cette nitrocellulose est de 10,8 % et la densité apparente du produit sec est de 0,35 gr/cm sous une pression de 1,757 Kg/cm
Les ingrédients sontles suivants : mélange nitré de glycérol et d'éthylèneglycol, à 80 :
20, 14,0 % tourbe 7,0 % fibres de nitrocellulose comme décrit plus haut 10,8% nitrate d'ammonium (densité en vrac de 0,8 grs/cm3) 57,C % chlorure de sodium 11,0 % résine 0,5 % phosphate acide diammonique 0,5 %
On introduit le nitrate d'ammonium et le chlorure de sodium dans un mélangeur "Atlas", puis on y ajoute le mélange nitré de glycérol et d'éthylèneglycol, préalablement mélangé à la tourbe contenant la résine et le phosphate acide diammonique, et
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finalement la nitrocellulose. Cn maintient le mélangeur en marche jusqu'à ce que les ingrédients soient bien mélangés. La composi- tion résultante a une balance d'oxygène négative de 15 milligram- mes d'oxygène par gramme d'explosif.
Lorsqu'on la charge en cartouches avec application d'une pression de 1,757 Kg/cm la den- sité en vrac est de 0,70 gr par crus l'explosif est suffisamment sensible à l'amorcage par un détonateur industriel non-supérieur à un détonateur d'azide-tétryl à gaine de plomb N 6, et a une vitesse d'onde explosive d'environ 2000 m/seconde. Dans le mortier balistique ilcouse une puissance de 68,4% de cqlle ds la géla- tine explosive.
Dans l'essai à deux cartouches. dans lequel deux cartouches, chacune à enveloppe ordinaire. sont disposées coaxiale- ment à des distances déterminées d'avance et sont enveloppées de papier qu'on enroule étroitement autour des deux de façon qu'elles conservent leurs positions relatives, l'une des cartouches étant amorcée par un détonateur à son extrémité détournée de l'autre car- touche, l'explosion est transmise sur une distance de 22,86 à 25,4C cm. Les cartouches conviennent pour l'abattage de charbon .On mottes. même dans des mines grisouteuses ou poussiéreuses.
EXEMPLE 2.
La nitrocellulose est la même que dans l'exemple 1 et les ingrédients sont les suivants : mélange nitré de glycérol etd'étnylénglycol,à 8C: 2G, 14,0% tourbe 7,0% fibres de nitrocellulose comme décrites plus haut 10,0 % nitrate d'ammonium 52,0% chlorure de sodium 16,0 f résine 0,5% phosphate acide diammonique 0,5 %
Les autres ingrédiepts sont de la même qualité que ceux dans l'exemple 1 et on opère le mélange de l'explosif d'une manière similaire.
La composition ainsi obtenue accuse une balance d'oxy- gène négative de 25 milligrammes par gramme d'explosif. Lorsqu'on la charge en cartouches avec application d'une pression de 1,757 Kg/cm2, la densité apparente est de 0,70 gr/cm . l'explosif est suffisamment sensible à l'amorçage par un détonateur industriel non-supérieur à un détonateur d'azide-tétryl à gaine de plomb N 6, et a une vitesse d'onde explosive d'environ 1.8CG m/sec.
Dans le mortier balistique il accuse une puissance de 59 % de celle de la gomme explosive. Dans un essai à deux cartou- ches, similaire à celui décrit dans l'exemple 1, l'explosion est transmise sur une distance d'environ 12,70 à 15,24 cm, Au point de vue des travaux de sautage de mines dans les mines grisouteu- ses ou poussiéreuses l'explosif a même de meilleures qualités de sûreté que celui décrit dans l'exemple 1.
REVENDICATIONS.
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Improvements to mine explosives, low density.
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The present invention relates to detonating low bulk density mine explosives of a new and improved type, and more especially to low density mine explosives of a new and improved type, containing self-contained compounds. liquid explosives, especially liquid self-exploding nitric esters, as detonator sensitizers.
The term "low density blasting explosive" is ordinarily employed for high explosives, in powder form, capable of retaining, when loaded in cartridges, a density not exceeding about C. 75 g per cm. Mine explosives, of low density, are characterized in service by a relatively smooth blasting action, which makes them particularly suitable for the extraction of coal in lumps.
Some of them contain flame-eating or coolant ingredients and are suitable for mine blasting operations in gassy and dusty mines.,
In order to prepare explosive compositions which retain, in the loaded state in cartridges, the characteristics due to a low density, in spite of the shocks undergone by the cartridges during transport and handling, it is customary to include in the composition a high proportion of salts of relatively low bulk densities and of a suitable nature, for example, power-generating salts of an explosive character, such as ammonium nitrate, and a relatively large proportion of a tissue. vegetable, organized, dried, voluminous, constituted, in a large proportion, by carbohydrates,
while minimizing the proportion of the relatively dense liquid explosive sensitizer, taking into account however the sensitivity which the composition must have. '
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The material of Vegetal, organized, dried, tissue is used. bulky, in a subdivided form, but under which the particles keep the organized structure of one's plant tissue. point sufficient to. be able to maintain a generally low bulk density, after being packed by squeezing 1
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and by a slight repression.
Materials of this kind include, for example, wood flour from low density woods, such as balsa wood, various stems and plant pith materials, such as bagasse, low peat materials. density, partially refined, and cork.
These organized, dried, vcluminous plant tissue materials often have the tendency to segregate from the other solid ingredients of the explosive, when used in sufficient quantities to provide explosives of such high density. weak as desired, and their absorptive capacity for the liquid self-exploding sensitizer, serving to increase the detonation ability, is often greater than what is desirable to maintain the explosive composition's strength. priming sensitivity.
In addition, the nature of the organized, dried plant tissue being mainly that of a carbohydrate, it is necessary to incorporate into the explosive composition ingredients of high oxidizing value, for example, nitrates of low atomic weight metals in order to minimize the amount of carbon monoxide in the gaseous products of the explosion.
Since the explosive must have satisfactory initiation sensitivity, there is a limit to the total amount of ingredients, other than auto-explosive sensitizers, which can be incorporated into the explosive composition containing a given amount. of self-explosive sensitizer, and therefore the presence of an ingredient of high oxidizing value limits the amount of any subsequent ingredients which one would wish to incorporate, in the explosive composition to achieve any desired result, for example, to influence the explosion by their volitilization, decomposition or reaction.
Thus, the presence of an oxidizing salt such as sodium nitrate, necessary in the case of the use of a relatively large proportion of a carbohydrate, limits the ability of the explosive composition to tolerate the cooling and flame-eating ingredients. , such as sodium chloride.
It also limits the ability of the explosive composition to tolerate explosive power-generating salts which have a less marked oxidizing rate, for example ammonium nitrate.
Ammonium nitrate is a salt obtainable from farms having a lower bulk density than most alkali metal salts, and it has a higher potency value. Thus, the power generated by the complete oxidation of the carbohydrate by sodium nitrate is less than that generated by the incomplete oxidation caused in the case where no sodium nitrate is used and where the ammonium nitrate content of the explosive is increased as much as possible.
Therefore, it would be desirable to prepare low density mine explosives comprising a low density ingredient which has a less marked ability to consume oxygen and has other properties which make it cleaner. to the formulation of explosive compositions.
According to the present invention a low density mine explosive of the kind containing solid salts and a liquid phase component comprising, as a sensitizer, a liquid self-explosive compound, comprises, as a density lowering ingredient, a quantity of stabilized nitrocellulose fibers, with a nitrogen content of less than 12.3% and not swellable by said liquid phase constituent.
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When the liquid phase component consists mainly of nitroglycerin, the nitrogen content of the nitrocellulose is advantageously between about 10.5% and 11.2%.
The bulk density of dry fibers subjected to a loading pressure of 1.757 Kg / cm should not exceed approximately 0.4 gr / cm
The stabilized nitrocellulose fibers can conveniently be obtained, for example, by nitrating cotton linters or disintegrated wood pulp, and if desired can be pulped or lightly pounded.
Nitrocellulose fibers made by the nitration of cotton fibers ordinarily must be brought to a suitable fiber length by pulping or pounding before they can be properly mixed with the other ingredients.
The low density mine explosives which are the subject of the present invention preferably contain, in addition to the dry fibers of stabilized industrial nitrocellulose of the aforementioned type, a suitable proportion of dry, organized plant tissue possessing the character of a carbohydrate, preferably having characteristics due to low density and serving to absorb liquid ingredients, since when the liquid ingredient is first mixed with such organized plant tissue material the , mixing of the total explosive takes place more easily.
It is an advantage offered by the present invention, to be able to obtain explosive compositions with a satisfactory oxygen balance, that is to say explosive compositions giving gases of an acceptable characteristic with regard to their content. neur in carbon monoxide, without employing a more positive agent, as an oxygen supplier, than ammonium nitrate.
The following examples, in which the percentages are by weight, illustrate the invention without limiting it: - EXAMPLE: 1.
Nitrocellulose prepared by nitration of cotton linters followed by stabilization and drying is used. The nitrogen content of this nitrocellulose is 10.8% and the bulk density of the dry product is 0.35 gr / cm under a pressure of 1.757 Kg / cm
The ingredients are: nitrated mixture of glycerol and ethylene glycol, at 80:
20, 14.0% peat 7.0% nitrocellulose fibers as described above 10.8% ammonium nitrate (bulk density 0.8 grs / cm3) 57, C% sodium chloride 11.0% resin 0.5% diammonic acid phosphate 0.5%
Ammonium nitrate and sodium chloride are introduced into an "Atlas" mixer, then the nitrated mixture of glycerol and ethylene glycol, previously mixed with the peat containing the resin and the diammonic acid phosphate, is added thereto, and
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finally nitrocellulose. Keep the blender running until the ingredients are well mixed. The resulting composition has a negative oxygen balance of 15 milligrams of oxygen per gram of explosive.
When loaded in cartridges with the application of a pressure of 1.757 Kg / cm, the bulk density is 0.70 gr per volume, the explosive is sufficiently sensitive to initiation by an industrial detonator not exceeding an azide-tetryl detonator with N 6 lead sheath, and has an explosive wave velocity of about 2000 m / second. In ballistic mortar it achieves a potency of 68.4% of the explosive gelatin.
In the two-cartridge test. in which two cartridges, each with an ordinary envelope. are arranged coaxially at predetermined distances and are wrapped in paper which is wrapped tightly around the two so that they maintain their relative positions, one of the cartridges being ignited by a detonator at its end turned away from the other cartridge, the explosion is transmitted over a distance of 22.86 to 25.4C cm. The cartridges are suitable for the removal of coal. even in gassy or dusty mines.
EXAMPLE 2.
The nitrocellulose is the same as in Example 1 and the ingredients are as follows: nitrated mixture of glycerol and ethyleneglycol, at 8C: 2G, 14.0% peat 7.0% nitrocellulose fibers as described above 10.0 % ammonium nitrate 52.0% sodium chloride 16.0 f resin 0.5% diammonic acid phosphate 0.5%
The other ingredients are of the same quality as those in Example 1 and the mixing of the explosive is carried out in a similar manner.
The composition thus obtained exhibits a negative oxygen balance of 25 milligrams per gram of explosive. When loaded in cartridges with application of a pressure of 1.757 Kg / cm2, the apparent density is 0.70 gr / cm. the explosive is sufficiently sensitive to initiation by an industrial detonator not superior to an azide-tetryl detonator with N 6 lead sheath, and has an explosive wave velocity of approximately 1.8CG m / sec.
In ballistic mortar, it shows a power of 59% of that of explosive gum. In a two-round test, similar to that described in Example 1, the explosion is transmitted over a distance of about 12.70 to 15.24 cm. From the point of view of blasting operations in mines. fired or dusty mines the explosive even has better safety qualities than that described in example 1.
CLAIMS.
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