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explosifs en suspension.'
La présente invention concerne des compositions explosives en suspension amélioriêes qui conviennent comme explosifs de mine et ,qui: consistent essentiellement en un ou plusieurs explosifs organiques mis en suspension dans une solution aqueuse d'un ou plusieurs sels inorganiques apportant de l'oxygène. Par conséquente l'eau, en ' quantité d'environ 5 à 25% en poids, est un constituant essentiel de ces compositions explosives.
Les compositions explosives en suspension ci-dessus sont connues et certaines contenant du trinitrotoluène (T.N.T.), du nitrate d'ammonium (N.A.) et de l'eau sont décrites, par exemple, dans le
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brevet canadien n 619.653 du 9 mai 1961 de M.A.CooK et H.E.Farnam Jr.
Au cours des dernières années, de tels explosifs sont devenus d'un usage courante en particulier pour l'exploitation des mines à ciel ouvert et des carrières pour certains travaux de construction. Ces explosifs sont d'une manipulation sure parce qu'ils sont Insensibles à la détonation de l'amorce, économiques et très puissants en raison de la densité de chargement élevée qu'ils permettent d'atteindre dans les trous de mine.
Comme on le sait, l'addition d'un métal finement divisé tel que l'aluminium, le magnésium ou leurs alliages à des composi- tions explosives constituées par un sel apportant.de l'oxygène et un explosif organique augmente beaucoup la puissance de la composition. '
De tels compositions explosives contenant de l'aluminium sont décrites par exemple, dans le brevet déjà cité. On peut dé- montre ,que des compositions explosives en suspension exemptas d'aluminium, mais contenant.environ 25% en poids de T.N.T. particu- laire et environ 40% en poids de N.A. ont une puissance de 10,8, si on prend la valeur 10 pour la puissance, du T.N.T. pur.
Lorsque de telles suspensions sont additionnées d'aluminium finement divisé de façon.que leur composition pondérale soit d'environ 17% d'aluminium, ¯de 20% de T.N.T. particulaire et de 48,2% de N.A., le reste étant de l'eau, la puissance s'élève à 17,6 si on prend 10 pour de
T.N.T. pur. Ainsi, il est évident que ces compositions explosives en suspension additionnées d'aluminium sont très intéressantes parce qu'elles sont sensiblement plus puissantes que les compositions ex- plosives en suspension ordinaires.
Toutefois, on a-constaté que ces compositions explosives en suspension comprenant des sels inorganiques apportant de l'oxy- gène, des explosifs organiques particulaires et de l'aluminium ou un autre métal approprié finement divisé ont des propriétés de conser- vation très médiocres, même lorsqu'elles contiennent des agents gé- latinisants tels que les mannogalactanes suggérés dans le brevet canadien 617.006 du 21 mars 1961 de G.M.Barany et J.D.McIrvine.
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Même après peu de temps, ces suspensions perdent leur Caractère gélifié et subissent rapidement une ségrégation en une masse de so- ,7,ides et en un liquide surnageant. Cette ségrégation, qui no se manifeste normalement pas dans des suspensions contenant un manne- galactane comme gélatinisant, mais pas d'aluminium pur ou allié finement divisé, semble.due à une interaction chimique des ions du métal'sur le gélatinisant qui détruit la structure gélifiée. Ce phénomène entraîne à son tour la ségrégation rapide déjà citée,
Cette ségrégation rend le mélange hétérogène et peut l'emp8cher de propager l'explosion dans les trous de mine.
D'autre part, une sus- pension gélifiée homogène a une excellente résistance à l'eau qui peut se trouver, par exemple, dans les trous de mine, comme indiqué par G.M.Barany et J.D.McIrvine, dans le brevet cité. Toutefois, la ségrégation de la suspension réduit la résistance à l'attaque et à la pénétration par l'eau et ainsi la sensibilité de la composition qui peut ne pas détoner. Par conséquent, des compositions explosives en ; suspension contenant de l'aluminium éventuellement allié ne sont intéressantes que si elles ne doivent être conservées que peu de tempi à des températures relativement basses, ce dernier facteur ayant en effet tendance à réduire la ségrégation des constituants solides et liquides.
Pour résoudre le problème de la ségrégation des consti- tuants des compositions explosives en suspension contenant de l'alu- minium éventuellement allié, certains utilisateurs ont eu recours au mélange des suspensions sur le chantier immédiatement avant le chargement des trous de mine. Toutefois, ce procédé n'empêche pas la ségrégation des constituants dans les trous de mine, à moins d'une mise à feu immédiate. D'autre part, le mélange des suspensions sur le chalutier ne se justifie du point de vue économique que dans le cas d'une consommation importante .
L'utilisateur d'une petite quantité d'explosif ne peut supporter les frais des installations de mélange et de stockage des matières premières et, désirant tirer pro- fit de l'accroissement de puissance des compositions explosives en
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suspension contenant de l'aluminium qui sont peu onéreuses doit re- courir à des compositions produites et conditionnées à l'usine.
L'invention a pour but principal de procurer une composi- tion explosive en suspension améliorée qui contient de l'aluminium éventuellement allié finement divisé, qui résiste pendant un long stockage à la ségrégation de ses constituants, ainsi qu'à l'attaque et à la pénétration par l'eau.
D'autres buts de l'invention ressortiront de sa descrip- tion ci-après.
La composition explosive en suspension améliorée suivant l'invention comprend au moins un sel inorganique apportant de l'oxy- gène, au moins un explosif organique particulaire, un polysacchari- de gélatinisant ou épaississant, de l'aluminium éventuellement allié finement divisé, de l'eau et un chromate métallique choisi dans la classe formée par le dichromate de sodium et le dichromate de potas- sium en quantité de'0,01 à 0,1% du poids de la composition, par le chromate de zinc en quantité de 0,1 à 2,0% du poids de la composition et par le chromate de baryum en quantité de 0,1 à 2,0% du poids de la composition.
En outre, la composition peut contenir-avantageusement
0,002 à 0,1% de son'poids d'un agent retardant la réticulation.
La Demanderesse a en effet découvert avec surprise que l'addition des chromates métallique3 ci,dessus dans les quantités indiquées à une composition explosive en suspension contenant de l'aluminium éventuellement allié à l'effet intéressant d'empêcher ou d'au moins atténuer la tendance à la ségrégation en une couche solide et une couche liquide au cours du stockage, et aussi d'avoir un effet de réticulation sur le polysaccharide gélatinisant condui- sant ainsi à une suspension cohérente qui résiste mieux à l'attaque et à la pénétration par l'eau qu'il n'était possible auparavant.
La Demanderesse a découvert également avec surprise que l'addition des quantités indiquées d'un agent retardant la réticu-
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lation a l'effet favorable de retaper cette reticulation du poly- saccharide par le chromate métallique, de sorte que la suspension reste très fluide pendant un temps suffisamment long et permet un conditionnement facile. Des agents convenant pour retarder la re- ticulation sont des oxalates et des citrates métalliques ainsi que l'acide citrique, l'acide oxalique, l'acide-tartrique et l'acide gluconique.
Il est donc possible maintenant de préparer à l'usine dans des conditions' déterminées et avec sûreté de nouvelles et puis.- santés compositions explosives contenant de l'aluminium éventuellement allié et de conserver les mélanges longtemps avant que ne se produise une ségrégation des constituants liquides et solides.
Les compositions explosives en suspension pour travaux de mine qu'on préfère suivant l'invention contiennent 20 à 80% en poids d'au moins un sel inorganique apportant de l'oxygène, 3 à 50% en poids d'au moins un explosif organique particulaire, 5 à 35% en poids d'aluminium éventuellement allié finement divisé, 0,2 à 2,0 en poids d'un polysaccharide gélatinisant ou épaississant, 0,1 à 2,0% en poids de chromate,de zinc, 0,002 à 0,1% en poids d'un agent retardant la réticulation et 5 à 25% en poids d'eau.
Un sel inorganique apportant de l'oxygène qu'on peut incorporer très avantageusement aux compositions explosives suivant l'invention est le nitrate d'ammonium. Il est parfois avantageux de remplacer tout ou partie, et par exemple jusqu'à 50%, de nitrate ' d'ammonium par d'autres nitrates tels que les nitrates de sodium, de baryum, de potassium et de calcium. La granulométrie des sels inorganiques apportant de l'oxygène n'est pas critique et des sels pulvérisés, granulés, grenaillés ou cristallisés peuvent être dissous au préalable en tout ou partie dans l'eau.
Les explosifs organiques qu'on peut utiliser dans les compositions explositives suivant l'invention sont qualifiés ici de "particulaires". Le terme "particulaire" est destiné à exclure du cadre de.l'invention les explosifs liquider comme la nitrogly-
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oérine et le nitroglycol et implique que les explosifs organiques doivent se trouver sous une forme pulvérisée, granulaire, tabellaire ou pastillée. Un explosif très approprie est le T.N.T., mais on peut utiliser suivant l'invention de très nombreux explosifs organiques particulaires, seuls ou en mélange avec du T.N.T. ou en - ' mélange entre eux, bien qu'il soient souvent plus onéreux que le T.N.T. lui-même.
Cette classe d'explosif comprend le tétranitrate. de pentaérythritol (P.E.T.N.), de détryl, la cyclotriméthylènetrinitramine (R.D.X.), la pentolite (qui est un mélange de parties environ égales de T.N.T. et de P.E.T.N.) et la "Composition B" (qui est un mélange d'environ 60 parties en poids de R.D.X. et d'environ 40 parties en poids .de T.N.T., additionné d'une faible quantité de cire).
La poudre sans fumée est également un explosif organique aux fin? de l'invention.
L'aluminium éventuellement allié qu'on peut utiliser dans les compositions explosives suivant l'invention doit se trouver sous forme finement divisée et peut avec avantage avoir une granulométrie comprise entre celle d'une poussière fine et celle d'une poudre passant au tamis mailles de 1,68 mm.
Les polysaccharides gélatinisants ou épaississants sont . de préférence des mannogalactanes, tels que la gomme de cyamopsis ou ' la gomme de caroubier. ,
La composition explosive en suspension suivant l'inven- tion peut être préparée dans un mélangeur approprié quelconque qui ne comprend, de préférence, pas de pièces à mouvement trop rapide et. qui doit rabattre la matière en l'élevant depuis le fond. Un me- ' langeur à ruban de type classique convient particulièrement à cette fin. On préfère mélanger ensemble le sel inorganique sec apportant l'oxygène, le chromate métallique et l'eau, puis ajouter l'aluminium finement divisé éventuellement allié.
Après quelqu es minutes de mé- lange, l'explosif organique particulaire peut être ajouté et dispersé
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avant l'addition de l'agent retardant la réticulation. L'agent gélatinisant ou épaississant peut être ajouté à l'état de poudre sèche ou mélangé avec une faible quantité d'éthylène glycol ou de glycérine comme milieu dispersant' après quoi la composition entière est mélangée jusqu'à homogénéité. La température finale du mélange doit être comprise entre 10 C et 60 C pour que la suspension puisse être conditionnée de façon satisfaisante. Pour arriver à la tempé- rature finale requise, il peut être nécessaire que l'eau ou la solu- %ion de sel inorganique apportant l'oxygène soit chaude au moment de l'addition, ou bien d'utiliser un mélangeur chauffé.
L'invention est illustrée, sans être limitée, par les ta- bleaux et les exemples suivants qui concernent des composition explo- sives améliorées suivant l'invention.
Les compositions indiquées dans le tableau 1 sont préparées de la première façon déjà décrite ci-dessus et introduites dans des cylindres en verre d'une hauteur de 508 mm. L'épaisseur de la couche de liquide formée par ségrégation au sommet de la colonne après con- servation à 32 C est indiquée aux temps précisés. Les compositions sont données en pour-cent en poids du total.
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T A B L E A U 1
EMI8.1
Mélange n ±fi .J!, 1] ., ,..,., 10 Formule Nitrate d-9wwaonium 48,8 48,6 48,4 48,9 48,9 4829 51,6 4817 48,6 48,7' Nitraie de sodium 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 - - 800 8,0 8,,0
EMI8.2
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 8,0 <SEP> 8,0- <SEP> - <SEP> Eau <SEP> Il,5 <SEP> Il,5 <SEP> 11,5 <SEP> Il,5 <SEP> 11,5 <SEP> Il,5 <SEP> 13,5 <SEP> 11,5 <SEP> 11,5 <SEP> Il,8
<tb> Poudre <SEP> d'aluminium
<tb> (pureté <SEP> 98%) <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> la,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> 20,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0
<tb>
EMI8.3
T.N.T.. 20,0 20,0 2020 2010 - .20,0 - 10,0 20,0 20,0 P.B.-T.N - - - 5,0 - - Co:
positf>n B. - - '20,0 - ' Poudre sans fumée - - - - - .. - 10,0 - Ethylène glycol .1,0 1,0 1,0 1,0 .,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0.'
EMI8.4
<tb> Gomme <SEP> de <SEP> cyamopsis
<tb>
EMI8.5
(gélatinisation rapide) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Oe5 0,5 0,5 Chrome te de zinc 0, 2 0, 4 0, 6 - - - 0,4 0,, 2 0,4'-
EMI8.6
<tb> Dichromate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> 0,1- <SEP> - <SEP> - <SEP> Dichro2te <SEP> de <SEP> potassium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> Acide <SEP> tartrique <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,03 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI8.7
Acide ci tric;ue - - - - 0,09 -.. -.....
EMI8.8
<tb>
Acide <SEP> gluconique <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,02 <SEP> Ségrégation <SEP> à <SEP> 32 C <SEP> dans <SEP>
<tb> une <SEP> colonne <SEP> de <SEP> 508 <SEP> mm
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> la <SEP> couche <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> 3,2 <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> Trace <SEP> Néant <SEP> 38,1
<tb> liquide <SEP> formée <SEP> par <SEP> ségragation <SEP> en <SEP> mm
<tb> Durée <SEP> en <SEP> jours. <SEP> 30 <SEP> 34 <SEP> 30 <SEP> 31 <SEP> 28 <SEP> 28 <SEP> 28 <SEP> 37 <SEP> 31 <SEP> 11
<tb>
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Le tableau II illustre @'effet de l'addition de l'agent retardant la réticulation. Ce tableau donne le temps en minutée entre l'addition de l'agent gélatinisant et le début de la reticulation.
Les compositions utilisées sont les mêmes que le mélange n 1 du tableau I et sont préparées de la première façon indiquée ci-dessus, mais en opérant uniquement à l'échelle du laboratoire. La scosité des compositions est déterminée à intervalles de ) . 5 minutes après . l'addtion de l'agent gélatinisant, à l'aide d'un viscosimètre Brookfield, le début de la réticulation se traduisant par une modi- fication soudaine de la viscosité. Les quantités d'agent retardant la réticulation sont données en pour-cent du poids total de la compo- si%ion.
TABLEAU Il
EMI9.1
<tb>
<tb> Temps <SEP> en <SEP> minutes <SEP> entre <SEP> l'addition <SEP> de <SEP> la <SEP> gomme
<tb> Quantité <SEP> d'agent <SEP> de <SEP> cyamopsis <SEP> et <SEP> le <SEP> début <SEP> de <SEP> la <SEP> régulation. <SEP>
<tb> retardant <SEP> la <SEP> Acide <SEP> Acide <SEP> Acide <SEP> Néant
<tb> réticulation <SEP> citrique <SEP> tartrique <SEP> gluconique
<tb> 0,1% <SEP> - <SEP> plus <SEP> de <SEP> 122 <SEP> 'plus <SEP> de <SEP> 180 <SEP> -
<tb> 0,09% <SEP> 75
<tb> 0,07% <SEP> 40 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 0,05% <SEP> 32 <SEP> 90 <SEP> à <SEP> 160 <SEP> - <SEP> -
<tb> 0,025 <SEP> 110 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 96 <SEP> -
<tb> 0,0125% <SEP> - <SEP> 95 <SEP> - <SEP> -
<tb> 0,00325% <SEP> - <SEP> 56
<tb> Néant <SEP> ' <SEP> .
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 13 <SEP> à <SEP> 30
<tb>
L'exemple suivant montre l'accroissement de la puissance des compositions explosives en suspension suivant l'Invention et de leur sûreté de propagation de l'explosion.
EXEMPLE
Dans un essai d'exploitation d'une mine de minerai de fer, on remplace une suspension contenant 25% en poids de T.N.T., des nitrates inorganiques et de l'eau par une suspension préparée à l'usine contenant 10% en poids d'aluminium et ayant une composition essentiel-
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lement semblable à celle du mélange n 1 du tableau I., préparée
1 mois avant l'expérience.
La répartition des trous de mine et le diamètre de ceux-ci ne sont pas modifiés, mais le poids de suspension additionnée d'aluminuum dans chaque tour de mine est inférieur de
25% au poids habituel de suspension à 25% de T.N.T. Bien que la quan- tité de suspension additionnée d'aluminium soit plus petite, la frai. mentation du minerai après l'explosion est beaucoup plus accentuée qu'avec l'autre explosif. L'accroissement de la puissance de la sus- pension additionnée d'aluminium augmente également le diamètre de l'entonnoir et, avec la meilleure fragmentation facilite le travail de l'excavatrice. La propagation est parfaite dans tous les trous de mine.
REVENDICATIONS.
1.- Composition explosive résistant au cours d'un long stockage à la ségrégation de ses constituants et consistant essen- tiellement en une suspension aqueuse épaissie d'un explosif solide, caractérisée en ce qui la suspension comprend au moins' un sel inor- ganique apportant de l'oxygène, au moins un explosif organique particul@i- re un monogalactane gélatinisant, de l'aluminium éventuellement allié .. finement divisé., de l'eau et un chromate métallique choisi dans la classe formée par les dichromates de sodium et de potassium en quan- tité de 0,01 à 0,1% du poids de la suspension,
par le chromate de zine en une quantité comprise entre 0,1 et 2,0% du poids de la sus- pension et par le chromate de baryum en une quantité comprise entre
0,1 et 2,0% du poids de la suspension.