Plastischer Sicherheitssprengstoff Die plastischen Sprengstoffe werden im allge meinen durch Lösungen von Nitrocellulose in Nitro- glycerin und ähnlichen Salpetersäureestern plastifi- ziert. Diese Gele besitzen jedoch mehrere, für Her stellung, Lagerung und praktischen Gebrauch unan genehme Eigenschaften, wie hohe Schlagempfindfch- keit und Entwicklung schädlicher Dämpfe.
Daher war und ist man bestrebt, andere Plastifizierungs- mittel zur Herstellung plastischer oder halbplastischer Sprengstoffe zu verwenden, z. B. flüssige Nitrokohlen- wasserstoffe ( flüssiges Tri , Nitrobenzol u. a. m.) oder auch wasserhaltige oder wasserfreie Gele mit Salz gemischen.
Wenn die mit diesen Gemischen hergestellten Sprengstoffe auch gewisse Vorteile gegenüber den Nitroglycerinsprengstoffen besitzen, so überwiegen doch die Nachteile, so dass eine befriedigende Lösung bisher nicht gelungen ist.
Die flüssigen Nitrokohlenwasserstoffe z. B. haben eine sehr stark negative Sauerstoffbilanz. Daraus folgt, dass die mit ihnen hergestellten explosiven Ge mische entweder eine negative Sauerstoffbilanz haben oder, wenn man die negative Bilanz durch Zusatz von Sauerstoffträgern (sauerstoffaktive Salze) aus gleicht, sehr energiearm sind. Ausserdem sind sie be kanntlich schwer zündbar.
Auch bei den bisher vorgeschlagenen Mischungen mit wässrigen oder wasserfreien Gelen konnte der For derung nach ausgeglichener Sauerstoffbilanz und genü gender Initiierbarkeit nur durch einen hohen Gehalt (mindestens 200/u) an hochbrisanten Explosivstoffen (Detonationsgeschwindigkeit von über 7500 m/see) von geringem Sauerstoffbedarf entsprochen werden.
Dass diese plastischen Gemische selbst bei sehr hohem Gehalt (bis zu 45%) an hochbrisanten Ex plosivstoffen, wie Pentrit, nur relativ energiearme Sprengstoffe darstellen, liegt daran, dass ein erheb- licher Anteil der in das Gel einzuarbeitenden, sauer stoffliefernden Salze, wie Ammonnitrat u. a., ver braucht wird, um den Sauerstoffbedarf des Plasti- fizierungsmittels zu decken.
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Zweck, die genannten Nachteile zu beseitigen, durch Verwen dung eines Plastifizierungsmittels, dessen Sauerstoff bilanz im Gegensatz zu den bisher vorgeschlagenen Plastifizierungsmitteln positiv ist.
Der erfindungsgemässe plastische, von flüssigen Salpetersäureestern freie Sicherheitssprengstoff, der feste anorganische sauerstoffaktive Salze und organi sche Sprengstoffe enthält, ist dadurch gekennzeich net, dass er als Plastizifierungsmittei eine Emulsion vom Typ öl-in-Wasser aus<B>Öl</B> oder flüssigem Nitro kohlenwasserstoff in einer wässrigen Lösung meh rerer anorganischer sauerstoffaktiver Salze enthält,
wobei die Emulsion hydrophile quellbare organische Stoffe und Emulgator enthält und einen Sauerstoff überschuss aufweist.
Als Öle können beispielsweise pflanzliche Öle, wie Rizinusöl, als hydrophile quellbare organische Stoffe Dextrin, Agar-Agar u. a. verwendet werden; der Emuigator ist beispielsweise Polyglykoläther und das Dispersionsmittel beispielsweise eine zwei oder mehr Nitrate enthaltende Lösung.
Die vorbeschriebene Emulsion setzt sich beispiels weise zusammen aus:
EMI0001.0052
Calciumnitrat <SEP> 40,0-45,0 <SEP> Gew. <SEP> %
<tb> Ammoniumnitrat <SEP> 20,0-30,0 <SEP> Gew.%
<tb> Natriumnitrat <SEP> 2,0- <SEP> 5,0 <SEP> Gew.%
<tb> Rizinusöl <SEP> 0,5- <SEP> 1,0 <SEP> Gew.%
<tb> Agar-Agar <SEP> 2,0- <SEP> 4,0 <SEP> Gew. <SEP> %
<tb> Polyglykoläther <SEP> 0,5- <SEP> 1,5 <SEP> Gew.%
<tb> Wasser <SEP> 20,0-30,0 <SEP> Gew.%
<tb> 100 <SEP> Gew. Das Plastifizierungsvermögen dieser Emulsionen mit einem sehr geringen Gehalt organischer Substan zen ist durchaus befriedigend.
Die für die Plastifizie- rung nötige Menge der Emulsion hängt im wesent lichen von dem Feinheitsgrad und der Aufsaugfähig- keit der festen sauerstoffaktiven Salze und des orga nischen Sprengstoffes ab und liegt vorzugsweise zwi schen 15 und 25 Gew. % des fertigen Sprengstoffes. Der fertige plastische Sicherheitssprengstoff enthält vorzugsweise 4-8 Gew. % Wasser und nur 1-2 Gew. % organische, nicht explosive Substanzen.
Wenn anstelle des Öls in der Emulsion flüssige Nitrokohlenwasserstoffe, z. B. flüssiges Tri , ver wendet werden, können diese Stoffe in grösseren Men gen als das Öl eingearbeitet werden, da sie einen wesentlich geringeren Sauerstoffbedarf haben als Öle.
Mit solchen Emulsionen ist es bereits möglich, mit 20-25 Gew. % eines sauerstoffarmen, handhabungs sicheren Sprengstoffes von mässiger Brisanz, wie bei spielsweise Trinitrotoluol (TNT), einen Sicherheits sprengstoff mittlerer Energie (etwa 1000 kcal/kg) her zustellen, dessen Zündfähigkeit ausreicht, dass er mit einer Normalsprengkapsel (z. B. Nr. 8) sicher zur vollen Detonation gebracht werden kann.
Man kann die Sprengstoffenergie dadurch er höhen, dass man einen mässig brisanten Sprengstoff teilweise durch hochbrisante Sprengstoffe von gerin gerem Sauerstoffbedarf, wie z. B. Pentrit, Hexogen, Textryl u. a., ersetzt. So ergibt beispielsweise ein Zu satz von nur 7 Gew.% Pentrit einen Sicherheitsspreng stoff, der bezüglich Brisanz und Bleiblockausbau- chung einem der gebräuchlichen Sicherheitsdynamite mit etwa 20 Gew. % Nitroglycerin ähnlich ist.
Gemische besonders hoher Energie, welche die stärksten Dynamite erreichen, erhält man, wenn man z. B. einen Teil der Sprengstoffe durch fein ver teilte Metalle sehr hoher Verbrennungswärme ersetzt.
Der Gesamtgehalt des fertigen Sicherheitsspreng stoffes an Sprengstoffen hängt von deren Sauerstoff bedarf ab und liegt vorzugsweise zwischen 20 und 35 Gew.%, wobei vorzugsweise der Anteil an hoch brisanten Sprengstoffen höchstens 15 Gew.% beträgt.
Als sauerstoffaktive Salze, die im Sprengstoff in fester Form enthalten sind, können vor allem Am monnitrat und Nitrate der Alkali- und Erdalkali metalle sowie u. a. auch von Schwermetallen, wie Blei, in Frage kommen, wobei diese Salze mit Vorteil so gewählt werden, dass die Stabilität des fertigen Sicherheitssprengstoffes gewährleistet ist. Die Korn grösse dieser Salze beträgt zweckmässigerweise nicht mehr als 200 Der vorbeschriebene Sicherheitssprengstoff soll nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden, wobei Prozente Gewichtsprozente bedeuten.
<I>Beispiel 1</I> Eine öl-in-Wasser-Emulsion wird aus folgenden Komponenten hergestellt:
EMI0002.0044
Calciumnitrat <SEP> 41,0%
<tb> Ammoniumnitrat <SEP> 27,0%
<tb> Natriumnitrat <SEP> 2,0 ö
<tb> Rizinusöl <SEP> 0,5
<tb> Agar-Agar <SEP> 2,0%
<tb> Polyglykoläther <SEP> 0,5 i%
<tb> Wasser <SEP> 27,0 .
Diese Emulsion wird mit pulverförmigen Kom ponenten wie folgt gemischt:
EMI0002.0045
Emulsion <SEP> 19,0 i
<tb> Ammoniumnitrat <SEP> <B>59,5%</B>
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 21,5
<tb> 100 Diese Mischung ist von plastischer Konsistenz und besitzt folgende Eigenschaften:
EMI0002.0046
Dichte <SEP> 1,40 <SEP> gicm Explosionswärme <SEP> 980 <SEP> kcallkg <SEP> - <SEP> -Dampf)
<tb> Gasvolumen <SEP> 860 <SEP> Liter!kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0,3 <SEP> Gew.% <I>Beispiel 2</I> Die Emulsion gemäss Beispiel 1 wird mit pulver förmigen Komponenten wie folgt gemischt:
EMI0002.0047
Emulsion <SEP> 21,0%
<tb> Ammoniumnitrat <SEP> 52,5 rä
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 19,5
<tb> Pentrit <SEP> <U>7,0%</U>
<tb> 100 <SEP> ö Diese Mischung ist von plastischer Konsistenz und ; besitzt folgende Eigenschaften:
EMI0002.0048
Dichte <SEP> 1,47 <SEP> g/cm3
<tb> Explosionswärme <SEP> 1010 <SEP> kcallkg <SEP> <U>(H.,0-Dampf)</U>
<tb> Gasvolumen <SEP> 850 <SEP> Liter/kg
<tb> Sauerstoff <SEP> überschuss <SEP> 0,2 <SEP> Gew. /, <I>Beispiel 3</I> Die Emulsion gemäss Beispiel 1 wird mit pulver förmigen Komponenten wie folgt gemischt:
EMI0002.0049
Emulsion <SEP> 24,9
<tb> Ammoniumnitrat <SEP> 47,8%
<tb> Trinitrotoluol <SEP> 10,8
<tb> Pentrit <SEP> 10,0
<tb> Aluminium <SEP> 6,5%
<tb> 100,0% Diese Mischung ist von plastischer Konsistenz und besitzt folgende Eigenschaften:
EMI0002.0050
Dichte <SEP> 1,49 <SEP> g/cm Explosionswärme <SEP> 1200 <SEP> keal/kg <SEP> (H.0-Dampf)
<tb> Gasvolumen <SEP> 765 <SEP> Liter/kg
<tb> Sauerstoffüberschuss <SEP> 0.4 <SEP> Gew.% Die Empfindlichkeit dieser in den Beispielen 1 bis 3 genannten plastischen Gemische gegen Schläge ist sehr gering;
sie beträgt mit einem 5-kg-Fallhammer l00-150 cm, gegenüber 30---40 cm bei den ge bräuchlichen Sicherheitsdynamiten. Neben den genannten Vorteilen, wie hohe Energie bei geringem Gehalt an hochbrisanten Sprengstoffen, leichte Detonierbarkeit und geringe Empfindlichkeit gegen thermische und mechanische Beanspruchungen, ist nicht zuletzt die Preiswürdigkeit des vorbeschrie- benen Sprengstoffes hervorzuheben, welche wirtschaft lich einen beachtlichen Fortschritt darstellt.
Plastic safety explosives The plastic explosives are generally plasticized by solutions of nitrocellulose in nitroglycerine and similar nitric acid esters. However, these gels have several properties which are uncomfortable for manufacture, storage and practical use, such as high impact sensitivity and the development of harmful vapors.
For this reason, efforts have been and are made to use other plasticizers for the production of plastic or semi-plastic explosives, e.g. B. Mix liquid nitro hydrocarbons (liquid tri, nitrobenzene and others) or water-containing or water-free gels with salt.
Even if the explosives produced with these mixtures have certain advantages over the nitroglycerin explosives, the disadvantages outweigh the disadvantages, so that a satisfactory solution has not yet been achieved.
The liquid nitro hydrocarbons e.g. B. have a very negative oxygen balance. It follows from this that the explosive mixtures produced with them either have a negative oxygen balance or, if the negative balance is compensated by adding oxygen carriers (oxygen-active salts), are very low in energy. They are also known to be difficult to ignite.
Even with the previously proposed mixtures with aqueous or anhydrous gels, the requirement for a balanced oxygen balance and sufficient initiatability could only be met by a high content (at least 200 / u) of highly explosive explosives (detonation speed of over 7500 m / s) with a low oxygen requirement .
The fact that these plastic mixtures represent only relatively low-energy explosives even with a very high content (up to 45%) of highly explosive substances such as pentrite is due to the fact that a considerable proportion of the oxygen-providing salts such as ammonium nitrate to be incorporated into the gel u. a., is consumed to meet the oxygen demand of the plasticizing agent.
The present invention has for the purpose of eliminating the disadvantages mentioned by using a plasticizer whose oxygen balance is positive in contrast to the plasticizers proposed so far.
The plastic safety explosive according to the invention, free of liquid nitric acid esters, which contains solid inorganic oxygen-active salts and organic explosives, is characterized in that it is an oil-in-water emulsion made of oil or liquid as the plasticizing agent Nitro hydrocarbon in an aqueous solution contains several inorganic oxygen-active salts,
wherein the emulsion contains hydrophilic swellable organic substances and emulsifier and has an excess of oxygen.
Vegetable oils such as castor oil can be used as oils, and dextrin, agar-agar and the like as hydrophilic swellable organic substances. a. be used; the emulsifier is, for example, polyglycol ether and the dispersing agent is, for example, a solution containing two or more nitrates.
The emulsion described above is composed, for example, of:
EMI0001.0052
Calcium nitrate <SEP> 40.0-45.0 <SEP> wt. <SEP>%
<tb> ammonium nitrate <SEP> 20.0-30.0 <SEP>% by weight
<tb> sodium nitrate <SEP> 2.0- <SEP> 5.0 <SEP>% by weight
<tb> castor oil <SEP> 0.5- <SEP> 1.0 <SEP>% by weight
<tb> Agar-Agar <SEP> 2.0- <SEP> 4.0 <SEP> wt. <SEP>%
<tb> polyglycol ether <SEP> 0.5- <SEP> 1.5 <SEP>% by weight
<tb> water <SEP> 20.0-30.0 <SEP> wt.%
<tb> 100 <SEP> wt. The plasticizing capacity of these emulsions with a very low content of organic substances is quite satisfactory.
The amount of emulsion required for plasticization depends essentially on the degree of fineness and the absorbency of the solid oxygen-active salts and the organic explosive and is preferably between 15 and 25% by weight of the finished explosive. The finished plastic safety explosive preferably contains 4-8% by weight of water and only 1-2% by weight of organic, non-explosive substances.
If, instead of the oil in the emulsion, liquid nitrohydrocarbons, e.g. B. liquid Tri, are used ver, these substances can be incorporated in larger Men conditions than the oil, as they have a much lower oxygen requirement than oils.
With such emulsions it is already possible to use 20-25% by weight of a low-oxygen, safe-to-handle explosive of moderate volatility, such as trinitrotoluene (TNT), a medium-energy safety explosive (around 1000 kcal / kg) to produce its ignitability is sufficient that it can be safely detonated with a normal detonator capsule (e.g. No. 8).
You can increase the explosive energy by using a moderately explosive explosive partially through high-explosive explosives of low oxygen demand, such as. B. pentrit, hexogen, Textryl u. a., replaced. For example, an addition of only 7% by weight of pentrite results in a safety explosive which, in terms of explosiveness and lead block expansion, is similar to one of the common safety dynamites with around 20% by weight of nitroglycerine.
Mixtures of particularly high energy, which reach the strongest dynamites, are obtained when z. B. replaced some of the explosives with finely divided metals very high heat of combustion.
The total amount of explosives in the finished safety explosives depends on their oxygen requirement and is preferably between 20 and 35% by weight, the proportion of highly explosive explosives preferably being at most 15% by weight.
As oxygen-active salts, which are contained in the explosive in solid form, especially Am monnitrat and nitrates of alkali and alkaline earth metals and u. a. Heavy metals, such as lead, can also be used, these salts being chosen with advantage so that the stability of the finished safety explosive is guaranteed. The grain size of these salts is expediently not more than 200. The above-described safety explosive will now be explained in more detail with the aid of the following examples, percentages being percentages by weight.
<I> Example 1 </I> An oil-in-water emulsion is produced from the following components:
EMI0002.0044
Calcium nitrate <SEP> 41.0%
<tb> ammonium nitrate <SEP> 27.0%
<tb> sodium nitrate <SEP> 2.0 ö
<tb> castor oil <SEP> 0.5
<tb> agar-agar <SEP> 2.0%
<tb> polyglycol ether <SEP> 0.5 i%
<tb> water <SEP> 27.0.
This emulsion is mixed with powdery components as follows:
EMI0002.0045
Emulsion <SEP> 19.0 i
<tb> Ammonium nitrate <SEP> <B> 59.5% </B>
<tb> trinitrotoluene <SEP> 21.5
<tb> 100 This mixture has a plastic consistency and has the following properties:
EMI0002.0046
Density <SEP> 1.40 <SEP> gicm heat of explosion <SEP> 980 <SEP> kcallkg <SEP> - <SEP> vapor)
<tb> gas volume <SEP> 860 <SEP> liters! kg
<tb> Excess oxygen <SEP> 0.3 <SEP>% by weight <I> Example 2 </I> The emulsion according to Example 1 is mixed with powdery components as follows:
EMI0002.0047
Emulsion <SEP> 21.0%
<tb> ammonium nitrate <SEP> 52.5 rä
<tb> trinitrotoluene <SEP> 19.5
<tb> Pentrit <SEP> <U> 7.0% </U>
<tb> 100 <SEP> ö This mixture has a plastic consistency and; has the following properties:
EMI0002.0048
Density <SEP> 1.47 <SEP> g / cm3
<tb> Heat of explosion <SEP> 1010 <SEP> kcallkg <SEP> <U> (H., 0-Dampf) </U>
<tb> Gas volume <SEP> 850 <SEP> liters / kg
<tb> Oxygen <SEP> excess <SEP> 0.2 <SEP> wt. /, <I> Example 3 </I> The emulsion according to Example 1 is mixed with powdery components as follows:
EMI0002.0049
Emulsion <SEP> 24.9
<tb> ammonium nitrate <SEP> 47.8%
<tb> Trinitrotoluene <SEP> 10.8
<tb> pentrite <SEP> 10.0
<tb> aluminum <SEP> 6.5%
<tb> 100.0% This mixture has a plastic consistency and has the following properties:
EMI0002.0050
Density <SEP> 1.49 <SEP> g / cm Explosion heat <SEP> 1200 <SEP> keal / kg <SEP> (H.0 vapor)
<tb> Gas volume <SEP> 765 <SEP> liters / kg
<tb> Excess oxygen <SEP> 0.4 <SEP>% by weight The sensitivity of these plastic mixtures mentioned in Examples 1 to 3 to impacts is very low;
With a 5 kg drop hammer it is 100-150 cm, compared to 30 --- 40 cm with the usual safety dynamites. In addition to the advantages mentioned, such as high energy with a low content of highly explosive explosives, easy detonability and low sensitivity to thermal and mechanical stresses, the value for money of the above-described explosives must be emphasized, which represents a considerable economic advance.