Sicherheitssprengstoff Es ist schon ein von flüssigen Salpetersäure- estern, wie Nitroglyzerin, freier Sicherheitsspreng stoff von ausgeglichener Sauerstoffbilanz bekannt. Dieser bekannte Sprengstoff enthält aber einen hohen Anteil (20-45 %) an hochbrisantem Explosivstoff (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sek), ist daher relativ teuer und besitzt die Nachteile,
welche die Verwendung grösserer Mengen hochbrisanter Ex plosivstoffe in der Sprengstoffherstellung bekannter- massen mit sich bringt.
Die vorliegende Erfindung soll nun diese Nach teile beseitigen und einen Sicherheitssprengstoff der oben beschriebenen Art ermöglichen, der mit Spreng kapseln, d. h. ohne Verwendung von Verstärker ladungen gezündet werden kann, eine gute Spreng wirkung ergibt, einfach und sicher zu handhaben ist, und dessen Konsistenz flüssig bis plastisch eingestellt werden kann.
Die Erfindung betrifft einen von flüssigen Salpe- tersäureestern freien Sicherheitssprengstoff von aus geglichener oder positiver Sauerstoffbilanz, der sauer stoffaktives Salz, organischen Explosivstoff und ein Verdickungsmittel enthält und aus einem das Ver dickungsmittel und eine wässrige Salzlösung enthal tenden flüssigen sowie einem in diesem verteilten festen Anteil besteht, und ist dadurch gekennzeich net, dass der flüssige Anteil eine positive Sauerstoff bilanz besitzt, und dass der Sicherheitssprengstoff nur solchen organischen Explosivstoff enthält, der eine Detonationsgeschwindigkeit von unter 7500 m/sek aufweist.
Es wurde nämlich gefunden, dass entgegen der bisher in der Fachwelt vertretenen Auffassung auch ohne Verwendung von hochbrisanten organischen Explosivstoffen, d. h.
solchen mit einer Detonations geschwindigkeit von über 7500 m/sek, ein brauch barer, mit Sprengkapsel zündbarer Sicherheitsspreng- stoff von ausgeglichener oder positiver Sauerstoff bilanz erhalten werden kann, wenn der flüssige An teil, der in der Fachliteratur auch als Plastifizie- rungsmittel bezeichnet wird, einen entsprechenden Sauerstoffüberschuss aufweist, weil dadurch die Menge eines im Sicherheitssprengstoff enthaltenen, unter Sauerstoffverbrauch verbrennenden organischen Explosivstoffes erhöht werden kann,
ohne dass die Sauerstoffbilanz des Sicherheitssprengstoffes negativ wird.
Die bisher bekannten Versuche, Sicherheits sprengstoffe ohne hochbrisanten Anteil herzustellen, führten zu Sprengstoffen, die stark sauerstoffdefizi tär bzw. nicht als Sicherheitssprengstoffe anzuspre chen waren, eine unbefriedigende Konsistenz aufwie sen und zudem nur unter Zuhilfenahme von Verstär- kerladungen gezündet werden konnten. Ausgeprägt sauerstoffdefizitäre Sprengstoffe entwickeln beim Sprengen toxische Gase und sind daher für viele Zwecke ungeeignet.
Die Sauerstoffbilanz des erfindungsgemässen Si- cherheitssprengstoffes ist ausgeglichen oder positiv und liegt vorzugsweise zwischen Null und -1 -1 %.
Der erfindungsgemässe Sicherheitssprengstoff ent hält sauerstoffaktives Salz, wie z. B. Alkali-, Erd- alkali- und Ammonnitrat ; auch die Nitrate einiger Schwermetalle wie Blei und Mangan, sowie Perchlo- rate können verwendet werden.
Der erfindungsgemässe Sprengstoff enthält ferner hin nur solchen organischen Explosivstoff, der eine Detonationsgeschwindigkeit von unter 7500 m/sek aufweist, z. B. Trinitrotoluol.
Der organische Explosivstoff ist vorzugsweise eine organische Nitroverbindung wie Trinitrotoluol und kann den gesamten festen Anteil des Sicher- heitssprengstoffes darstellen. Je nach Wassergehalt des Sicherheitssprengstoffes kann der feste Anteil un gelöstes sauerstoffaktives Salz umfassen. Fernerhin kann der feste Anteil des erfindungsgemässen Spreng stoffes auch feinverteiltes Metall, z. B. Aluminium, enthalten.
Der flüssige Anteil des erfindungsgemässen Sprengstoffes enthält eine wässrige Salzlösung und das Verdickungsmittel, z. B. Agar-Agar, Gelatine, Dextrin und dergleichen, wobei die zweckmässiger- weise zu verwendende<I>Menge</I> von der pro Gewichts einheit Verdickungsmittel bedingten Viskesitätserhö- hung, d. h. unter anderem vom Molekulargewicht des Verdickungsmittels, abhängt.
Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Viskosität durch vorhandene ge löste Salze mit beeinflusst werden kann.
Der flüssige Anteil des erfindungsgemässen Sprengstoffes kann geringe Mengen Öl und wasser lösliche oder flüssige dispersionsaktive Stoffe ent halten, wenn dies für die Konsistenz des Spreng stoffes vorteilhaft ist. Anstelle von Öl kann auch ein flüssiger Nitrokohlenwasserstoff, wie z. B. flüssiges Tri (Detonationsgeschwindigkeit kleiner als 6900 Meter pro Sekunde) im flüssigen Anteil enthalten sein.
Die Sauerstoffbilanz des flüssigen Anteils muss positiv sein, und zwar vorzugsweise mindestens + 10 % ; bei dem oben genannten bekannten Spreng stoff mit hohem Gehalt an hochbrisantem Explosiv stoff ist die Sauerstoffbilanz des flüssigen Anteiles entweder negativ, ausgeglichen oder allenfalls schwach positiv, d. h. höchstens -t- 5 %.
Es wurde gefunden, dass der Sauerstoffbilanz des flüssigen An teiles eine wesentliche Bedeutung zukommt, und dass eine stark positive Sauerstoffbilanz durch entspre chende Mengen mehrerer, im flüssigen Anteil in wässriger Lösung vorhandener sauerstoffaktiver Salze erzielt werden kann, z.
B. durch Kalziumnitrat neben Ammoniumnitrat und gegebenenfalls Natriumnitrat. Es ist ohne weiteres einzusehen, dass der Sauerstoff- überschuss auf diese Weise erheblich gesteigert wer den kann.
Vorzugsweise enthält der erfindungsggemässe Sprengstoff höchstens 2 Gew. % an organischen, nicht explosiven, unter Sauerstoffverbrauch ver brennenden Substanzen.
Der Sprengstoff enthält vorzugsweise solche Feststoffe, deren Korngrösse unter 200 Mikron liegt. überraschenderweise kann der Wassergehalt des erfindungsgemässen Sprengstoffs im allgemeinen in nerhalb relativ weiter Grenzen verändert werden. Wenn der erfindungsgemässe Sprengstoff ausgeprägt flüssig oder bei Normaltemperatur giessbar sein soll, kann er z. B. 8 Gew.% und mehr Wasser enthalten.
Die Herstellung des erfindungsgemässen Spreng stoffes erfolgt zweckmässigerweise so, dass man zu nächst eine konzentrierte Lösung mehrerer sauer stoffaktiver Salze bereitet, das Verdickungsmittel der Salzlösung zusetzt und die übrigen Feststoffe ein arbeitet. Der flüssige Anteil kann z.
B. 20-42 Gew. % Kal- ziumnitrat (wasserfrei berechnet), 10-28 Gew. % Ammonnitrat, 1-3 Gew. % Natriumnitrat, 1-3 Gew. % Agar-Agar und als Rest Wasser enthalten, wobei ge gebenenfalls noch bis 0,6 Gew.% eines vegetabi lischen Öles wie Rizinusöl, und bis 0,8 Gew.% eines dispersionsaktiven Stoffes wie Polyglykoläther mit verwendet werden können.
Ein solcher flüssiger An teil kann 10-40 Gew. % des fertigen Sprengstoffes ausmachen.
Es ist zu betonen, dass der fertige Sprengstoff noch mit einer entsprechenden Menge Wasser ver setzt werden kann, wenn auch der so verdünnte flüs sige Anteil noch eine ausreichend positive Sauerstoff bilanz aufweist, um eine ausgeglichene oder positive Sauerstoffbilanz des Sprengstoffes zu ergeben.
Zur Herstellung des Sicherheitssprengstoffes kann eine konzentrierte wässrige Lösung sauerstoffaktiver Salze mit Verdickungsmittel, dann mit organischem Explosivstoff, der eine Detonationsgeschwindigkeit von unter 7500 m/sek besitzt, gegebenenfalls mit Me tall und mit so viel weiterem sauerstoffaktivem Salz vermischt werden, als zum Erzielen einer ausgegli chenen oder positiven Sauerstoffbilanz des fertigen Sprengstoffes erforderlich ist. Der Gehalt des fertigen Sprengstoffes an organischem Explosivstoff der ge nannten Art beträgt vorzugsweise 20-35 Gew. % .
Herstellung, Zusammensetzung und Eigenschaf ten einiger bevorzugter Ausführungsformen des er- findungsgemässen Sicherheitssprengstoffes sollen an hand der folgenden Beispiele näher erläutert werden. Teile und Prozente beziehen sich, sofern nicht an ders angegeben, auf das Gewicht.
<I>Beispiel I</I> Ein erfindungsgemässer Sicherheitssprengstoff kann wie folgt hergestellt werden Aus 41 Teilen Kalziumnitrat, 2 Teilen Kalium nitrat und 55 Teilen Wasser wird eine Lösung be reitet und mit 2 Teilen Agar-Agar verdickt. 23 Teile dieser verdickten Lösung werden mit 56,5 Teilen festem Ammonnitrat und 20,5 Teilen Trinitrotoluol vermischt. Der so entstandene fliessfähige Spreng stoff besteht aus einem das Verdickungsmittel und eine wässrige Salzlösung enthaltendem flüssigen An teil, in dem Trinitrotoluol und Ammoniumnitrat als fester Anteil verteilt sind.
Der Sprengstoff weist fol gende Zusammensetzung auf Kalziumnitrat 9,4% Kaliumnitrat . . 0,5 % Agar-Agar. . . .<B><I>0,5%</I></B> Ammoniumnitrat .<B>56,5%</B> Trinitrotoluol . . . . 20,5 % Wasser<B>12,6%</B> Der feste Anteil dieses Sprengstoffes kann in be kannter Weise, z. B. durch Abfiltrieren oder Zentri fugieren, vom flüssigen Anteil abgetrennt werden. Der so isolierte flüssige Anteil hat eine Sauerstoff bilanz von über + 18 %.
Die Explosionswärme des Sprengstoffes beträgt 902 Kal/kg (1120-Dampf), sein Gasvolumen 880 Li- ter/kg. Die Sauerstoffbilanz des Sprengstoffes ist schwach positiv (-I-0,3 %).
<I>Beispiel 2</I> Ein erfindungsgemässer Sicherheitssprengstoff kann wie folgt hergestellt werden Aus 34,4 Teilen Kalziumnitrat (wasserfrei), 23,2 Teilen Ammonnitrat und 40,4 Teilen Wasser wird eine Lösung bereitet und mit 2 Teilen Agar- Agar verdickt. 23 Teile dieser angedickten Lösung werden mit 56,5 Teilen festem Ammonnitrat und 20,5 Teilen Trinitrotoluol vermischt.
Der so erhal tene Sprengstoff setzt sich folgendermassen zusam men Kalziumnitrat .<B>-------</B> .<B>... 7,9%</B> Ammonnitrat - . . - . . . . . . - .<B>61,9%</B> Trinitrotoluol. . . . .<B>......</B> 20,5% Agar-Agar . .<B>.....</B> . . . . .<B>0,5%</B> Wasser . . . . - . . . . . -<B>9,2%</B> Der aus dieser Mischung abgetrennte flüssige Anteil besitzt eine positive Sauerstoffbilanz von über -18 % ; die Sauerstoffbilanz des Sprengstoffes da gegen beträgt +0,3 % ; seine Explosionswärme be trägt 900-910 Keal/kg, sein Gasvolumen 880 Li- ter/kg.
<I>Beispiel 3</I> Ein erfindungsgemässer Sicherheitssprengstoff kann wie folgt hergestellt werden Aus 42 Teilen Kalziumnitrat (wasserfrei), 28 Tei len Ammonnitrat und 27,5 Teilen Wasser wird eine Lösung bereitet und mit 2,5 Teilen Agar-Agar ver dickt. 19 Teile dieser verdickten Lösung werden mit 59,5 Teilen festem Ammonnitrat (Korngrösse unter 200 Mikron) und 21,5 Teilen Trinitrotoluol (Korn grösse unter 200 Mikron) zu einer gleichmässigen Masse vermischt, der zum Schluss noch 5 % Wasser zugesetzt werden.
Der so erhaltene Sicherheits sprengstoff setzt sich wie folgt zusammen Kalziumnitrat .<B>...</B> .<B>....... 7,6%</B> Ammonnitrat . . . . . . . . . .<B>61,7%</B> Trinitrotoluol . . - . . . . . . . . .<B>20,5%</B> Agar-Agar - . . - . . . . - . . .<B><I>0,5%</I></B> Wasser . . . . . . . . . . . . . . . .<B>9,7%</B> Dieser Sicherheitssprengstoff besitzt eine ausge glichene Sauerstoffbilanz und sein abgetrennter flüs siger Anteil weist einen Sauerstoffüberschuss von über 18 % auf.
Die oben beschriebenen Sprengstoffe zeichnen sich durch ihre einfache und billige Herstellung, ihre gute Handhabungs- und Transportsicherheit, Lager beständigkeit, Lagersicherheit und leichte Anwend barkeit aus. Sie besitzen eine gute Sprengwirkung und können im Einschluss mit Normalsprengkapseln, d. h. ohne Verstärkerladung (Relais) sicher gezündet wer den. Sie sind gegen Schlag und Wärme unempfindlich und praktisch chemisch neutral.
In flüssiger Form er möglichen sie ein besonders rasches Füllen der Bohr löcher durch einfaches Eingiessen.