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.
Safety explosives One of liquid nitric acid esters such as nitroglycerin, free safety explosives with a balanced oxygen balance, is already known. However, this known explosive contains a high proportion (20-45%) of highly explosive material (detonation speed over 7500 m / sec), is therefore relatively expensive and has the disadvantages
which is known to entail the use of large quantities of highly explosive substances in the manufacture of explosives.
The present invention is now to eliminate these parts after and allow a safety explosive of the type described above, the capsules with detonators, d. H. charges can be ignited without the use of booster, results in a good explosive effect, is easy and safe to handle, and its consistency can be adjusted from liquid to plastic.
The invention relates to a safety explosive free of liquid nitric acid esters from a balanced or positive oxygen balance, which contains an oxygen-active salt, an organic explosive and a thickener and consists of a liquid and a solid part distributed therein, the thickening agent and an aqueous salt solution , and is characterized by the fact that the liquid part has a positive oxygen balance and that the safety explosive only contains organic explosives that have a detonation speed of less than 7500 m / sec.
It has been found that, contrary to the opinion held so far in the specialist world, even without the use of highly explosive organic explosives, i.e. H.
those with a detonation speed of over 7500 m / sec, a usable safety explosive that can be ignited with a detonator and with a balanced or positive oxygen balance can be obtained if the liquid part, which is also referred to in the specialist literature as a plasticizer, has a corresponding excess of oxygen, because this can increase the amount of an organic explosive that is contained in the safety explosive and burns with oxygen consumption,
without the oxygen balance of the security explosive becoming negative.
The previously known attempts to produce safety explosives without a highly explosive component led to explosives that were highly oxygen deficient or not to be addressed as safety explosives, had an unsatisfactory consistency and could only be ignited with the aid of booster charges. Explosives with a pronounced oxygen deficiency develop toxic gases when detonated and are therefore unsuitable for many purposes.
The oxygen balance of the safety explosive according to the invention is balanced or positive and is preferably between zero and -1 -1%.
The inventive security explosive ent holds oxygen-active salt, such. B. Alkali, alkaline earth and ammonium nitrate; The nitrates of some heavy metals such as lead and manganese, as well as perchlorates, can also be used.
The explosive according to the invention also contains only those organic explosives which have a detonation speed of less than 7500 m / sec, e.g. B. trinitrotoluene.
The organic explosive is preferably an organic nitro compound such as trinitrotoluene and can represent the entire solid portion of the security explosive. Depending on the water content of the safety explosive, the solid portion can comprise undissolved oxygen-active salt. Furthermore, the solid portion of the inventive explosives can also be finely divided metal, eg. B. aluminum.
The liquid portion of the inventive explosive contains an aqueous salt solution and the thickener, e.g. B. agar-agar, gelatin, dextrin and the like, the expediently to be used amount of the viscosity increase caused per unit weight of thickener, d. H. among other things on the molecular weight of the thickener depends.
It should be noted, however, that the viscosity can be influenced by the presence of dissolved salts.
The liquid portion of the explosive according to the invention can contain small amounts of oil and water-soluble or liquid dispersion-active substances if this is advantageous for the consistency of the explosive. Instead of oil, a liquid nitrohydrocarbon, such as. B. liquid tri (detonation speed less than 6900 meters per second) be included in the liquid portion.
The oxygen balance of the liquid part must be positive, preferably at least + 10%; In the case of the above-mentioned known explosives with a high content of highly explosive material, the oxygen balance of the liquid component is either negative, balanced or at most slightly positive, i.e. H. at most -t- 5%.
It has been found that the oxygen balance of the liquid is part of an essential role, and that a strongly positive oxygen balance can be achieved by appropriate amounts of several, in the liquid portion in aqueous solution present oxygen-active salts, z.
B. by calcium nitrate in addition to ammonium nitrate and possibly sodium nitrate. It is easy to see that the oxygen excess can be increased considerably in this way.
The explosive according to the invention preferably contains at most 2% by weight of organic, non-explosive substances that burn with oxygen consumption.
The explosive preferably contains solids whose grain size is less than 200 microns. Surprisingly, the water content of the explosive according to the invention can generally be changed within relatively wide limits. If the explosive according to the invention is to be distinctly liquid or pourable at normal temperature, it can, for. B. 8 wt.% And more water.
The explosive according to the invention is conveniently prepared by first preparing a concentrated solution of several acidic salts, adding the thickener to the salt solution and incorporating the remaining solids. The liquid portion can, for.
B. 20-42 wt.% Calcium nitrate (calculated anhydrous), 10-28 wt.% Ammonium nitrate, 1-3 wt.% Sodium nitrate, 1-3 wt.% Agar-agar and the remainder water, where appropriate up to 0.6% by weight of a vegetable oil such as castor oil and up to 0.8% by weight of a dispersion-active substance such as polyglycol ether can also be used.
Such a liquid part can make up 10-40% by weight of the finished explosive.
It should be emphasized that the finished explosive can still be mixed with a corresponding amount of water, even if the diluted liquid component still has a sufficiently positive oxygen balance to result in a balanced or positive oxygen balance of the explosive.
To produce the safety explosive, a concentrated aqueous solution of oxygen-active salts with a thickener, then with an organic explosive, which has a detonation speed of less than 7500 m / sec, optionally with metal and with as much more oxygen-active salt as to achieve a balanced one or positive oxygen balance of the finished explosive is required. The organic explosive of the type mentioned in the finished explosive is preferably 20-35% by weight.
The production, composition and properties of some preferred embodiments of the security explosive according to the invention are to be explained in more detail using the following examples. Unless otherwise stated, parts and percentages are based on weight.
<I> Example I </I> A safety explosive according to the invention can be produced as follows. A solution is prepared from 41 parts of calcium nitrate, 2 parts of potassium nitrate and 55 parts of water and thickened with 2 parts of agar-agar. 23 parts of this thickened solution are mixed with 56.5 parts of solid ammonium nitrate and 20.5 parts of trinitrotoluene. The resulting flowable explosive consists of a liquid part containing the thickener and an aqueous salt solution, in which trinitrotoluene and ammonium nitrate are distributed as a solid fraction.
The explosive has the following composition calcium nitrate 9.4% potassium nitrate. . 0.5% agar-agar. . . . <B> <I> 0.5% </I> </B> ammonium nitrate. <B> 56.5% </B> trinitrotoluene. . . . 20.5% water <B> 12.6% </B> The solid portion of this explosive can be in a known manner, for. B. by filtering or centrifuging, be separated from the liquid portion. The liquid fraction isolated in this way has an oxygen balance of over + 18%.
The explosive's heat of explosion is 902 cal / kg (1120 vapor), its gas volume is 880 liters / kg. The oxygen balance of the explosives is slightly positive (-I-0.3%).
<I> Example 2 </I> A safety explosive according to the invention can be produced as follows. A solution is prepared from 34.4 parts of calcium nitrate (anhydrous), 23.2 parts of ammonium nitrate and 40.4 parts of water and thickened with 2 parts of agar-agar . 23 parts of this thickened solution are mixed with 56.5 parts of solid ammonium nitrate and 20.5 parts of trinitrotoluene.
The explosives obtained in this way are composed as follows: calcium nitrate. <B> ------- </B>. <B> ... 7.9% </B> ammonium nitrate -. . -. . . . . . -. <B> 61.9% </B> trinitrotoluene. . . . . <B> ...... </B> 20.5% agar-agar. . <B> ..... </B>. . . . . <B> 0.5% </B> water. . . . -. . . . . - <B> 9.2% </B> The liquid fraction separated from this mixture has a positive oxygen balance of over -18%; the oxygen balance of the explosives, on the other hand, is +0.3%; its heat of explosion is 900-910 keal / kg, its gas volume is 880 liters / kg.
<I> Example 3 </I> A safety explosive according to the invention can be prepared as follows. A solution is prepared from 42 parts of calcium nitrate (anhydrous), 28 parts of ammonium nitrate and 27.5 parts of water and thickened with 2.5 parts of agar-agar . 19 parts of this thickened solution are mixed with 59.5 parts of solid ammonium nitrate (grain size less than 200 microns) and 21.5 parts of trinitrotoluene (grain size less than 200 microns) to a uniform mass, to which 5% water is finally added.
The resulting safety explosive is composed as follows: calcium nitrate. <B> ... </B>. <B> ....... 7.6% </B> ammonium nitrate. . . . . . . . . . <B> 61.7% </B> trinitrotoluene. . -. . . . . . . . . <B> 20.5% </B> agar-agar -. . -. . . . -. . . <B> <I> 0.5% </I> </B> water. . . . . . . . . . . . . . . . <B> 9.7% </B> This safety explosive has a balanced oxygen balance and its separated liquid content has an oxygen excess of over 18%.
The explosives described above are characterized by their simple and cheap production, their good handling and transport security, storage stability, storage security and easy applicability from. They have a good explosive effect and can be enclosed with normal detonators, i. H. safely ignited without booster charging (relay). They are insensitive to impact and heat and are practically chemically neutral.
In liquid form, they enable the drill holes to be filled particularly quickly by simply pouring them in.