Sicherheitssprengstoff Es ist schon ein von flüssigen Salpetersäureestern, wie Nitroglycerin, freier Sicherheitssprengstoff von ausgeglichener Sauerstoffbilanz bekannt.
Dieser bekannte Sprengstoff enthält aber einen hohen Anteil (20-45 %) an hochbrisantem Explosiv stoff (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sek), ist daher relativ teuer und besitzt die Nachteile, wel che die Verwendung grösserer Mengen hochbrisanter Explosivstoffe in der Sprengstoffherstellung bekann- termassen 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 Sal- petersäureestern freien Sicherheitssprengstoff von ausgeglichener oder positiver Sauerstoffbilanz, der sauerstoffaktives Salz, organischen Explosivstoff und ein Verdickungsmittel enthält und aus einem das Verdickungsmittel und eine wässrige Salzlösung ent haltenden flüssigen sowie einem in diesem verteilten festen Anteil besteht, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Anteil eine positive Sauerstoffbilanz besitzt,
und dass der Sicherheitssprengstoff neben or ganischem Explosivstoff mit einer Detonationsge schwindigkeit von unter 7500 m/sek höchstens 15 Gew. % organischen Explosivstoff mit einer Detonationsgeschwindigkeit von über 7500 m/sek enthält.
Es wurde nämlich gefunden, dass entgegen der bisher vertretenen Auffassung auch mit relativ gerin gen Anteilen an hochbrisanten organischen Explosiv- stoffen, d. h. solchen mit einer Detonationsgeschwin digkeit von über 7500 m/sek, ein brauchbarer, mit Sprengkapsel zündbarer Sicherheitssprengstoff mit ausgeglichener oder positiver Sauerstoffbilanz erhal ten werden kann, wenn der flüssige Anteil, der in der Fachliteratur auch als Plastifizierungsmittel bezeich net wird, einen entsprechenden Sauerstoffüberschuss aufweist, weil dadurch die Menge eines im Sicher heitssprengstoff enthaltenen, unter Sauerstoffver brauch verbrennenden organischen Explosivstoffes erhöht werden kann,
ohne dass die Sauerstoffbilanz des Sicherheitssprengstoffes negativ wird.
Die bisher bekannten Versuche in dieser Rich tung führten stets zu Sprengstoffen, die stark sauer stoffdefizitär bzw. nicht als Sicherheitssprengstoffe an zusprechen waren, eine unbefriedigende Konsistenz aufwiesen und zudem nur unter Zuhilfenahme von Verstärkerladungen gezündet werden konnten. Aus geprägt 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 -f-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- r ate können verwendet werden.
Der erfindungsgemässe Sprengstoff enthält ferner hin organischen Explosivstoff mit einer Detonations- P 01 schwindigkeit von unter 7500 m/sek, z. B. Trinitro - toluol, sowie bis 15 Gew. % organischen Explosiv stoff mit einer Detonationsgeschwindigkeit von über 7500 m/sek, z.
B. Pentaerythrittetranitrat (Nitro- penta, Pentrit). Der organische Explosivstoff kann den gesamten festen Anteil des Sicherheitssprengstoffes darstellen. Je nach Wassergehalt des Sicherheitssprengstoffes kann der feste Anteil ungelöstes sauerstoffaktives Salz umfassen. Fernerhin kann der feste Anteil des erfindungsgemässen Sprengstoffs 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 Menge von der pro Gewichts einheit Verdickungsmittel bedingten Viskositäts- erhöhung, 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 enthal ten, wenn dies für die Konsistenz des Sprengstoffes vorteilhaft ist. Anstelle von Öl kann auch ein flüs siger Nitrokohlenwasserstoff, wie z. B. flüssiges Tri v (Detonationsgeschwindigkeit kleiner als 6900 rn/sek) 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 +5 %.
Es wurde gefunden, dass der Sauerstoffbilanz des flüssigen An teiles eine wesentliche Bedeutung zukommt, und dass eine stark positive Sauerstoffbilanz des flüs sigen Anteiles durch entsprechende Mengen meh rerer, im flüssigen Anteil in wässriger Lösung vor handener sauerstoffaktiver Salze erzielt werden kann, z. B. durch Kalziumnitrat neben Ammonnitrat und gegebenenfalls Natriumnitrat. Es ist ohne weiteres einzusehen, dass der Sauerstoffüberschuss auf diese Weise erheblich gesteigert werden kann.
Vorzugsweise enthält der erfindungsgemässe Sprengstoff höchstens 2 Gew.% an organischen, nicht explosiven, unter Sauerstoffverbrauch verbren nenden Substanzen.
Der Sprengstoff enthält vorzugsweise solche Fest stoffe, deren Korngrösse unter 200 Mikron liegt. überraschenderweise kann der Wassergehalt des erfindungsgemässen Sprengstoffes 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 in die übrigen Feststoffe ein arbeitet. Der flüssige Anteil kann z.
B. 20-42 Gew. % Kalziumnitrat (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 vegetabili schen 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 flüssige Anteil noch eine ausreichend hohe positive Sauerstoffbilanz aufweist, um eine ausgeglichene oder positive Sauerstoffbilanz des Sprengstoffes zu er geben.
Zur Herstellung des Sicherheitssprengstoffes kann eine konzentrierte wässrige Lösung sauerstoffaktiver Salze mit Verdickungsmittel, dann mit organischem Explosivstoff, gegebenenfalls mit Metall und mit so viel weiterem sauerstoffaktivem Salz vermischt wer den, als zum Erzielen einer ausgeglichenen oder posi tiven Sauerstoffbilanz des fertigen Sprengstoffes er forderlich ist.
Der gesamteGehalt des fertigen Spreng stoffes an organischem Explosivstoff beträgt vorzugs weise 20-35 Gew. % , wobei organischer Explosivstoff mit einer Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sek höchstens 15 Gew. % des fertigen Sprengstoffes aus macht.
Herstellung, Zusammensetzung und Eigenschaf ten einiger bevorzugter Ausführungsformen des er- findungsgemässen Sicherheitssprengstoffes sollen an hand der folgenden Beispiele erläutert werden. Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht. <I>Beispiel 1</I> Ein erfindungsgemässer Sicherheitssprengstoff kann wie folgt hergestellt werden: Aus 26 Teilen Kalziumnitrat (wasserfrei), 15 Teilen Ammonnitrat und 56,5 Teilen Wasser wird eine Lösung bereitet und mit 2,5 Teilen Agar-Agar verdickt.
32,5 Teile dieser verdickten wässrigen Salzlösung werden mit 45 Teilen festen Ammoniumnitrats, 16,5 Teilen Trinitrotoluol und 6 Teilen Pentrit vermischt. Man erhält auf diese Weise einen Sicherheitsspreng stoff mit einer Sauerstoffbilanz von +0,2 %, dessen abgetrennter flüssiger Anteil einen Sauerstoffüber- schuss von mehr als 11 % aufweist.
Seine Zusam mensetzung ist wie folgt
EMI0002.0107
Kalziumnitrat <SEP> '. <SEP> . <SEP> 8,5 <SEP> %
<tb> Arnmonnitrat <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 49,9%
<tb> Trinitrotoluol <SEP> . <SEP> <B>16,5%</B>
<tb> Pentrit <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>6,0%</B>
<tb> Wasser <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 18,3 <SEP> %
<tb> Agar-Agar <SEP> . <SEP> <B>0,8%</B> Die Explosionswärme dieses Sprengstoffes be trägt 775 Kcal/kg (H.0-Dampf), sein Gasvolumen 910 Liter/kg.
<I>Beispiel 2</I> Ein erfindungsgemässer Sicherheitssprengstoff kann wie folgt hergestellt werden: Aus 31 Teilen Kal- ziumnitrat (wasserfrei), 9 Teilen Ammonnitrat und <B>58,1</B> Teilen Wasser wird eine Lösung bereitet, die mit 1,5 Teilen Dextrin verdickt und mit 0,4 Teilen Propylglykol versetzt wird.
34 Teile der so erhaltenen Zusammensetzung werden mit 42,1 Teilen Ammonnitrat, 9,4 Teilen Tri- nitrotoluol, 8,8 Teilen Pentrit und 8,7 Teilen Alu miniumpulver vermischt.
Der so entstandene Sprengstoff besitzt eine Sauer stoffbilanz von +0,4 %, eine Explosionswärme von 963 Kcal/kg (HO-Dampf) und ein Gasvolumen 'von 820 Liter/kg. Sein abgetrennter wässriger Anteil be sitzt einen Sauerstoffüberschuss von mehr als 15 %. Die Zusammensetzung dieses Sprengstoffes ist wie folgt
EMI0003.0015
Kalziumnitrat <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B><I>10,5%</I></B>
<tb> Ammonnitrat <SEP> <B>---------</B> <SEP> 45,4 <SEP> %g
<tb> Trinitrotoluol <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 9,4%
<tb> Pentrit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>8,8%</B>
<tb> Aluminium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>5,7%</B>
<tb> Dextrin <SEP> <B>-------</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,4%
<tb> Propylglykol <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,1%</B>
<tb> Wasser <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>19.7%</B> <I>Beispiel 3</I> Ein erfindungsgemässer Sicherheitssprengstoff kann wie folgt hergestellt werden Aus 41,5 Teilen Kalziunmitrat, 28,0 Teilen Am monnitrat und 28,0 Teilen Wasser wird eine Lösung bereitet und mit 2,5 Teilen Agar-Agar verdickt.
21 Teile dieser Masse werden mit 52,5 Teilen festem Ammonnitrat (Korngrösse unter 200 Mikron), 19,5 Teilen Trinitrotoluol (Korngrösse unter 200 Mikron) und 7 Teilen Pentrit (Korngrösse unter 200 Mikron) zu einer gleichmässigen Masse ver mischt, der zum Schluss noch 5 % Wasser zuge setzt werden.
Der so erhaltene Sicherheitssprengstoff setzt sich wie folgt zusammen
EMI0003.0028
Kalziumnitrat <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 8,3 <SEP> %
<tb> Ammonnitrat <SEP> <B>...</B> <SEP> . <SEP> <B>------ <SEP> <I>55,5%</I></B>
<tb> Trinitrotoluol <SEP> <B>...</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>18,6%</B>
<tb> Pentrit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>6,7%</B>
<tb> Agar-Agar <SEP> <B>------</B> <SEP> . <SEP> <B>....... <SEP> <I>0,5%</I></B>
<tb> Wasser <SEP> <B>..... <SEP> ...</B> <SEP> . <SEP> ..
<SEP> 10,4% 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 werden.
Sie sind gegen Schlag und Wärme unemp findlich und praktisch chemisch neutral. In flüssiger Form ermöglichen sie ein besonders rasches Füllen der Bohrlöcher durch einfaches Eingiessen.