Explosive Mischung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine explosive Mischung und auf ein Verfahren zur Her stellung dersellyen.
Bisher sind bei der Ladung und Sprengung von Bohrlöchern, wie .bei C51qu,ellen oder Bergwerksope- rationen, bekannte Sprengstoffe verwendet worden, wie Nitroglyzerin, Trinitrotoluol, die Mischung C und andere hochexplosive Gemische.
In letzter Zeit sind oxydierende Salze, wie Ammoniumnitrat, manchmal in körniger Form für sich allein, ,manchmal aber auch in körniger Form in Mischung mit Ölen oder in Form eines wässrigen Breis verwendet worden, wie es im USA Patent 2 867 172 beschrieben wird.
Es ist,auch bekannt, dass verhältnismässig unempfindliche kör nige Oxydationssalze, wie Ammoniumnitrat, emp findlich gemacht werden können, indem, man ihnen feinverteilte Metalle von sehr geringer Teilchen- grösse zumischt, aber die entstehenden Gemische sind im allgemeinen zu empfindlich, um mit Vorteil unter sicheren Bedingungen verwendet werden zu können.
Das explosiv;, Gemisch gemäss der Erfindung, das ein anorganisches oxydierendes ,Salz, ein Leicht metall und ein Lösungsmittel für das oxydierende Salz enthält, .ist dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetall in Form von Teilchen vorliegt, die von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0;8 mm zurückgehalten werden.
Bisher wurde die Hinzufügung,des Metalls zu den körnigen Explosivstoffen, also die Metallisierung der .Sprengstoffe, auf Grund der theoretischen Vorstel lung ausgeführt, dass Teilchen von ausserordentlich geringer Grösse, beispielsweise von einem halben bis zu .etwa der Teilchengrösse, die durch ein Sieb von 100 Maschen auf 2,5 cm hindurchgeht, an sich leicht detonieren, und zwar wegen ihrer sehr grossen Oberfläche, wobei sie auch sein verhältnismässig un- empfindliches Oxydationssalz empfindlich machen.
In derPraxis haben sich dies te metallischen Beladun- gen als ungeeignet und sogar in mancher Hinsicht als sehr gefährlich erwiesen. Häufig detoniert das fein verteilte Metall und veranlasst dadurch die ganze empfindliche Ladung zu frühzeitiger Explosion.
In folgedessen wird einwichtiger Fortschritt in der Aus bildung der Explosivstoffe erzielt, wenn explosible Mischungen geschaffen werden, welche unempfindli- che oxydierende Salze in Verbindung mit Metallen, .unter Umständen enthalten, wobei die Ausgangsla dungDn einen verhältnismässig breiten Sicherheitsbe- reich aufweisen.
Die Gemische gemäss der Erfindung haben die Eigenschaft, :dass sie zwar zunächst unempfindlich sind, aber dann eine Autoreaktion erfahren, welche sie m einen empfindlichen Sprengstoff innerhalb der Behrlöcher verwandelt.
Zweckmässig :wird als oxydierendes Salz Ammo- niumnitrat benutzt, das anfänglich in Lösung vothan- .den ist, :
beispielsweise in wässriger ammoniakalischer Lösung. Die zunächst verhältnismässig unempfindli- che Mischung ,geht die Autoreaktion in Gegenwart ,der leichten Metalle ein, wenn dieselben nicht fein verteilt sind, und liefert .doch ein explosives Gemisch von grosser Sprengkraft.
Bei den Gemischen, welche hier in Frage kom men, entstehen bei der Detonation weder toxische Gase, wie Köhlenmonoxyd oder .Kohlendioxyd oder schädliche Oxyde -des Stickstoffs, die empfindliche Störungen in ider Gesundheit hervorrufen können.
Es ist .gefunden worden, .dass wässrige .Lösungen von oxydierenden Salzen, wie Ammoniummtrat, leicht in hochexplosive Sprengstoffe umgewandelt werden können, wenn man sie unter geeigneten Be- din.gungen mit Metallen zusammenbringt. Entgegen der bisherigen Meinung lassen sich durch Zumi- schung von ,
gewissen Leichtmetallen zu Lösungen von Ammoniumnitrat unempfindliche Gemische her stellen, die jedoch eine Autoreaktion eingehen und auf diese Weise hochexplosive Sprengstoffe bilden. Die ursprünglich unempfindlichen Gemische beste hen im allgemeinen aus einer flüssigen Lösung von Am:
moniumnitrat, in welcher das Lösungsmittel flüs siges Ammoniak oder ein Gemisch von Wasser und Ammoniumhydroxyd sein kann, während der Wär meträger aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Magnesium, Magnesiuml2,gierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen und Magnesium-Aluminium- legierungen besteht.
Der Wärmreträger besteht aus Teilchen von @er- heblicher Grösse und zweckmässig von solcher Aus bildung, dass dieselben als formgebende Träger bei der Einführung in die Bohrlöcher wirken.
Nach einem gewissen Zeitablauf bei Raumtempe ratur verwandeln sich die unempfindlichen Gemische auf<I>dem Wege</I> der Autoreaktion chemisch in empfindliche hochexplosive Sprengstoffe, oder in R2aktionsprodukt2, bei denen sich zeigen lässt, dass sie unerwartet<I>hohe</I> Sprengstoffeigenschaften besit zen, die bisher mit Ammoniumnitrat nicht erreicht werden konnten.
Diese neuznempfindlichen explosi ven Gemische erzeugen, wenn sie detoniert werden, eine viel stärkere Bewegung vom Fels oder dem be handelten Material, eine höhere Durchschlagskraft oder Brisanz und stärkere Schockwellen als andere hokannte -Mischungen mit Ammoniumnitrat.
Es sind auch neue Verfahren für die Herstellung dieser empfindlichen Sprengstoffe im Bohrloch selbst gefunden worden, welche im allgemeinen darin beste hen, eine Lösung von Ammoniumnitrat in flüssigem Ammoniak, Wasser und Ammoniumhydroxyd in das Bohrloch in Mischung mit einem Wärmeträger aus Lichtmetall einzuführen, vorzugsweise aus Magne sium, Magnesiu@mlegierungen, Aluminium, Alumini umlegierungen und Magnesium,
Alu.miniumle-ierun- gen. Man überlässt dann das Gemisch sich allein bei Raumtemperatur im Bohrloch der Umwandlung sre- aktion, bis die -exotherme Aktivität eingetreten ist. Durch solche Verfahren können ausserordentlich empfindliche .Sprengstoffe oder Reaktionsprodukte erzielt w.-r,den, welche vorzugsweise an -der grössten Entwicklung der exothermischen Aktivität detoniert werden, so dass Explosionswirkungen mit hohem Kraftfaktor -entstehen.
Gemische, wie sie vorstehend beschrieben sind, können mit grossem Nutzen auf eeinem breiten Gebiet angewendet wenden, beispielsweise bei Ölquellen oder bei B2rgwerksoperationen, wie bei Ölgewin- nungsverfahren, Sprengungen in harten Felsen, in Steinbrüchen, beim Sprengen von Konstruktionen und auch beim Sprengen von porösem Fels. Das neue -xplosive Gemisch kann am Verwendungsort direkt in den Bohrlöchern hergestellt werden. Bei zier Her stellung :der Mischungen werden z.
B. flüssige Lösun- gen von Ammoniumnitrat verwendet, vorzugsweise solche, -die,--in hohes spezifisches Gewicht aufweisen. Zu ,der Herstellung solcher Lösungen kann man Was ser, flüssiges Ammoniak, Lösungen von Ammonium- 'hydroxyd oder andere ammoniakalische Lösungen verwenden. Ammoniumnitrat ist in wasserfreiem flüs- sig2m Ammoniak sehr leicht löslich, und man kann fast gesättigte Lösungen ;
erzielen mit bis zu 75-80 0/0 Ammoniumnitrat in flüssigem Ammoniak. Anunoni- umnitrat .ist auch @in wässrigen Ammoniumhydroxyd- lösungen leicht löslich. Vorzugsweise werden Lösun gen verwendet, welche ammoniakalisches Ammoni- umnitratenthalten und in denen sowohl flüssiges Ammoniak als auch Wasser als Lösungsmittel vor handen sind.
Solche Lösungen sind im Handel erhält- lich, und unter diesen sind diejenigen besonders nütz lich, welche ein höheres spezifisches Gewicht als 1 aufweisen, beispielsweise in den nachstehenden Ver hältnissen:
EMI0002.0085
Lösungsnummer <SEP> Flüssiges <SEP> NH3 <SEP> <B>NH4N03</B> <SEP> H20
<tb> A <SEP> 23,8 <SEP> 69,8 <SEP> 6,4
<tb> B <SEP> 25,0 <SEP> 69,0 <SEP> 6,0
<tb> C <SEP> 30,0 <SEP> 64,0 <SEP> 6,0
<tb> D <SEP> 34,0 <SEP> 60,0 <SEP> 6,0 Einige von diesen Gemischen werden im Handel als flüssiges Düngemittel angeboten.
Andere im Han del erhältliche Lösungen von Ammoniumnitrat in flüssigem Ammoniak können bis zu 15 % Wasser enthalten. Für die Zwecke des vorliegenden Verfah rens sind auch Lösungen von Ammoniumnitrat in Wasser verwendbar, welche man als ammoniakali- sche Lösungen, bezeichnet.
Während viele ammoniakalische Lösungen von Ammoniumnitrat im Handel käuflich sind, kann man auch solche Lösungen aus dem als Düngemittel ge handelten Ammoniumnitrat gewinnen, ebenso gut als aus Ammoniumn.itrat, das für Sprengzwecke be stimmt ist.
Wenn man Ammoniumnitrat in der Form .d,es Düngemittels verwendet, können die ammoniaka- lisch; n Lösungen sowohl aus körnigem als auch aus zerriebenem Ammoniumnitrat gewonnen werden.
Diese Rohstoffe enthalten stets bis zu 3 % andere Komponenten, wie Füllmittel, Ausstattungsmittel, Wachse u. dgl., die jedoch keinen nachteiligen Ein- fluss auf die Herstellung dar ammoniakalischen Lösung ausüben.
Während übersättigte Lösungen von Ammonium nitrat in Wasser hergestellt werden können, welche bis zu 60 % oder mehr Wasserenthalten, je nach der Form des Ammoniumnitrats, ist beobachtet worden,
dass Beträge unter etwa 15 % Gewichtsprozent an Wasser, berechnet auf .Ammoniumnitrat, gute Resul tate ergeben, obwohl es für manche Zwecke wünschenswert ist,
Wassermengen von mehr als 15 0/0 zu verwenden. Etwa 5-7 % Wasser in Mischung mit flüssigem Ammoniak ergibt ein optimales Lösungs mittel.
In gleicher Weise können Lösungen von Ammo- niumnitrat in wässrigem Ammoniumhydroxyd (Am moniakwasser) oder anderen ammoniakalischen wäss- rigen Medien hergestellt werden und haben sich be währt.
Im allgemeinen haben sich bessere Ergebnisse aus dem Gebrauch von Ammoniumnitrat in einem Ge misch aus flüssigem Ammoniak und Wasser beste henden Lösungsmittel :
erzielen lassen, wie in den Mischungen <I>A D</I> angegeben. iAmmoniakalische Ammoniumnitratlösungen, in welchen flüssiges Ammoniak in einem Betrag von ungefähr 20-.35 Ge wichtsprozent von Ammoniumnitrat vorhanden ist, und in denen Wasser in Mengen von weniger als 15 Gewichtsprozent vom Ammoniumnitrat vorhanden ist, werden bevorzugt.
Eine Zunahme des Kraftfak tors, welcher mit solchem gemischten Lösungsmittel erhalten wird, im Verglieich zu einer wässrigen Lösung von Ammoniumnitrat, ist beobachtet worden.
In den Gemischen, welche der vorliegenden Er findung zu Grunde liegen,. werden als Wärmeträger oder Brennstoffe Leichtmetalle verwendet, insbeson dere Magnesium, Magnesiumlegierungen, Alumi nium, Aluminiumlegierungen und Magnesium-A'lumi- niumlegierungen. Zu -den wirksamen Metallen gehö ren insbesondere reines Magnesium und Magnesium- legierungen mit etwa 1 % Mangan. Andere Magrtesi- um-Aluminiu:
mlegierungen, welche 33 % Aluminium enthalten, sowie Aluminium-,Magnesiumlegierungen, die 30 % Magnesium führen, sind wirksam. Insbeson- d2re das reine Aluminium ist verständlicherweise nützlich, scheint aber nicht ganz so wirksam zu .sein wie das reine Magnesium.
Im allgemeinen sind die leichten Metalle, welche in den Gemischen und bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wirksam sind, Metalle von iverhältnismässig,geringean Atomge wicht, wie sie zum Beispiel unter den Elementen mit kleinem Atomgewicht der Gruppen I, 1I und 11:I des periodischen Systems zu finden sind.
Im allgemeinen wird der Wärmeträger in einem Betrag zwischen etwa 4 und 65 Gewichtsprozent der ammoniakalischen Lösung von Ammoniumnitrat be nutzt, vorzugsweise zwischen 45 und 55 Gewichtspro zent.
Der gewählte Betrag des Wärmeträgers hängt von dem stöchiometrischen Verhältnis zwischen dem Leichtmetall und der theoretischen Menge von Sauer stoff und Stickstoff ab, welche in dem vorliegenden System bei der Detonation zur Verfügung stehen, wie dies weiter unten noch näher erörtert werden wird. Es ist beobachtet worden, dass ein allgemeines Ver- hältnis zwischen dem Betrag des Wärmeträgers und dem Kraftfaktor besteht, der .sich bei der Explosion geltend macht.
Höhere Prozentsätze .an Metall neigen .dazu, bessere Kraftfaktoren zu ergeben. Das Opti mum wird aber im Bereich von 25-a55 Gewichtspro- zent berechnet .auf die Ammoniumnitratlö.sung er- zielt. Dies bedeutet etwa die Hälfte oder ,etwas mehr der theoretischen oberen Grenze entsprechend dem in Betracht kommenden Reaktionsmechanismus. In den höheren Bereichen, beispielsweise von 55-65 "/o,
lassen sich unvollständige Reaktionen des :Metalls feststellen, wobei der überschuss nach der Hauptre aktion der Explosion ,einfach abbrennt.
In den Fäl len, wo ein Maximum an Sprengkraft nicht verlangt wird, können Beträge .an Wärmeträger von ungefähr 4-101/o schon grössiere Kraftfaktoren erzeugen als diejenigen"die man bisher mit den üblichen Ammoni- umnitratsprengstoffienerhielt, beispielsweise mit kör nigem Ammoniumnitrat gemischt mit Heizöl.
Es ist festgestellt worden, dass die wirksamsten Wärmeträger diejenigen Leichtmetalle sind, m wel- chen,ein.e Mischung von Aluminium und Magnesium oder Legierungen der beiden Elemente benutzt wer den. Gemischte Träger, welche ungefähr 50 Gewichts prozent sowohl von Aluminium als auch von Magne sium enthalten, ergeben ausgezeichnete Resultate.
Dies steht im Einklang sowohl mit dien theoretischen Betrachtungen auf Grund -der eintretenden Reaktio nen, als auch mit den Beobachtungsergebnissen, wor über noch im Beispiel 11 weiter unten berichtet wird.
Sowohl die Teilchengrösste als auch ,die Form der gewählten Wärmeträger oder Brennstoffe sind von Bedeutung. Im allgemeinen sollen Stäube von Leicht metall und feinverteilte Pulver, Flocken und zerri,e- bene Kügelchen vermieden werden , da sie nicht den Kraftfaktor ergeben, -der bei den Sprengverfahren erhalten wird, in denen gemäss vorliegender Erfin dung vorgegangen wird, aber auch deshalb,
weil diese Materialien an sich :schon empfindlich und daher ge fährlich sind. Magnesiumstaub zum Beispiel ist aus- serordentlich explosiv und seine Verwendung in den Gemischen und Verfahren nach vorliegender Erfin dung ist sehr gefährlich.
Das Hauptziel der vorliegen den Erfindung besteht darin, ein explosives Gemisch ,herzustellen, das zunächst unempfindlich ist, das aber ,die Fähigkeit hat, eine chemische Autoreaktion wäh rend eines Zeitraumes von einigen Stunden zu erzeu gen und auf diese Weise -ein sehr empfindliches ex plosives Reaktionsprodukt zu ergeben.
Die Gemische gemäss vorliegender Erfindung -können mit den nor malen Detonationsmitteln nicht detoniert werden, wenn sie frisch hergestellt und in das Bohrloch ein P a# füllt sind. Dies, <B>-</B> Feststellung st eht im Geg.,ensatz zu .den bekannten explosives Gemischen, welche man bisher verwendete, insbesondere denjenigen,
welche mit Hilfe von Metall;e.n von ausserordentlich geringer Korngrösse fi'ergestellt worden sind, um die Aus gangsmischung empfindlich zu gestalten.
Die bevorzugte Teilchengrösse der Wärmeträger bei dem vorliegenden Verfahren entspricht einem Sieb mit 20 Maschen pro 2,5 cm oder seiner höheren Teilchengrösse. Insbesondere wirksam sind solche Leichtmetalle, welche eine wohl definierbare Form aufweisen, z.
B. als Späne, Schnitzel, zerhackte Stückchen, Maschinenabfälle, Bandsägespäne, Ab fälle von Fräsmaschinen, Folien, Fäden, Nadeln, Drahtstückchen, Metallspäne, Röhrchen, Metallwolle u. dgl. Beispielsweise können diese Formen 0,6 cm oder mehr im Durchmesser aufweisen und 10-15 cm lang sein. Gegossenes .Aluminium und Magnesium, welches porös ist, scheinen bessere Ergebnisse zu liefern als ausgepresstes Material.
Sowohl feste Metallfolien als auch perforierte .Folien ergeben gute Resultate. Späne und Abfälle von Fräsmaschinen aus der Fabrikation von Aluminium- und Magnesii,um- Gegenstäniden sind nützlich.
Es ist festgestellt worden, dass Wärmeträger in der Form von Röhren, Rollein, Zylindern, gekräusel ten -Spänen und andere im wesentlichen runde oder zylindrische Formen besonders gute Erfolge bei der Explosion zeigten. Praktisch hat :
man gefunden, dass es vorteilhaft ist, die im allgemeinen runden Metall formen in ungeordneter Anordnung in ,metallische zylindrische Behälter einzuführen, die vorzugsweisse durchlöchert sein können. Solche Behälter, die Wär meträger enthalten, welche selbsttragend sind, stellen einten vorzüglichen Wärmeträger dar, wenn sie dann mit der flüssigen ammoniakalischen Ammoniumni- tratlösung angefüllt werden.
Der Behälter wird zweck- mässig aus Leichtmetall, wie Aluminium, Magnesium oder Legierungen daraus hergestellt.
Es ist wünschenswert, dass die Teilchengrösse hoch .genug ist, damit das Trägermaterial sich selbst stützt, wenn die frisch hergestellte explosive Mi schung in das Bohrloch eingeführt wird. Regellose Anordnung des ,gro'ben Mietalls im Bohrloch vermin dert die notwendigen Verpackungsmassnahmen des Metalls, wie sie bei feinverteilten M etallen unerläss lich sind.
Der Durchmesser der als Träger bevorzub ten Metalle kann sehr gross sein, so dass praktisch alles Metall auf dem 20-Maschen Sieb zurückgehal ten wird.
Es soll hervorgehoben werden, dass manche Leichtmetallteile, wie Stäbchen u. dgl., welche eine lange Dimension oder eine Länge von mehreren Zen timetean aufweisen, auch dann günstig wirken, wenn der Durchmesser varhältnismässig so klein ist, dass diese Teile durch ein 20-Maschen,Sieb ,gedrückt wer den können.
Es ist aber klar, dass solche Wärmeträ ger infolge ihrer Form deshalb wirksam sind, weil sie eine selbsttragende Füllung .darstellen, sobald sie in ,ungeordneter Anordnung in das Bohrloch leingeführt werden, selbst dann, wenn einzelne Teilchen durch Siebe hindurchgehen, welche feinere Öffnungen als das 20-Maschen-Sieb aufweisen.
Die ungeordnete schwammähnliche Metallmasse erlaubt der flüssigen Ammoniumnitratlösung den freien Durchtritt durch die Metallcharge und gibt dadurch eine gute Vertei lung des Metalls und der Lösung in :der @explosiven Ausgangsmischung. Dadurch :
erraicht man exothermi- sche Reaktionen, die langsam und leicht .unter ,gere- gelten Bedingungen ablaufen, .um schliesslich die gewünschte empfindliche Sprengmischung zu erzie- len.
Bei der Herstellung der unempfindlichen Aus- gangsmischung ist es selbstverständlich zweckmäs sig, die ammoniakaüschen Ammoniumnitratlösungen ,dem Leichtmetallwärmeträger oder Brennstoff am Ort der Verwendung zuzumischen. Die nm Handel erhältlichen Ammoniumnitratlösungen lassen sich leicht transportieren,
-wobei reichlich Sicherheit ge genüber vielen hochempfin.dlichen Sprengstoffen an- derer Art besteht. Das Metall lässt sich gleichfalls leicht an den Verwendungsort .bringen, wo die Vermi schung der beiden Komponenten in einfacher Weise durchgeführt werden kann. Die Vermischung kann am Boden vorgenommen werden, .da das ientstehende Gemisch anfänglich uniempfindlich ist. Es kann aber auch die Mischung am Boden des Bohrloches stattfin- de.n, das zu behandeln ist.
In manchen Fällten kann tder metallische Träger auf den .Boden des .Bohrloches zuerst :eingebracht werden, und dann kann man die Ammoniumnitratlösung darüber giessen. Das Verfah- ren kann aber auch ausgeführt werden. Die genaue Art wie vorzugehen ist, hängt von der Natur der Sprengoperation ab, die man durchführen wild,
wie noch später an Hand der Zeichnungen erläu tert werden wird.
Die beiliegenden Zeichnungen stellen eine Anzahl von Ausführungsformen dar, wie sie bei Bohrlöchern im iBerbawerksbetrielb angetroffen werden, booi Ölquel len, Steinfräsen usw., und zeigen an, wie .man das .ex plosive Gemisch gemäss der vorliegenden Erfindung zum Sprengen verwenden kann.
Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Bohrloch 11, .bei welchem die Felswände des Bohrlo ches verhältnismässig dicht sind, und wo ein Wasser- abschluss 12 gewünscht wird oder wo Wasser durch die Schichten dies Bohrloches von oben oder unten an der beabsichtigten Sprengstelle eintreten kann.
Ein röhrenförmiger Sack aus Polyäthylen 13, welcher das Metall 14 in selbsttragender Form -enthält, b,eispiels- weis; in .Form einfies perforiert-n Behälters, wird in das Bohrloch 11 eingesenkt und auf den Boden ab gestützt. Das untere Ende dies Sacks 13 ist mit einem Knoten 15 verschlossen.
Die Ausgangsmischung 16 wird dann in den Sack 13 am obren Endre des Bohr- loches 11 @eingegeingegossen .und fliesst abwärts, um sich mit dem Metall 14 auf dem Boden des Sacks 13 zu mischen.
Ein Detonator 17 wird in Kontakt mit der Mischung 16 einsgeführt. :Der statischie Druck des Wassers 12 bildet einen Abschluss über der Ladung, und nach !einem geeigneten Altern wird der Detona- tor 17 durch die Drähte 18 zur Explosion gebracht.
Fig. 2 stellt einen anderen Querschnitt dar, der .ein Bohrloch 21 wiedergibt, in welchem durchlässige Felsschichten 22 nahe der Ladestelle vorhanden sind. Wie in Fi,g. 1 dargestellt, wird lein Polyäthylensack 23, welcher das Metall 24 ,enthält und am unteren (Entde durch den Knoten 25 abgeschlossen ist,
in das Bohrloch 21 eingesenkt. Dann wird die Mischung 26 in den Sack 23 Sie fliesst abwärts und verteilt sich in dem Metall 24. Wenn das Metall 24 lose in den perforierten Behälter leingebracht ist, :durchdringt es die Mischung im Kanister ohne Schwierigkeit. Der Sprengkörper 27 ist eingelegt wie aus der Zeichnung ersichtlich.
Dann wird -ein Versatz 2,8 aus Felsstücken über dtle Sprengmasse eingefüllt, welche das Mietall 24 rund die Mischung 26 .enthält.
Man lässt :dann ,de .Masse in tgaeigneter Welse altern, nachdem der Versatz<B>28</B> eingefüllt ist, und die Masse wird dann mit Hilfe dies Sprengkörpers 27 entzündet. Der Detonator wird ,durch die elektrischen Leitungen 29 zur Explosion gebracht. In Fig.2 wird gezeigt, dass der Sack :23 den Verlust an der Mischung 26 durch Austritt in den porösen Fels 22 verhindert.
Fig. 3 ist ein anderer schematischer Querschnitt durch ein Bohrloch 3,1, bei welchem die Felsschicht verhältnismässig dicht ist. Die Ladung ist dann wesentlich :einfacher, selbst wenn man die Gegenwart von Wasser 33 annimmt, da man mit Vorteil das höhere spezifische Gewicht der Mischung 34 im Bezug auf ,das spezifische Gewicht -des Wassers aus nutzen kann.
Man muss darauf achten, zu verhin- dern, dass ein-. kräftige Mischung zwischen dem Was ser 33 und der Mischung 34 .eintritt. .Die Ladung ist aber recht einfach, wenn man zunächst das Metall 35 in das Bohrloch 3,1 einsenkt. Das Metall 35 lagert sich auf -dem Boden des Bohrloches 31 in selbststüt zender Art.
Mit Hilfe des Rohrs 36, das bis zum Boden des Bohrloches 31 reicht, kann die unemp findliche explosive Mischung 34, wenn man sie an :der Oberfläche in das Rohr 36 eingiesst, infolge des verschiedenen spezifischen Gewichtes des Gemisches 34 und des Wassers 33 bis zum Boden belangen und sich dort mit dem Metall vermischen, wobei die Mischung 34 im Bohrloch 3,1 ansteigt. Der Detonator 37 wird in Berührung mit der Mischung 34 gebracht und von oben her mit Hilfe der Drähte 38 zur Explo sion gebracht, wobei ,er Jie explosive Mischung nach geeigneter Alterung zur Sprengung bringt.
F!-. 4 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Bohrloch 41, um eine Sprenganordnung zu zeigen, welche nicht ein-. undurchdringliche Felswand oder ein Rohr verlangt. Ein feuchter Sandversatz 42 wird oberhalb der Sprengmasse angebracht.
Wie in Fig. 3 sind die Wände verhältnismässig dicht, so dass die Sprengmischung 44 nicht durch .Schichten im Felsen abfliessen kann. Das Metall 45, beispielsweise wieder ,in einem durchlöcherten Behälter, wird in das Bohr loch 41 abgesenkt. Wenn,das Bohrloch 4,1 ursprüng lich Wasser 4,6 enthält, kann die Einfüllung der Mischung 44 in das Bohrloch 41 genau so durch geführt werden, wie in Fig. 3.
Wenn das Wasser 46 als ein Teil des Versatzes 42 hinzugefügt wird, ist die. Einführung -der Mischung in das Bohrloch durch ein Rohr, wie in Fig. 3 .gezeigt nicht erforderlich, und die Ausgangsmischung 44 wird einfach in -das Bohrloch 41 eingegossen, um sich mit dem Metall 45 zu mischen.
Dann wird der Detonator 47 in Berührung mit der Sprengmasse 44 gebracht, und der feuchte Sand oder der aus Felsstücken bestehende Versatz 42 wird ein.gebrachl. Wie in Fig. 3 verursacht der Unter schied im spezifischen Gewicht die Trennung !d:er ex plosiven Mischung 44 vom Wasser 46.
Die Auslö- sung des Detonators 47 findet mit Hilfe ,der Leitun gen 48 an der Oberfläche statt, wobei die explosive Masse nach entsprechender Alterung zur Explosion gebracht wird.
Nicht dargestellt, aber leicht verständlich aus .den Zeichnung,-n, ergibt .sich ;die Ladung eines trockenen und dichten Bohrloches, die wesentlich vereinfacht wird, da man nur,das Metall in das Bohrloch einfÜh- ren und dann -die Ausgangsmischung in das Bohrloch einfüllen .muss.
Das Metall ,und die ammoniakahsche Ammoniumnitratlösung werden ,altern gelassen und ein Detonator wird in das Bohrloch in Berührung mit der explosiven Masse eingesenkt. Der Detonator wird gezün;d,et und verursacht ,dadurch die Sprengung der explosiven Masse.
Der Detonator wird durch -el@ektri- sche Leitungen ausgelöst und .ein Versatz kann zweckmässig oberhalb .der Charbe angebracht wer den.
Die nachfolgenden Beispiele erklären näher die Art der Mischungen und die Durchfährung des Ver fahrens.
<I>Vergleichsbeispiel A</I> Eine 71/, kg schwere Ladung, welche 94 Ge wichtsprozent Am.moniumnitrat in Form von Kör nern, wie es zu Düngezwecken verwendet wird, und ferner 6 ,Gewichtsprozent Heizöl enthält, wurde !nein Bohrloch von 1,8 m Tiefe in ,dem Versuchsgeländer eingeführt und mit 1,3 m Sand versetzt. Die Eindrnn- gungstiefe des Frosts in den Grund betrug etwa 30 cm und der Schnee, welcher den Grund bedeckte, hatte eine Höhe von 40 cm.
Die Charge wurde im Bohrloch eine Stunde lang stehen gelassen und dann elektrisch ausgelöst unter Verwendung einer Spreng kapsel vom Typ Munroe Jet. Die Charge wurde er folgreich abgefeuert.
<I>Ergebnis:</I> Keine Kraterbildung konnte festgestellt werden. Einige Risse waren eingetreten, aber .es war kein Durchbruch ,durch die .gefrorene Kappe erfolgt. Das Versatzmabe.rial war nicht ausgeblasen worden.
<I>Vergleichsbeispiel B</I> Den B,edingu:nge.n im Beispiel A folgend, wurde .eine Charge von 7,5 kg eingeführt, welche 80 Ge wichtsprozent körniges Ammoniumnitrat für Dünge zwecke und 20 Gewichtsprozent einer flüssigen Am:moniakiösun:g enthielt. Diese Lösung bestand aus 69,8 Teilen Ammoniumnitrat, 23,8 Teilen flüssigem Ammoniak und 6,4 Teilen Wasser. Die Masse wurde erfolgreich abgefeuert.
<I>Ergebnis:</I> Keinz Kraterbildung war entstanden, aber .es waren :mehr Risse als beim Vergleichgbeispiel A festzustellen. Die Risse zeigten Spalten, welche über 4,5 m im Durchmesser aufwiesen. Die Frost kappe war nicht aufgebrochen. Der Versatz war nicht ausgeblasen.
<I>Beispiel 1</I> Genau d;.-,n Bedi bgungen des Vergleichsbeispiels A folgend, wurde eine 7,5 kg schwere Ladung em@ geführt, die aus (a) 85 Gewichtsprozent einer flüssi gen ammoniakalischen Ammoniumnitratlösun.g he- stand, welche 69,8 % Ammoniumnitrat, 23,
8 1/o flüs- siges Ammoniak und 6,4 1/o Wasser enthielt; (b) aus 7,5 Gewichtsprozent Magnesiumschuppen und (c) 7,5 Gewichtsprozent Aluminiumschuppen bestand. Die Masse überliess man während fünf Stunden sich selbst und dann wurde sie abgefeuert. <I>Ergebnis:</I> Ausgezeichnete Sprengung, ergab :einen Krater von 4,2 m im Durchmesser.
Rund um den Krater herum waren Risse entstanden.
<I>Beispiele</I> 2-4 Dem Vorgang im Vergleichsbeispiel A folgend und unter Verwendung der flüssigen ammoniakali- schen Lösung nach Beispiel 1 wurden die nachste hend angegebenen Ladungen hergestellt und erfolg reich nach Ablauf einer Periode von fünf Stunden gesprengt:
Beispiel <I>2</I> <I>70</I> oio flüssiges ammoniakalisches Ammoniumnit- rat, 15 % Magnesiumschuppen und 15 % Aluminium- schuppen wurden gemischt.
<I>Ergebnis:</I> Ausgezeichnete Explosionswirkung mit einem Krater von 4,5 m im Durchmesser. Der Krater war etwas tiefer als derjenige nach Beispiel 1. <I>Beispiel 3</I> 55 % flüssige ammoniakalische Ammoniumnitrat- lösung wurden mit 22,5 % Magnesiumschuppen und 22,
5 % Aluminiumschuppen verwendet.
<I>Ergebnis:</I> Ausgezeichnete Sprengwirkung. Der Krater hatte 4,6 m im Durchmesser. Ausgezeichneter Aufbruch der Erde. Der Krater war sehr tief. Es wunde viel ,mehr Ende bewegt als bei dem Versuch gemäss Beispiel 1 oder 2.
<I>Beispiel 4</I> 40 % flüssige ammoniakaligche Ammoniumnitrat- lösung wurden mit 30 % Magnesiumschuppen und 30 % Aluminiumschuppe,n verwendet.
<I>Ergebnis:</I> Ausgezeichnete Sprengwirkung von hoher Durchschlagskraft. Eine erhebliche Feuersäule war im Augenblick .der Explosion sichtbar. Dieser Versuch brachte nicht so viel Erde in Bewegung wie der Versuch nach Beispiel 3, obwohl der 4,2 m im Durchmesser mesisende Krater genau so tief war.
<I>Vergleichsbeispiel C</I> Unter abermaliger Beachtung ,des Vorgangs ge- mäss Vergleichsbeispiel A wurde eine Ladung von 2,8 kg in ein 1,8 m tiefes Bohrloch eingeführt und mit 1,5 m Sandversatz verschlossen. Die Ladung enthielt 70 Gewichtsprozent A.mmanlumnitrat in Form des körnigen Düngemittels und 30 Gewichtsprozent der flüssigen ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung nach Beispiel 1.
Die Ladung wunde elektrisch mit Hilfe des Munroe Jet abgefeuert, nachdem sie eine Stunde lang gealtert hatte.
<I>Ergebnis:</I> Die Sprengung war erfolgreich, aber keine Risse und kein Aufbruch der Oberfläche ent stand.
Vergleichsbeispiel <I>D</I> In derselben Weise wie beim Vergleichsbeispiel C wurde eine Mischung eingeführt, welche (a) 85 Ge wichtsprozent Ammoniumnitrat in Form des körni- gen Düngemittels, (b) 2,5 Gewichtsprozent Magnesi- umschuppen und 2,5 Gewichtsprozent ,Aluminium- schuppen in einem Aluminiumbehälter und (e)
10 0/0 Gewichtsprozent der flüssigen ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung nach Beispiel 1 -enthielt. Die ,meisten Körner behielten die Körnerform bei.
<I>Ergebnis:</I> Die Sprengung war erfolgreich, aber es wurden keine Krater gebildet und nur leichte Rissbil dung liess .sich feststellen.
Entsprechend ,dem Vergleichsbeispiel C wurden die nachstehenden Mischungen hergestellt und mit ,einer Ladung von 2,8 kg und einem Sandversatz von 1,5.m nach Alterung von fünf Stunden abgefeuert: <I>Beispiel 5</I> ,Eine Mischung, welche 90 Gewichtsprozent der ammoniakalischen .Ammoniumnitratlösung nach Bei spiel 1 sowie 10 Gewichtsprozent von gemischten Magnesium- und Aluminiummetallstücken (von jeden 5 Teile) in einem zylindrischen Aluminiumbehälter wurde hergestellt.
<I>Ergebnis:</I> Die Sprengung war erfolgreich. Ein kleiner Krater von 1,6 m Durchmesser hatte sich ge bildet und am Rand des Kraters konnten Risse beob achtet werden.
<I>Beispiel 6</I> Eine Mischung, weiche 85 Gewichtsprozent der ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung nach Bei- spiel 1 und 15 % gemischte Metallschuppen aus je 71/2 Teilen Magnesium und Aluminium enthielt, wurde in einen Aluminiumbehälter eingesienkt.
<I>Ergebnis:</I> Die ,Sprengung war erfolgreich. Ein kleiner Krater von 1,6 m Durchmesser mit Rissen am Umfang des Kraters hatte sich gebildet.
<I>Beispiel 7</I> Eine Mischung, welche 80 Gewichtsprozent der ammoniakallschen Am.moniumnitratlösung aus Bei- spiel 1 sowie 20 % gemischte Metalle, je 10 Teile Magnesium- und Aluminiumschuppen, wurde in einen Aluminiumbehälter eingesenkt.
<I>Ergebnis:</I> Der Schuss wurde erfolgreich abge feuert. Es bildete sich ein Krater von 2,4 m Durch messer und rund herum wurden Risse festgestellt.
<I>Beispiel 8</I> Man stellte eine Mischung her, welche 72 Ge wichtsprozent .der ammoniakalischen Ammoniumnit- ratlösung nach Beispiel 1 und 28 % gemischtes Metall, nämlich 14 Teile sowohl von Magnesium-,als auch Aluminiumschuppen -in einem Aluminiumbehäl ter :enthielt.
<I>Ergebnis:</I> Der Schuss wurde erfolgreich abge feuert. Ein Krater von 3,3 m Durchmesser mit zahl- reich-en Rissen am Umfang wurde erhalten.
<I>Beispiel 9</I> Die verwendete Mischung enthielt 72 Gewichts prozent der ammoniakalischen Ammoniumnitratlö- sung nach Beispiel 1 und 28 % Bandsägeschuppen von Magnesium waren in einem Aluminiumbehälter zinge.schlossen.
<I>Ergebnis:</I> Di-- Sprengung war ;erfolgreich. Ein Krater entstand, der mehr als 3,3 m Durchmesser aufwies und -ntlang seines Umfanges zahlreiche Risse zeigte.
<I>Beispiel 10</I> Die verwendete Mischung bestand aus 60 Ge wichtsprozent der ammoniakalischen Ammoniumnit- ratlö.sung .nach Beispiel 1, 25 % Aluminiumschuppen und 15 % Magnesiumsrhuppen,
die in einem Alumi- nnumbehälter untergebracht waren.
Ergebnis: Die Sprengung war erfolgreich. Ein Krater von ungefähr 3,4 m war ,entstanden und rund um.d.en Krater wurden Risse festgestellt.
<I>Beispiel 11</I> Feststellung der optimalen Verhältnisse von Magnesium und Aluminium in dem gemisch ten Wärmeträger Um experimentell das wirksamste Verhältnis von Magnesium zu Aluminium festzustellen, welches in .dem gemischten Metallträger verwendet werden -soll, wurden die nachstehenden Versuchsladungen berge- stellt und abgefeuert.
Die grundlegendeCharge enthielt (a) 72 Gewichts prozent der ammoniakalischen Ammoniumnitratlö- sung, welche aus 25 % flüssigem Ammoniak, 69 0/0 Ammoniumnitrat und 6 % Wasser 'bestand, und (b)
28 Gewichtsprozent Metall. Man verwendete Alumi nium- und Magnesium-Bandsägzschuppen. In jedem Exp; riment liess man die Ladung für eine Zeit von 24 Stunden stehen, um der Ladung .zu gestatten, die eigene autogenetische Reaktion durchzuführen. Die Versuchsladungen wurdien idann abgefeuert und der sich -ergebende Kraftfaktor durch den Ausschlag der Nadel ieines Barographen gemessen.
Die Ergebnisse .dieser 15 unabhängig voneinan- @der ausgeführten ,Experimente sind in Fig. 5 wieder- .geCebe:n.
In Fig. 5,ist d-er Kraftfaktor, welcher von,der Ex plosion des Detonators (Munroe Jet) herrührt, als gestrichelte Linie angegeben. Es ist ersichtlich, dass der D:tonator nur einen geringen Kraftfaktor ergibt.
Aus denerhaltenen Zahlen geht hervor, dass der bevorzugte Mischungshe.neich der Metalle zwischen 5 und etwa 24 Teil:n Aluminium sowie 23 bis 4 Teilen Magnesium liegt, soweit das untersuchte System in Frage kommt. Das beste Ergebnis ierhält man im Be- r2ich von 12 bis 14 Toilen ,Aluminiu,m und 16 bis 14 Teilen Magnesium.
Diese .experimentellen Feststel- lungen sind in übereinstimmung mit den allgemeinen Erwägungen, welche sich aus den stöch:iometrischen Verhältnissen ergeben, worüber noch später berichtet wird.
<I>Beispiel 12</I> Messung der exothermischen Aktivität der Autoreaktion des ursprünglich unempfind lichen Gemisches nach Ablauf einer bestimm- ten Zeit bei Raumtemperatur und Ausbildung des empfindlichen explosiven Reaktionspro duktes Um .den Betrag an exothermer Aktivität festzu stellen, der sich aus .der Autoreaktion -ergibt, die @in dem ursprünglich @un.em.pfindlichen :
explosiven Ge misch mit Ablauf der Zeit eintritt, wurde eine Reihe von thermischen Versuchen durchgeführt. Eine über sichtliche Zusamm-nstellun.g der Ergebnisse findet sich in Fig. 6.
Bei ;dliesen Versuch-sre@ihen wurde der Anstieg der Temperatur über die Umgebungstemperatur bei Ab lauf der Zeit durch Thermometer gemessen. Auch die Rolle des Wassers oder eines anderen ionisiemenden Mediums wurde fe.stge,stellt.
Die Ladung A wurde aus 72 .Gewichtsprozent einer ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung her gestellt,. welche 69;8 Teile Ammonium#nitrat, 23,8 Teile flüssiges Ammoniak und 6,4 Teile Wasser ent hielt.
Diese Lösung wurde zu 28 Gewichtsprozent gemischtem Metall irrzugefügt. Als Metall wurden gleiche Teile, nämlich je 14 % von Bandsägeschup- pen aus Magnesium und Aluminium verwendet. Aus ,der Tafel lässt sich ersehen, ,
dass die Temperatur der Ladung :exothermisch von der Raumtemperatur von -7 C .bis zu "einem Maximum von ungefähr 57 C anstieg. An diesem höchstien Punkt der Temperatur wurde die Ladung fest, woraus gleichzeitig fervor- ,ging, dass die gewünschte Reaktion unter Bildung ,des empfindlichen .Sprengstoffes vor :sich gegangen war.
Von da ab sank<B>die</B> Temperatur allmählich ab.
Die Versuchsladung B enthielt 72 % der flüs sigen ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung, wie bei der Ladung A, zusammen mit 14 Gewichts prozent von groben Fabriksabfällen von Magne sium und von Aluminiumstangen, die ungefähr 0,3 cmX0,6 cmX0,6 cm massen.
Der oberste Punkt der exot'hermischen Entwicklung wurde Reit 60 C festgestellt, nachdem eine Zeit von ungefähr 41/2 Stunden vergangen war. Die Rolle,der graben Metall- teilchen .bestand also darin, .die Autoreaktion zu ver langsamen. Die bei .der vorliegenden Ladung benutz ten Teilchen waren wesientlich gröber als @dIejenigen, die man'bei der Versuchsladung A benutzt hatte.
Die Ladung C entsprach vollkommen der Aus gangsladung beim Versuch B. Da jedoch,die exoth.er- mische Aktivität nach Ablauf von 61/2 Stunden merklich nachliess, wurde noch ein kleiner Betrag an Wasser hinzugefügt.
Nach 1 1/2 Stunden liess sich die exotherm-e Reaktion nochmals feststellen. Sie lieferte neue Wärme mit einem höchsten Punkt von 58'C. Von da ab Ness die Wärmeentwicklung nach und ver schwand vollständig. Aus diesen Zahlen ist ersicht lich, dass 41e Reaktion !eiirre Ionenreaktion ist und dass das vorhandene Wasser chemisch gebunden wird,
wahrscheinlich in ,dem Art, wie später auszufüh- > ren ist.
<I>Beispiel 13</I> Feststellung des optimalen Metallbedarfs für die ammoniakalische Ammoniumnitratlösung Um .den optimalen Metallbzdarf für eine gege bene ammoniakalische Ammoniumnitratlösung fest zustellen, wurden die Mengen an zugemischtem Metall variiert. In jeder der Versuchsladungen ent hielt die Basischarge eine wesentliche Menge Ammo- niumnitratlösung, welche aus 23;
8 Teilen flüssigen Ammoniaks,<B>69,8</B> Teilen Ammoniumnitrat und 6,4 Teilen Wasser bestand. Man benutzte ein Metallge misch, das aus Aluminium- und Magnesium-Bandsä- -eschuppen bestand. Das Verhältnis von Magnesium zu Aluminium war 1;35 zu 1,00 in übereinstimmun.g mit den allgemeinen Feststellungen aus Beispiel 11.
Den Testladungen wurde gestattet, die Autoreak tion durchzumachen und dann wurde der erhaltene Kraftfaktor durch den Ausschlag der Nadel ,des Baro- grap'h2n gemessen, wie .es in Beispiel 11 beschrieben ist.
Die erhaltenen Zahlen sind in Fig. 7 wiedergege ben. Sie zeigen, dass für die verwendete ammoniaka- lisch.e Ammoniumnitratlösung der maximale Kraft faktor erhalten wird, wenn man 50-55 Gewichtspro zent der Ausgangsladung aus Metall herstellt. Es wer den aber auch gute Kraftwirkungen in -einem Bereich von ungefähr 25-65 Gewichtsprozent an Metall er zielt.
In Fi;g. 7 ist bei 40 /o Ammonmmnitrat und -60 /o Metallzusatz eine gestrichelte Linie angebracht. Diese Linie entspricht einem stöchiometrisch@en Verhältnis von 2 Mol NH,1N03 6 Mol Mg 4 Mol A.1.
<I>Beispiel 14</I> Dem allgemeinen Vorgang in den Beispielen l-10 folgend, wurde eine Versuchsladung von 2,8 kg .hergestellt, indem .man 1,5 kg Ammoniumnitrat in Form von körnigem Düngemittel in einem halben Kilo flüsstigem wasserfreiem Ammoniak auflöste. Die erhaltene ammoniakalische Ammoniumnitratlösung wurde zu 0,8 kg von gemischtem Metall, enthaltend gleiche Mangen von Magnesiumdreh.spänen und Alu miniumfabriksabfällen, zugesetzt.
Man stellte ein Bohrloch von 1,8 m Tiefe in -dem Versuchsgrund her und verwendete :einen .Sandversatz von 1,5 m. 40 Minuten nach -der Einfüllung der Ausgangsmi schung in das Bohrloch wurde bereits die exotherme Aktivität festgestellt. 3 Stunden später ging die Reak- tion heftig vor sich, und die Ladung wurde .nach 41/2 Stunden in dem Bohrloch fest. 48 Stunden nach der Erstarrung wurde -die Versuchsladung elektrisch mit Hilfe eines Detonators abgefeuert.
Der Sprengschuss erzeugte einen Krater von 0,9-1,5 m im Durchmes ser.
<I>Beispiel 15</I> Wie in Beispiel 14 wurde die A:mmoniumnitratlö- sung herg-.stellt. 3 Gewichtsprozent der gesamten Charge wurden an Wasser zugefügt. Der gemischte Metallträger wurde ebenso zugefügt wie im Beispiel 14. Nach der Alterung erstarrte die Lösung in 31/2 Stunden. Man liess sie 48 Stunden vor .der Sprengung stehen. Dann wurde die Ladung abgefeuert und es ergab sich ;ein Krater von 1;8 m im Durchmesser.
<I>Beispiel 16</I> Entsprechend dem Vorgang im Beispiel 14 wurde eine Versuchsladung von 2;8 kg durch Auflösen von 1,5 kg Düngemittel A.mmoniumnitrat in 0,5 kg flüssi gem Ammoniak unter Zusatz von 50 g Wasser herge stellt. 0,8 kg roher Aluminiumdrehspäne wurden mit .der ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung in dem Bohrloch gemischt. 6 Stunden später .liess sich .die,exoth:ermische Aktivität feststellen und 7 Stunden nachher war die Mischung fest geworden.
Nach 48 Stunden wurde die Mischung wie in Beispiel 14 abge feuert. Der Krater mass 1-1,5 m im Durchmesser und zeigte gute Rissbildungen.
<I>Beispiel 17</I> 1,8 kg einer fast gesättigten Lösung von Ammoni- um.nitrat in Wasser wurden durch Aufläsen von Ammoniumn@itrat in Wasser hergestellt. Diese Lösung wurde zu 0,8 kg Bandsägeschuppen von Magnesium hinzugefügt und das ,ganze in einem Bohrloch unter gebracht. Die stärkste,exothermische Aktivität trat in kürzerer Zeit -ein als bei den Beispielen 14-16.
Die Ladung wurde erfolgreich 48 Stunden später abge- feuert und ergab .eine Kraterbildung von 1 ss n1 im Durchmesser.
Bisher hat man Ammoniumnitratexplosionen im allgemeinen als langsame Sprengreaktionen angesie- hen, .die in :erster Linie von dem Volumen 'der in Freiheit --setzten Gase abhängig sind. Im klaren Ge gensatz dazu zeigen die Testladungen der vorstehend angeführten Beispiele eine schnelle scharfe Reaktion, ,die von hoher Durchschlagskraft und Brisanz ist und von starken Schlagwellen begleitet wird.
Es ist schwierig, die Wirkung der Explosionsreaktion un mittelbar zu .messen. Es liess sich jedoch leicht fest- stellen, dass die Explosion bei dien vorliegenden Mischungen sich viel schneller vollzieht als die Sprengwirkung, welche bisher mit Ammoniumnitrat ,erhalten wurde.
Der gesteigerte Kraftfaktor, welcher aus der Sprengung,dier vorliegenden Mischungen hervorgeht, scheint in erster Linie .durch die starke Hitzeentwick lung hervorgerufen -zu sein und erst in zweiter Linie durch die Gasentwicklung. Die Wirkung der ausseror- dentlich hohen Hitzeentwicklung unterstützt natürlich .die Bildung des Gasvolumens infolge der hohen Tem peratur, welche,dem Gaserteilt wird.
Dies zeigt sich in der grösseren .Kraft, zeit der 'die Felsen zersprengt werden, wie man es beispielsweise bei der Zerkleine- rung von Taconterz mit Hilfe .der vorliegenden Mischungen feststellen kann.
Diese Erzgewinnung liegt in einer Grössenordnung von 35 Tonnen pro 0,5 kg der ursprünglich unempfindlichen Sprengstoff ladung im Vergleich mit 20 Tonnen pro, 0,5 kg der Ladung, bei welcher trockenes oder halbflüssiges Ammoniumnitrat als Sprengstoff verwendet wurde.
Während die vorerwähnten Versuche den un- ,erwarteten Kraftfaktor der explosiven Mischung zeki- gen, wurden noch andere Beobachtungen gemacht, die zur Aufklärung der Natur der komplexen Reak- tionendienen können, .die in dem vorliegenden System sich abspielen.
Die ursprünglich unempfindliche explosive Mi schung unterliegt einer chemischen Autoreaktion, w@e durch dwe starke exotherme Wärmeentwicklung beiden Versuchen gezeigt wird, welche unter Beispiel 12 durchgeführt wurden. Es -sind verschiedene Anzei chen vorhanden, dass bei Gegenwart von Magnesium und Wasser sich nachstehende Reaktionen abspielt: Mg + H20 = Mg0 -+- Hs + 145,76 kg-Kalorien.
Gleichzeitig wurde festgestellt, ,dass das Magnie- sium eine Reaktion mit dem A mmoniumnitrat einge hen kann und .dabei Magnesiumnitrat bildet, wobei das Wasser als Hexahydrat des erhaltenen Salzes oder als Dihydrat aufgenommen wird entsprechend der nachstehend angaäebenen Reaktion:
Mg + 2 NH4NOa + 2 H20 = Mg(NOs)2 + 2 NH40H +<B>385,1</B> kg-Kalorien oder Mg + 2 NH4N02 + 2 H20 = Mg(NOs)2. 2 Ii20 + 2 NH3 + H2 + 379,2 kg-Kalorien Diese Annahme wird durch die vorgenannten Daten gestützt, welch.-, <I>zeigen,</I> dass man, sobald kdie exotherme Reaktion absinkt,
diese wieder in Gang bringen kann, wenn man -ein:-, kleine Menge Wasser zu der Charge hinzufügt. Sabald die Autoreaktion vollendet ist, gewöhnlich im Zeitraum von 24 Stun- ,den, liegt das Reaktionsprodukt stets in fester Form vor. Gewöhnlich spielt sich die exotherme Reaktion im Verlauf von 5 Stunden ab, ,und dann kann das Reaktionsprodukt mit Erfolg abgefeuert werden.
Die näher-, Prüfung ergibt, dass, wiewohl noch elementa- res Mketall als. Wärmeträger oder Brennstoff vorhan den ist, der grösste Teil dess@elkben kin :ein Metallsalz oder in eine Gruppe solcher Salze umgewandelt wor den ist. Dieses Reaktionsprodukt ist aus dem Bohr loch entnommen, bei Raumtemperatur einige Tage stehe,n,g; lassen und dann wieder in das Bohrloch :ein gefüllt worden.
Es wurde dann abgefeuert mit Hilfe von Sprengkapseln und befand sich in vollkommen trockenem körnigem Zustand.
Wenn die Ausgangsmischung in das Bohrloch ,ingefüllt wird, kann, sie gewöhnlich weder mit einer üblichen Zündmasse oder mit der bevorzugten Sprengkapsel abgeschossien wenden. Es muss gewöhn lich eine gewisse Zeit vergehen, die bis zu einer Stunde oder mehr beträgt, bevor irgendeine exother- mische Aktivität beobachtet werden kann.
Die Ge schwindigkeit der Reaktion und die Menge der exo- thermen Wärmeentwicklung kann ungefähr geregelt werd,.-n, wenn man die Teilchengrösse und -die Form des metallischen Trägers ändert, sowie durch Rege lung des Wasserb;trages, der in der ursprünglichen unempfindlichen Mischung vorhanden ist. Wenn man die T:ilch:engrösse vermin@d,ert und :den Betrag an Wasser vermehrt, wird die Reaktion beschleunigt.
Es ist festgestellt worden, dass die Autoreaktion so hef tig gestaltet werden kann, .dass das Material aus dem Bohrloch herausgeschleudert wird. Die Versuche haben die Grenzen .die,ser Massnahmen .ergeben, wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, und gleichzeitig ,ezeigt, wie diese Faktoren gesegelt wer den können.' Im allgemeinen ist die Autoreaktion nach 24 Stunden vollkommen abgelaufen.
Im allgemeinen wird bevorzugt, das Reaktionsprodukt abzufeuern, wenn :die exotherme Aktivität :des .Systems nahe dem Scheitelpunkt ist. wie aus Beispiel 12 hervorgeht.
Nachdem die @exotherme Aktivität mit Hilfe kder Reaktion erreicht worden ist, kann die nunmehr empfindliche explosive Mischung beispielsweise mit ,einer Sprengkapsel kdes Typs Munroe Jet abgefeuert wenden. Die Versuche zeigen, dass eine Verdampfung des Magnesiums stattfindet und dabei kder ganze vor handen,
- und in Freiheit gesetzte Sauerstoff ver braucht wird. Diese Erschle-inung wird von einer enor- .men Hitzeentwicklung .begleitet, wob@ad kdas Magne sium zunächst in Magne,siumoxyd übergeht. Der leicht gefärbte Dampf von Magnesiumoxyd ist hei kleinen Versuchsladungen .deutlich beobachtet wor den.
Es lässt sich kein Rückstand an Magnesium naehwekisen, .selbst wenn .der theoretische Höchstbe trag des Wä"meträ,gers zugegen trist. Das Magnesium kdient also, sow nt es nicht bei kder Autoreaktion ver braucht wird, als Brennstoff, wobei es eine sehr hohe Temperatur tentwickelt, khöher als Aluminium, ,das einen -höh#er,
en Zündpunkt als Magnesium besitzt und auch einen höheren Verdampfungspiunkt aufweist. Wahrscheinlich vollzieht sich,div nachstehende Reak- tion:
2 Al + Nz = 2 AIN + 262,8 kg-Kalorien pro Mol. Diese Reaktion liefert eine Tekmperatur von unge fähr 1780-1930 C, wobei ein .sähr hoher Hitzebe- trag in Freiheit gesetzt wird.
Der Wert an kg-Kalorien übersteigt dann jeden Verlustbetrag an gasförmigem Stickstoff. Die ausserordentliche Hitzeentwicklung zusammen mit ,ikhr'.er Wirkung auf .das Volumen des bei der Sprengung in k@rei.heit gesetzten Gases ist ver mutlich weitgehend verantwortlich für den sehr ,hohen Kraftfaktor, den man bei der Explosion derar tiger Gemischlee erzielt.
Versuche weisen kdarauf hin, dass -bei ,der Reaktion -mit :Aluminium vorzugsweise Aluniiniumnitnid und nicht Aluminiumoxyd gebildet wird. Dadurch wird die Bildung schädlicher Stickstoff oxyde verhindert, welche bisher eine wesentliche Gefahr im Rückstand oder im Geröll bildete, wel- chies nach der Sprengung mit den üblichen Amamoni- umnntratsprengstoffen feststellbar ist.
Die üblichen Sprengstoffe mit Ammoniumnitrat ,ergeben stets Rückstände von kAmmonkiak, das leicht durch den Geruch erkannt wurden kann. Mit den in den obigen Beispielen beschriebenen explosiven Mischungen entsteht -kein Ammoniakkgeruch nach der Sprengung.
DasRTI ID="0009.0212" WI="17" HE="4" LX="1321" LY="2584"> Ammoniak ist ,daher ,vollständig in Stickstoff und Wasserstoff umgewandelt worden ent- sprechend den hohen Temperaturen bei dem vorlie- gInden Reaktionssystem.
Es ist auch festgestellt worden, dass erhebliche Beträge von Wasserstoff während der Explosionsre aktion frei wenden und dass diese auch eine wichtige Rolle bei -der Überlegenheit dies Sprengstoffes spie len.
Beispielsweise wurde bei Versuchssprengungen an der Oberfläche nach der Detonation in den Risseen und Öffnungen dzs Felsens, welche durch die Spren- gun,g geöffnet worden sind, eine bläuliche Flamme beobachtet, in welcher offensichtlich Sauerstoff mit dem Rückstand an Wassierstoff in Form einer zweiten Explosion reagierte.
Der sehr starke Kraftfaktor, der mit den vorlie genden Mischungen :erzielt wird, hat -es möglich ge macht, viele Sprengoperationen mit einem siehr klei nen Betrag an Sprengstoff auszuführen, verglichen mit den üblichlen Ammonumnitratsprengstoffen.
Beim Sprengen von harten .Felsen -ist @es möglich gewesen, ein einziges Bohrloch zu laden und abzu- schiessen, wobei man eine Felsmasse erihielt, die früher 3-4 Bohrlöcher und ebenso viele Ladungen mit ,d[ein üblichen Ammoniumnitratsprengs:toffen .er- ford.erte.
In der Columbia-Mine .in Minnesota haben .sich die Ersparnisse an Ammoniumnitrat .mit ;der Sensibi- lisierung durch Metall ergeben, wenn das Resultat mit der Benutzung von körnigem Ammoniumnitrat ,unter Zusatz von Öl in der üblichen bekannten Form durchgeführt wurde.
Bei der bisher benutzten, Me thode konnten 2468 ms Taconit mit Hilfe von sieben Bohrlöchern und 650 kg Am,moniumnitrat und Öl erzielt werden. Die Kosten für die Rohprodukte 1be- trugen 0,1566 Fr pro 0,764m3 .gebrochenes Erz, woben die Ausgaben für die Herstellung ,der Bohrlö cher 0,6234 Fr auf 0,764 m3 gebrochenen Erz betru gen.
Wenn man dagegen die explosiven Mischungen .gemäss .der vorliegenden Erfindung verwendete, konnte man 2468 mg Taconit mit bloss drei Bohrlö chern und 168 kg Sprengstoff erzielen, wobei die Rohmaterialkosten einschliesslich des Metalls, der Sprengkapsel und der Leitungsdrähte 0,0675 Fr .pro 0,764 m3 bz-tragen. Die Bohrkosten betrugen bei dem üblichen Sprengstoff 10,88 Fr pro 0,3 m3, da gegen bei einem Sprengstoff gemäss der vorliegen den Erfindung nur 2,
593 Fr für 28 dm3. Wenn man diese Zahlen vergleicht, ergibt sich e@ine Ersparnis von 56,5<B>070</B> und eine Steigerung des Kraftfaktors bei Verwendung von 0,2. kg Sprengstoff für 0,764m3 anstelle von 0,055 kg Sprengstoff gemäss der vorlie genden Erfindung.
Als Ergebnis dieser Untersuchungen kann ver merkt werden, dass Ammoniumnitratschlamm, wie er früher als Sprengstoff benutzt wurde, beispielsweise gemäss USA Patent 2. 867 172, nicht so gute Ergeb nisse liefert wie ein Sprengstoff gemäss vorliegender Erfindung. Es ist gefunden worden, dass viele Sprengstoffmischungen, die ursprünglich unempfind lich sind, eine Autoreaktion eingehen können,
die nach Ablauf .einer gewissen Zeit bei Raumtemperatur oder bei der Temperatur des Bohrlochs Reaktions produkte liefern, die sehr empfindlich sind. Durch den erwähnten Umstand konnte .ein sehr sicheres Spr!en#sys#tem geschaffen werden.
Es hat sich erge ben, dass das vorliegende Verfahren bei einer gros sen Meinge stabiler oxydierender Salze anwendbar ist, wie bei Nitraten, Nitriten, Perchloraten, Sulfaten, Chloraten, Chromaren, Peroxyden und vielen ande ren ,Salzen, die imstande sind, bei der Sprengung oder Ionisierung .Sauerstoff in Freiheit zu setzen.
Diese Wirkung findet man insbesondere bei Ammonium nitrit, Ammonium-perchlorat, Ammoniumnitrat und anderen Salzen.
Die beschriieb.enen empfindlichen Sprengstoffm:i- schungen :sind mit Hilfe oxydierenider Salze hierge- stellt worden, welche in körniger oder Pulverform, als halbflüssige Mischung oder in Form von Lösun gen vorlagen.
Solange ,genügend Wasser oder irgend- ein anderes ionisneren:d@es Medium vorhanden ist, können,die Ausgangsmischungen sich so anfühlen als ob sie trocken wären und ,doch die Autoreaktion zur Bildung dies empfindlichen Sprengstoffes durchlau fen.
Die Zeit, während deren sich die exothermi- schen Reaktionen abspielen, ist natürlich um so kürzer, je mehr ionis,i@enend,e flüssige Lösungsmittel vorhanden sind, ab c@r -selbst Mischungen Zn körniger Form, die nur wenig mit flüssigem Lösungsmittel be- f:
uchtet ,s,ind, vollziehen beim Altern während einiger Stunden bls zu mehreren Tagen die :erwähnte Autore aktion.
Diese Feststellu@n"gen ermöglichten @es, zahlreiche Gemische herzustellen, die anfänglich vollkommen sicher zu behandeln sind, aber bei Raumtemperatur nach einer ,gewissen Zeit sich in empfin dliche Spreng stoffe umwandeln. In vielen Fällen wurden die Au,to- neaktionen,
welche sonst verhältnismässig langsam ,Verlaufen, beschleunigt, indem man von aussen Wärme zuführte, oder durch Zusatz von flüssigen Lösungsmitteln.
Explosive Mixture The present invention relates to an explosive mixture and to a method for making dersellyen.
So far, known explosives have been used for loading and blasting boreholes, such as C51qu, ellen or mining operations, such as nitroglycerine, trinitrotoluene, mixture C and other highly explosive mixtures.
Recently, oxidizing salts, such as ammonium nitrate, have been used sometimes in granular form on their own, but sometimes also in granular form in admixture with oils or in the form of an aqueous slurry, as described in U.S. Patent 2,867,172.
It is also known that relatively insensitive granular oxidation salts, such as ammonium nitrate, can be made sensitive by adding finely divided metals of very small particle size to them, but the resulting mixtures are generally too sensitive to take advantage of safe conditions to be used.
The explosive mixture according to the invention, which contains an inorganic oxidizing salt, a light metal and a solvent for the oxidizing salt, .is characterized in that the light metal is in the form of particles that are passed through a sieve with a mesh size of 0; 8 mm are retained.
So far, the addition of the metal to the granular explosives, i.e. the metallization of the .Explosives, was carried out on the basis of the theoretical conception that particles of extremely small size, for example from half to .about the particle size that passed through a sieve of 100 meshes to 2.5 cm pass through, detonate easily, because of their very large surface, whereby they also make its relatively insensitive oxidizing salt sensitive.
In practice, these metallic loads have proven to be unsuitable and even very dangerous in some respects. The finely divided metal often detonates, causing the entire sensitive charge to explode prematurely.
As a result, important progress in the formation of explosives is achieved if explosive mixtures are created which contain insensitive oxidizing salts in combination with metals, under certain circumstances, the initial charges having a relatively broad safety range.
The mixtures according to the invention have the property: that they are initially insensitive, but then experience an auto-reaction which transforms them into a sensitive explosive within the holes.
Appropriate: ammonium nitrate is used as the oxidizing salt, which is initially available in solution:
for example in aqueous ammoniacal solution. The mixture, which is initially relatively insensitive, enters into the auto-reaction in the presence of the light metals, if they are not finely divided, and yet produces an explosive mixture of great explosive power.
In the case of the mixtures in question, the detonation does not produce any toxic gases such as carbon monoxide or carbon dioxide or harmful oxides of nitrogen, which can cause sensitive health problems.
It has been found that aqueous solutions of oxidizing salts, such as ammonium nitrate, can easily be converted into highly explosive explosives if they are brought into contact with metals under suitable conditions. Contrary to previous opinion, by adding,
Certain light metals produce mixtures that are insensitive to solutions of ammonium nitrate, but which enter into an auto-reaction and in this way form highly explosive explosives. The originally insensitive mixtures generally consist of a liquid solution of Am:
monium nitrate, in which the solvent can be liquid ammonia or a mixture of water and ammonium hydroxide, while the heat carrier consists of a light metal, preferably magnesium, magnesium alloys, aluminum, aluminum alloys and magnesium-aluminum alloys.
The heat carrier consists of particles of a considerable size and expediently of such a configuration that they act as shaping carriers when they are introduced into the boreholes.
After a certain period of time at room temperature, the insensitive mixtures are chemically transformed into sensitive, highly explosive explosives by means of auto-reaction, or into products of action2, which can be shown to be unexpectedly <I> high </ I > Have explosive properties that could not previously be achieved with ammonium nitrate.
When detonated, these novel sensitive explosive mixtures produce much stronger movement of the rock or the treated material, greater penetration or explosiveness and stronger shock waves than other known mixtures containing ammonium nitrate.
There have also been found new processes for the production of these sensitive explosives in the borehole itself, which generally consist in introducing a solution of ammonium nitrate in liquid ammonia, water and ammonium hydroxide into the borehole in admixture with a heat carrier made of light metal, preferably of magne sium, magnesium alloys, aluminum, aluminum alloys and magnesium,
Aluminum alloys. The mixture is then left to undergo the conversion reaction in the borehole alone at room temperature until the exothermic activity has occurred. By means of such processes, extremely sensitive explosives or reaction products can be obtained, which are preferably detonated at the greatest development of the exothermic activity, so that explosion effects with a high force factor arise.
Mixtures as described above can be applied with great benefit in a wide range of fields, for example in oil wells or in mining operations such as oil production processes, blasting in hard rock, in quarries, blasting structures and also blasting porous structures Rock. The new explosive mixture can be produced directly in the boreholes at the point of use. In zier Her position: the mixtures are z.
B. liquid solutions of ammonium nitrate are used, preferably those - which - have a high specific weight. To the preparation of such solutions it is possible to use water, liquid ammonia, solutions of ammonium hydroxide or other ammoniacal solutions. Ammonium nitrate is very easily soluble in anhydrous liquid ammonia, and solutions that are almost saturated can be found;
achieve with up to 75-80 0/0 ammonium nitrate in liquid ammonia. Anunonium nitrate is also easily soluble in aqueous ammonium hydroxide solutions. Preferably, solutions are used which contain ammoniacal ammonium nitrate and in which both liquid ammonia and water are present as solvents.
Such solutions are commercially available, and of these, those with a specific gravity greater than 1 are particularly useful, for example in the following proportions:
EMI0002.0085
Solution number <SEP> Liquid <SEP> NH3 <SEP> <B> NH4N03 </B> <SEP> H20
<tb> A <SEP> 23.8 <SEP> 69.8 <SEP> 6.4
<tb> B <SEP> 25.0 <SEP> 69.0 <SEP> 6.0
<tb> C <SEP> 30.0 <SEP> 64.0 <SEP> 6.0
<tb> D <SEP> 34.0 <SEP> 60.0 <SEP> 6.0 Some of these mixtures are commercially available as liquid fertilizers.
Other commercially available solutions of ammonium nitrate in liquid ammonia can contain up to 15% water. For the purposes of the present method, solutions of ammonium nitrate in water, which are referred to as ammoniacal solutions, can also be used.
While many ammoniacal solutions of ammonium nitrate are commercially available, such solutions can also be obtained from ammonium nitrate, which is traded as a fertilizer, as well as from ammonium nitrate, which is intended for blasting purposes.
If ammonium nitrate is used in the form of fertilizer, the ammonia-like; n Solutions can be obtained from both granular and ground ammonium nitrate.
These raw materials always contain up to 3% other components such as fillers, finishing agents, waxes and the like. The like. However, they have no adverse effect on the production of the ammoniacal solution.
While supersaturated solutions of ammonium nitrate in water can be prepared containing up to 60% or more water, depending on the form of the ammonium nitrate, it has been observed
that amounts below about 15% weight percent of water, calculated on ammonium nitrate, give good results, although for some purposes it is desirable
Use more than 15% water. About 5-7% water mixed with liquid ammonia results in an optimal solvent.
Solutions of ammonium nitrate in aqueous ammonium hydroxide (ammonia water) or other ammoniacal aqueous media can be prepared in the same way and have proven themselves.
In general, the use of ammonium nitrate in a mixture of liquid ammonia and water has given better results:
can be achieved, as indicated in the mixes <I> A D </I>. Ammonium nitrate solutions in which liquid ammonia is present in an amount of about 20-35 percent by weight of ammonium nitrate and in which water is present in amounts of less than 15 percent by weight of ammonium nitrate are preferred.
An increase in the force factor obtained with such mixed solvent compared to an aqueous solution of ammonium nitrate has been observed.
In the mixtures on which the present invention is based. Light metals are used as heat transfer media or fuels, especially magnesium, magnesium alloys, aluminum, aluminum alloys and magnesium-aluminum alloys. The most effective metals include, in particular, pure magnesium and magnesium alloys with around 1% manganese. Other Magrtesium Aluminum:
m alloys that contain 33% aluminum, as well as aluminum, magnesium alloys that contain 30% magnesium are effective. Pure aluminum, in particular, is understandably useful, but does not seem to be quite as effective as pure magnesium.
In general, the light metals which are effective in the mixtures and in the process of the present invention are relatively low atomic weight metals such as those among the small atomic weight elements of Groups I, II and II: I of the periodic Systems can be found.
In general, the heat transfer medium is used in an amount between about 4 and 65 percent by weight of the ammoniacal solution of ammonium nitrate, preferably between 45 and 55 percent by weight.
The selected amount of heat transfer medium depends on the stoichiometric ratio between the light metal and the theoretical amount of oxygen and nitrogen, which are available in the present system during detonation, as will be discussed in more detail below. It has been observed that there is a general relationship between the amount of heat transfer medium and the force factor that is applied in the explosion.
Higher percentages of metal tend to give better force factors. The optimum is, however, calculated in the range of 25-55 percent by weight on the ammonium nitrate solution. This means about half or slightly more of the theoretical upper limit according to the reaction mechanism in question. In the higher ranges, for example from 55-65 "/ o,
incomplete reactions of the metal can be determined, whereby the excess simply burns off after the main reaction of the explosion.
In cases where a maximum of explosive force is not required, amounts of heat transfer medium of around 4-101 / o can generate greater force factors than those previously obtained with the usual ammonium nitrate explosives, for example mixed with granular ammonium nitrate Heating oil.
It has been found that the most effective heat transfer media are those light metals which are a mixture of aluminum and magnesium or alloys of the two elements. Mixed supports containing about 50 weight percent of both aluminum and magnesium give excellent results.
This is in agreement both with the theoretical considerations on the basis of the reactions occurring and with the observation results, which is reported on in Example 11 below.
Both the particle size and the shape of the heat carriers or fuels selected are important. In general, dusts from light metal and finely divided powder, flakes and crushed, even spheres should be avoided, as they do not result in the force factor that is obtained in the blasting process in which the present invention is used, but also for the reason that
because these materials in themselves: are sensitive and therefore dangerous. Magnesium dust, for example, is extremely explosive and its use in the mixtures and processes of the present invention is very dangerous.
The main aim of the present invention is to produce an explosive mixture which is initially insensitive, but which has the ability to generate a chemical auto-reaction over a period of a few hours and in this way -a very sensitive explosive To give reaction product.
The mixtures according to the present invention cannot be detonated with the normal detonation agents if they are freshly prepared and a P a # is filled in the borehole. This, <B> - </B> statement is in contrast to the known explosive mixtures that have been used up to now, especially those
which have been made with the help of metal; e.n of extremely small grain size in order to make the starting mixture sensitive.
The preferred particle size of the heat transfer medium in the present process corresponds to a sieve with 20 meshes per 2.5 cm or its larger particle size. Particularly effective are those light metals that have a well-defined shape, e.g.
B. as chips, chips, chopped pieces, machine waste, band sawdust, from waste from milling machines, foils, threads, needles, bits of wire, metal chips, tubes, metal wool and. Like. For example, these shapes can be 0.6 cm or more in diameter and 10-15 cm long. Cast aluminum and magnesium, which is porous, seem to give better results than extruded material.
Both solid metal foils and perforated foils give good results. Chips and waste from milling machines from the manufacture of aluminum and magnesia items are useful.
It has been found that heat carriers in the form of tubes, rolls, cylinders, ruffled chips and other essentially round or cylindrical shapes showed particularly good results in the explosion. Practically has:
it has been found that it is advantageous to introduce the generally round metal shapes in a disorderly arrangement into metallic cylindrical containers, which can preferably be perforated. Such containers, which contain heat carriers which are self-supporting, represent an excellent heat carrier if they are then filled with the liquid ammoniacal ammonium nitrate solution.
The container is expediently made of light metal, such as aluminum, magnesium or alloys from them.
It is desirable that the particle size be large enough for the carrier material to support itself when the freshly made explosive mixture is introduced into the wellbore. The random arrangement of the 'coarse metal' in the borehole reduces the necessary packaging measures for the metal, which are indispensable for finely divided metals.
The diameter of the metals used as carriers can be very large, so that practically all of the metal is retained on the 20-mesh screen.
It should be emphasized that some light metal parts, such as rods and the like. The like., which have a long dimension or a length of several zen times, also work favorably when the diameter is relatively small enough that these parts can be pressed through a 20-mesh sieve.
However, it is clear that such heat carriers are effective because of their shape because they represent a self-supporting filling as soon as they are introduced into the borehole in a disordered arrangement, even when individual particles pass through sieves, which have finer openings than have the 20 mesh screen.
The disordered sponge-like metal mass allows the liquid ammonium nitrate solution to pass freely through the metal charge and thus provides good distribution of the metal and the solution in: the @explosive starting mixture. Thereby :
exothermic reactions are achieved, which take place slowly and easily .under, regulated conditions, in order to finally achieve the desired sensitive blasting mixture.
When producing the insensitive starting mixture, it is of course expedient to add the ammonia-based ammonium nitrate solutions to the light metal heat transfer medium or fuel at the point of use. The commercially available ammonium nitrate solutions are easy to transport,
-Which there is ample security against many highly sensitive explosives of other types. The metal can also be easily brought to the place of use, where the two components can be mixed in a simple manner. Mixing can be done on the ground, since the resulting mixture is initially insensitive. However, mixing can also take place at the bottom of the borehole that is to be treated.
In some cases, the metallic support can first be placed on the bottom of the borehole, and then the ammonium nitrate solution can be poured over it. The method can, however, also be carried out. The exact way to proceed depends on the nature of the blasting operation that one wildly carries out,
as will be explained later using the drawings.
The accompanying drawings illustrate a number of embodiments as encountered in boreholes in the iBerbawerksbefielb, booi oil wells, stone cutters, etc., and indicate how the .ex plosive mixture according to the present invention can be used for blasting.
1 is a schematic cross section through a borehole 11, in which the rock walls of the borehole are relatively tight and where a water seal 12 is desired or where water enters through the layers of this borehole from above or below at the intended blasting point can.
A tubular sack made of polyethylene 13, which contains the metal 14 in self-supporting form, b, for example; In the form of a perforated container, is sunk into the borehole 11 and supported on the ground. The lower end of this sack 13 is closed with a knot 15.
The starting mixture 16 is then poured into the sack 13 at the upper end of the borehole 11 and flows downwards in order to mix with the metal 14 on the bottom of the sack 13.
A detonator 17 is introduced into contact with the mixture 16. The static pressure of the water 12 forms a seal above the charge, and after a suitable aging the detonator 17 is made to explode by the wires 18.
Fig. 2 shows another cross-section showing a borehole 21 in which permeable rock layers 22 are present near the loading point. As in Fi, g. 1 is shown, a polyethylene bag 23, which contains the metal 24 and is closed at the bottom (Entde by the knot 25,
countersunk in the borehole 21. Then the mixture 26 enters the sack 23. It flows downward and disperses in the metal 24. When the metal 24 is loosely placed in the perforated container: it permeates the mixture in the canister without difficulty. The explosive device 27 is inserted as can be seen from the drawing.
Then an offset 2.8 of pieces of rock is filled in over the explosive mass, which the rental room 24 contains around the mixture 26.
The mass is then allowed to age in catfish suitable for daily use after the offset <B> 28 </B> has been filled in, and the mass is then ignited with the aid of this explosive device 27. The detonator is made to explode by the electrical lines 29. In FIG. 2 it is shown that the sack: 23 prevents the loss of the mixture 26 by escaping into the porous rock 22.
Fig. 3 is another schematic cross section through a borehole 3.1, in which the rock layer is relatively tight. The charge is then essential: Easier, even if the presence of water 33 is assumed, since the higher specific weight of the mixture 34 in relation to the specific weight of the water can advantageously be used.
One has to be careful to prevent that one. vigorous mixture between the water 33 and the mixture 34 .eintritt. The charge is, however, quite simple if the metal 35 is first lowered into the borehole 3.1. The metal 35 is stored on the bottom of the borehole 31 in a self-supporting manner.
With the help of the pipe 36, which extends to the bottom of the borehole 31, the insensitive explosive mixture 34, if you pour it on: the surface in the pipe 36, due to the different specific gravity of the mixture 34 and the water 33 to Concern soil and mix there with the metal, the mixture 34 rising in the borehole 3.1. The detonator 37 is brought into contact with the mixture 34 and caused to explode from above with the aid of the wires 38, causing the explosive mixture to detonate after suitable aging.
F! -. 4 is a schematic cross-section through a borehole 41 to show an explosive device which does not interfere. impenetrable rock face or a pipe required. A moist sand offset 42 is placed above the explosive mass.
As in Fig. 3, the walls are relatively tight, so that the blasting mixture 44 cannot flow off through layers in the rock. The metal 45, for example again, in a perforated container, is lowered into the bore 41. If the borehole 4.1 originally contains water 4.6, the filling of the mixture 44 into the borehole 41 can be carried out exactly as in FIG. 3.
If the water 46 is added as part of the offset 42, that is. It is not necessary to introduce the mixture into the borehole through a pipe, as shown in FIG. 3, and the starting mixture 44 is simply poured into the borehole 41 to mix with the metal 45.
Then the detonator 47 is brought into contact with the explosive mass 44, and the moist sand or the offset 42 consisting of pieces of rock is broken. As in FIG. 3, the difference in specific gravity causes the separation of the explosive mixture 44 from the water 46.
The detonator 47 is triggered with the aid of the lines 48 on the surface, the explosive mass being caused to explode after appropriate aging.
Not shown, but easily understandable from the drawing, results .sich; the loading of a dry and tight borehole, which is considerably simplified, since one only introduces the metal into the borehole and then -the starting mixture into the Fill in the borehole.
The metal, and the ammonia-containing ammonium nitrate solution, are aged and a detonator is lowered into the borehole in contact with the explosive mass. The detonator is ignited and caused, thereby, the detonation of the explosive mass.
The detonator is triggered by electrical lines and an offset can be conveniently attached above the charbe.
The following examples explain in more detail the type of mixtures and how the process is carried out.
<I> Comparative Example A </I> A 71 /, kg load, which contains 94% by weight of ammonium nitrate in the form of grains, as it is used for fertilization purposes, and also 6% by weight of heating oil, was! 1.8 m deep into the trial railing and mixed with 1.3 m of sand. The depth of penetration of the frost into the ground was about 30 cm and the snow covering the ground was 40 cm high.
The charge was allowed to stand in the well for one hour and then electrically triggered using a Munroe Jet detonator. The batch was successfully fired.
<I> Result: </I> No crater formation was found. Some cracks had appeared, but no breakthrough occurred through the frozen cap. The misalignment rial had not been blown out.
<I> Comparative Example B </I> Following the B, edingu: nge.n in Example A, a batch of 7.5 kg was introduced, which contains 80 percent by weight of granular ammonium nitrate for fertilization purposes and 20 percent by weight of a liquid ammonia solution : g contained. This solution consisted of 69.8 parts of ammonium nitrate, 23.8 parts of liquid ammonia and 6.4 parts of water. The crowd was successfully fired.
<I> Result: </I> No crater formation had occurred, but there were: more cracks than in Comparative Example A. The cracks showed crevices that were over 4.5 m in diameter. The frost cap hadn't broken. The offset was not blown out.
<I> Example 1 </I> Exactly following the conditions of Comparative Example A, a 7.5 kg load em @ was carried, which consists of (a) 85 percent by weight of a liquid ammoniacal ammonium nitrate solution - stood, which 69.8% ammonium nitrate, 23,
Contained 8 1 / o liquid ammonia and 6.4 1 / o water; (b) consisted of 7.5 weight percent magnesium flake; and (c) 7.5 weight percent aluminum flake. The mass was left to its own devices for five hours and then it was fired. <I> Result: </I> Excellent blast, resulted in a crater 4.2 m in diameter.
Cracks had formed around the crater.
<I> Examples </I> 2-4 Following the procedure in Comparative Example A and using the liquid ammoniacal solution according to Example 1, the charges indicated below were produced and successfully detonated after a period of five hours:
Example <I> 2 </I> <I> 70 </I> oio liquid ammoniacal ammonium nitrate, 15% magnesium flakes and 15% aluminum flakes were mixed.
<I> Result: </I> Excellent explosion effect with a crater 4.5 m in diameter. The crater was slightly deeper than that according to Example 1. <I> Example 3 </I> 55% liquid ammoniacal ammonium nitrate solution was with 22.5% magnesium flakes and 22,
5% aluminum scales used.
<I> Result: </I> Excellent explosive effect. The crater was 4.6 m in diameter. Excellent awakening of the earth. The crater was very deep. It hurts much, more end moves than in the experiment according to example 1 or 2.
<I> Example 4 </I> 40% liquid ammoniacal ammonium nitrate solution was used with 30% magnesium flakes and 30% aluminum flakes, n.
<I> Result: </I> Excellent explosive effect with high penetration power. A substantial pillar of fire was visible at the moment of the explosion. This experiment did not move as much earth as the experiment according to Example 3, although the 4.2 m diameter crater was just as deep.
<I> Comparative Example C </I> With repeated attention to the process according to Comparative Example A, a load of 2.8 kg was introduced into a 1.8 m deep borehole and sealed with 1.5 m of sand. The load contained 70 percent by weight of ammonium nitrate in the form of the granular fertilizer and 30 percent by weight of the liquid ammoniacal ammonium nitrate solution according to Example 1.
The charge was electrically fired with the help of the Munroe Jet after aging for an hour.
<I> Result: </I> The blast was successful, but no cracks and no breakage of the surface occurred.
Comparative Example <I> D </I> In the same way as in Comparative Example C, a mixture was introduced which (a) 85 percent by weight of ammonium nitrate in the form of the granular fertilizer, (b) 2.5 percent by weight of magnesium flakes and 2, 5 percent by weight, aluminum flakes in an aluminum container and (e)
10% by weight of the liquid ammoniacal ammonium nitrate solution according to Example 1 -contained. Most of the grains retained the grain shape.
<I> Result: </I> The blast was successful, but no craters were formed and only slight cracking could be detected.
In accordance with Comparative Example C, the following mixtures were prepared and fired with a load of 2.8 kg and a sand offset of 1.5 m after aging for five hours: <I> Example 5 </I>, A mixture which 90 weight percent of the ammoniacal .Ammoniumnitratlösung according to Example 1 and 10 weight percent of mixed magnesium and aluminum metal pieces (of 5 parts each) in a cylindrical aluminum container was prepared.
<I> Result: </I> The demolition was successful. A small crater 1.6 m in diameter had formed and cracks could be observed at the edge of the crater.
<I> Example 6 </I> A mixture which contained 85 percent by weight of the ammoniacal ammonium nitrate solution according to Example 1 and 15% mixed metal flakes of 71/2 parts each of magnesium and aluminum was sunk into an aluminum container.
<I> Result: </I> The, demolition was successful. A small crater 1.6 m in diameter with cracks on the periphery of the crater had formed.
<I> Example 7 </I> A mixture containing 80 percent by weight of the ammoniacal ammonium nitrate solution from Example 1 and 20% mixed metals, 10 parts each of magnesium and aluminum flakes, was sunk into an aluminum container.
<I> Result: </I> The shot was fired successfully. A crater 2.4 m in diameter formed and cracks were found all around.
<I> Example 8 </I> A mixture was produced which contained 72 percent by weight of the ammoniacal ammonium nitrate solution according to Example 1 and 28% mixed metal, namely 14 parts of both magnesium and aluminum flakes in an aluminum container : contained.
<I> Result: </I> The shot was fired successfully. A crater 3.3 m in diameter with numerous cracks on the circumference was obtained.
<I> Example 9 </I> The mixture used contained 72 percent by weight of the ammoniacal ammonium nitrate solution according to Example 1 and 28% band saw flakes of magnesium were tongued in an aluminum container.
<I> Result: </I> Di-- explosion was; successful. A crater was formed that was more than 3.3 m in diameter and showed numerous cracks along its circumference.
<I> Example 10 </I> The mixture used consisted of 60 percent by weight of the ammoniacal ammonium nitrate solution according to Example 1, 25% aluminum flakes and 15% magnesium flakes,
which were housed in an aluminum container.
Result: The demolition was successful. A crater about 3 feet (3.4 m) was formed and cracks were found around the crater.
<I> Example 11 </I> Determination of the optimal proportions of magnesium and aluminum in the mixed heat carrier In order to determine experimentally the most effective ratio of magnesium to aluminum to be used in the mixed metal carrier, the following test charges were obtained poses and fired.
The basic batch contained (a) 72% by weight of the ammoniacal ammonium nitrate solution, which consisted of 25% liquid ammonia, 69% ammonium nitrate and 6% water, and (b)
28 weight percent metal. They used aluminum and magnesium bandsaw scales. In every exp; riment, the charge was allowed to stand for a period of 24 hours to allow the charge to carry out its own autogenetic reaction. The test charges were then fired and the resulting force factor measured by the deflection of the needle by a barograph.
The results of these 15 experiments carried out independently of one another are shown in FIG. 5.
In Fig. 5, the force factor resulting from the explosion of the detonator (Munroe Jet) is indicated as a dashed line. It can be seen that the D: tonator gives only a small power factor.
The figures obtained show that the preferred mixture of metals is between 5 and about 24 parts: aluminum and 23 to 4 parts of magnesium, as far as the system under investigation comes into question. The best result is obtained in the range of 12 to 14 toilets, aluminum, and 16 to 14 parts magnesium.
These experimental findings are in agreement with the general considerations which result from the stoichiometric ratios, which will be reported on later.
<I> Example 12 </I> Measurement of the exothermic activity of the auto-reaction of the originally insensitive mixture after a certain time at room temperature and formation of the sensitive explosive reaction product in order to determine the amount of exothermic activity that results from. the auto-reaction gives the @ in the originally @ un.em. sensitive:
If the explosive mixture occurs over time, a series of thermal tests was carried out. A clear compilation of the results can be found in FIG. 6.
In these series of experiments, the rise in temperature above the ambient temperature with the passage of time was measured by thermometers. The role of water or another ionizing medium was also defined.
Charge A was made up of 72 percent by weight of an ammoniacal ammonium nitrate solution. which contained 69.8 parts of ammonium nitrate, 23.8 parts of liquid ammonia and 6.4 parts of water.
This solution was added to 28 weight percent mixed metal. The metal used was the same, namely 14% each of band saw scales made of magnesium and aluminum. From, the board can be seen,
that the temperature of the charge: rose exothermically from room temperature of -7 ° C. to a maximum of about 57 ° C. At this highest point of temperature the charge became solid, which at the same time led to the formation of the desired reaction , the sensitive .explosive: had gone.
From then on, <B> the </B> temperature gradually decreased.
Trial batch B contained 72 percent of the liquid ammoniacal ammonium nitrate solution as in batch A, along with 14 percent by weight of industrial waste magnesium and aluminum rods approximately 0.3 cm by 0.6 cm by 0.6 cm.
The highest point of the exotic thermal development was determined at Reit 60 C after a time of about 41/2 hours had passed. The role that metal particles dig was thus to slow down the auto-reaction. The particles used in the present charge were essentially coarser than those used in test charge A.
The charge C corresponded completely to the starting charge in experiment B. However, since the exothermic activity decreased noticeably after 61/2 hours, a small amount of water was added.
After 1 1/2 hours, the exothermic reaction could be determined again. It delivered new heat with a highest point of 58'C. From then on the heat development continued and disappeared completely. From these figures it can be seen that the 41e reaction is a crazy ionic reaction and that the water present is chemically bound,
probably in, the way to be carried out later.
<I> Example 13 </I> Determination of the optimal metal requirement for the ammoniacal ammonium nitrate solution In order to determine the optimal metal requirement for a given ammoniacal ammonium nitrate solution, the amounts of added metal were varied. In each of the test batches the base batch contained a substantial amount of ammonium nitrate solution, which was made up of 23;
8 parts of liquid ammonia, 69.8 parts of ammonium nitrate and 6.4 parts of water. A metal mixture was used, which consisted of aluminum and magnesium bandsaw scales. The ratio of magnesium to aluminum was 1.35 to 1.00 in accordance with the general findings from Example 11.
The test charges were allowed to undergo the autoreaction and then the force factor obtained was measured by the deflection of the needle, the Barograph, as described in Example 11.
The numbers obtained are shown in FIG. 7. They show that the maximum force factor for the ammoniacal ammonium nitrate solution used is obtained if 50-55 percent by weight of the initial charge is made of metal. But there are also good force effects in a range of about 25-65 percent by weight of metal he aims.
In Fi; g. 7 a dashed line is attached for 40 / o ammonium nitrate and -60 / o metal addition. This line corresponds to a stoichiometric ratio of 2 mol NH, 1N03 6 mol Mg 4 mol A.1.
<I> Example 14 </I> Following the general procedure in Examples 1-10, a test load of 2.8 kg was produced by adding 1.5 kg of ammonium nitrate in the form of granular fertilizer to half a kilo of liquid anhydrous Dissolved ammonia. The obtained ammoniacal ammonium nitrate solution was added to 0.8 kg of mixed metal containing equal amounts of magnesium turnings and aluminum factory waste.
A drill hole 1.8 m deep was made in the test ground and used: a 1.5 m sand offset. 40 minutes after filling the initial mixture into the borehole, the exothermic activity was already determined. Three hours later the reaction proceeded violently and the charge became stuck in the borehole after four and a half hours. 48 hours after solidification, the test charge was fired electrically with the aid of a detonator.
The blast created a crater 0.9-1.5 m in diameter.
<I> Example 15 </I> As in Example 14, the ammonium nitrate solution was prepared. 3 weight percent of the total batch was added to water. The mixed metal support was added in the same way as in Example 14. After aging, the solution solidified in 31/2 hours. They were left 48 hours before the detonation. Then the charge was fired and the result was a crater 1.8 m in diameter.
<I> Example 16 </I> Corresponding to the procedure in Example 14, a test load of 2.8 kg was produced by dissolving 1.5 kg of fertilizer ammonium nitrate in 0.5 kg of liquid ammonia with the addition of 50 g of water . 0.8 kg of raw aluminum turnings were mixed with the ammoniacal ammonium nitrate solution in the borehole. 6 hours later the exotic activity could be determined and 7 hours later the mixture had solidified.
After 48 hours the mixture was fired as in Example 14. The crater was 1-1.5 m in diameter and showed good cracking.
<I> Example 17 </I> 1.8 kg of an almost saturated solution of ammonium nitrate in water were produced by dissolving ammonium nitrate in water. This solution was added to 0.8 kg of magnesium band saw flakes and the whole was placed in a borehole. The strongest, exothermic activity occurred in a shorter time than in Examples 14-16.
The charge was successfully fired 48 hours later and resulted in a crater formation 1 ss n1 in diameter.
Up to now, ammonium nitrate explosions have generally been viewed as slow explosive reactions, which are primarily dependent on the volume of the gases released. In clear contrast to this, the test charges of the examples cited above show a rapid, sharp reaction, which is of high penetrating power and explosiveness and is accompanied by strong impact waves.
It is difficult to measure the effect of the explosion reaction directly. It was easy to establish, however, that the explosion with the present mixtures takes place much faster than the explosive effect that was previously obtained with ammonium nitrate.
The increased force factor, which results from the detonation, the present mixtures, seems to be primarily caused by the strong heat development and only secondarily by the gas development. The effect of the extraordinarily high heat development naturally supports the formation of the gas volume as a result of the high temperature which is given to the gas.
This can be seen in the greater "force" during which the rocks are shattered, as can be seen, for example, when tacon ore is crushed with the aid of the mixtures available.
This ore extraction is on the order of 35 tons per 0.5 kg of the originally insensitive explosive charge compared to 20 tons per 0.5 kg of the charge in which dry or semi-liquid ammonium nitrate was used as the explosive.
While the aforesaid experiments show the unexpected force factor of the explosive mixture, other observations have been made which can serve to elucidate the nature of the complex reactions which take place in the present system.
The originally insensitive explosive mixture is subject to a chemical auto-reaction, as shown by the strong exothermic development of heat in both experiments which were carried out under Example 12. There are various indications that the following reactions occur in the presence of magnesium and water: Mg + H20 = Mg0 - + - Hs + 145.76 kg calories.
At the same time it was found that the magnesium can react with ammonium nitrate and thereby form magnesium nitrate, whereby the water is absorbed as hexahydrate of the salt obtained or as dihydrate according to the reaction indicated below:
Mg + 2 NH4NOa + 2 H20 = Mg (NOs) 2 + 2 NH40H + <B> 385.1 </B> kg-calories or Mg + 2 NH4N02 + 2 H20 = Mg (NOs) 2. 2 Ii20 + 2 NH3 + H2 + 379.2 kg calories This assumption is supported by the above data, which -, <I> show </I> that, as soon as the exothermic reaction drops,
this can be restarted by adding a small amount of water to the batch. When the auto-reaction is complete, usually within 24 hours, the reaction product is always in solid form. Usually the exothermic reaction occurs over the course of 5 hours, and then the reaction product can be successfully fired.
The closer examination shows that, although still more elementary than Mketall. If the heat transfer medium or fuel is present, the greater part of the elkben kin: a metal salt or has been converted into a group of such salts. This reaction product is taken from the borehole, stand at room temperature for a few days, n, g; let and then back into the borehole: a been filled.
It was then fired with the aid of detonators and was in a perfectly dry granular state.
When the starting mixture is filled into the borehole, it can usually not be fired with a conventional primer or with the preferred detonator. It usually must be some time, up to an hour or more, before any exothermic activity can be observed.
The speed of the reaction and the amount of exothermic heat generation can be roughly regulated, if one changes the particle size and shape of the metallic carrier, as well as by regulating the amount of water in the original insensitive mixture is available. If you reduce the size of the skin and: increase the amount of water, the reaction is accelerated.
It has been found that the auto-reaction can be made so violent that the material is thrown out of the borehole. The tests have shown the limits of "these measures, as can be seen from the description above, and at the same time" shows how these factors can be sailed. " In general, the auto-reaction is completely over after 24 hours.
In general, it is preferred to fire the reaction product when: the exothermic activity: of the system is near the apex. as can be seen from Example 12.
After the @exothermic activity has been achieved with the help of the reaction, the now sensitive explosive mixture can be fired, for example with a detonator of the Munroe Jet type. The experiments show that evaporation of the magnesium takes place and that all of the
- and released oxygen is consumed. This agitation is accompanied by an enormous development of heat, with the magnesium initially changing into magnesium oxide. The slightly colored vapor of magnesium oxide has been clearly observed in small test charges.
No residue of magnesium can be evidenced, even if the theoretical maximum amount of the weight is dull. The magnesium thus serves as fuel, unless it is consumed in the auto-reaction, whereby it is a very high one Temperature developed, higher than aluminum, that one -higher,
has an ignition point than magnesium and also has a higher evaporation point. The following reaction probably takes place, div:
2 Al + Nz = 2 AlN + 262.8 kg calories per mole. This reaction produces a temperature of around 1780-1930 C, with a very high amount of heat being released.
The kg-calorie value then exceeds any loss of gaseous nitrogen. The extraordinary heat development together with the 'ikhr'.er effect on the volume of the gas set in the detonation is presumably largely responsible for the very, high force factor that is achieved in the explosion of this kind of mixture.
Experiments indicate that in the reaction with aluminum, aluminum nitride and not aluminum oxide are preferably formed. This prevents the formation of harmful nitrogen oxides, which up to now has been a major hazard in the residue or in the rubble, which can be detected after blasting with the usual ammonium intrusion explosives.
The usual explosives with ammonium nitrate always result in residues of ammonia, which can easily be recognized by the smell. With the explosive mixtures described in the above examples there is no smell of ammonia after detonation.
The RTI ID = "0009.0212" WI = "17" HE = "4" LX = "1321" LY = "2584"> ammonia is, therefore, completely converted into nitrogen and hydrogen according to the high temperatures at the present Reaction system.
It has also been determined that significant amounts of hydrogen turn freely during the explosion reaction and that these also play an important role in the superiority of this explosive.
For example, in experimental blasts on the surface after detonation, a bluish flame was observed in the cracks and openings in the rock which had been opened by the blasting gun, in which oxygen apparently reacted with the residue of hydrogen in the form of a second explosion .
The very strong force factor achieved with the present mixtures: has made it possible to carry out many blasting operations with a very small amount of explosive compared to the usual ammonium nitrate explosives.
When blasting hard rocks, it was possible to load and shoot a single borehole, resulting in a rock mass that previously contained 3-4 boreholes and just as many charges with a common ammonium nitrate blast - demanded.
In the Columbia mine in Minnesota, the savings in ammonium nitrate were found with the sensitization through metal, if the result was carried out with the use of granular ammonium nitrate with the addition of oil in the usual known form.
With the previously used method, 2468 ms of taconite could be achieved with the help of seven boreholes and 650 kg of ammonium nitrate and oil. The costs for the raw products 1 amounted to 0.1566 Fr per 0.764 m3 of crushed ore, whereas the expenditure for the production of the drill holes was 0.6234 Fr per 0.764 m3 of crushed ore.
If, on the other hand, the explosive mixtures according to the present invention were used, 2468 mg of taconite could be obtained with just three boreholes and 168 kg of explosives, the raw material costs including the metal, the detonator and the wires being 0.0675 francs per 0.764 m3 bz-wear. The drilling costs amounted to 10.88 Fr per 0.3 m3 for the usual explosives, since in contrast with an explosive according to the present invention only 2,
593 Fr for 28 dm3. If you compare these numbers, the result is a saving of 56.5 <B> 070 </B> and an increase in the force factor when using 0.2. kg of explosives for 0.764m3 instead of 0.055 kg of explosives according to the present invention.
As a result of these investigations it can be noted that ammonium nitrate sludge, as it was previously used as an explosive, for example according to USA Patent 2,867,172, does not give as good results as an explosive according to the present invention. It has been found that many explosives mixtures, which are originally insensitive, can enter into an auto-reaction,
which after a certain period of time at room temperature or at the temperature of the borehole deliver reaction products that are very sensitive. Due to the mentioned circumstance, a very safe jumping # system could be created.
The present method has been found to be applicable to a large number of stable oxidizing salts such as nitrates, nitrites, perchlorates, sulfates, chlorates, chromars, peroxides and many others, salts capable of detonation or ionization. to release oxygen.
This effect is found in particular with ammonium nitrite, ammonium perchlorate, ammonium nitrate and other salts.
The sensitive explosive mixtures described here were prepared with the aid of oxidizing salts, which were in granular or powder form, as a semi-liquid mixture or in the form of solutions.
As long as there is enough water or some other ionic medium is present, the starting mixtures can feel as if they were dry and yet go through the auto-reaction to form this sensitive explosive.
The time during which the exothermic reactions take place is of course the shorter, the more ionic, i @ ening, e liquid solvents are present, from c @ r - even mixtures of Zn in granular form, which only slightly with liquid solvent be f:
uchtet, s, ind, perform the mentioned auto action for a few hours or several days as they age.
These findings made it possible to produce numerous mixtures which can initially be handled completely safely, but after a certain period of time convert into sensitive explosives at room temperature. In many cases the au, tonne reactions,
which would otherwise be relatively slow, run away, accelerated by adding heat from outside or by adding liquid solvents.