CS245172B1 - Zmesná trhavina - Google Patents

Description

245172 2

Vynález sa týká zraesnej trhaviny s donorom kyslíka nitrátového a/alebo perchlorátového typu,ktorá obsahuje destilačné zvyšky z výroby cyklohexanónu z benzénu. Význam zmesných trhavin ako v civilnej, tak aj vojenskej oblasti použitia stále rastie.Najrozšírenejším donorom kyslíka v nich je dusičnan amonný - teda najbežnejšími zmesnýmitrhavinami sá amonoliadkové trhaviny, pozostávajdce z dvoch hlavných skupin: I. žmesi dusičnanu amonného s palivom; II. zmesi dusičnanu amonného, vody s přísadou plastifikátora, a substancie výbušnej po-vahy, alebo senzibilizátora.

Trhaviny prvej skupiny móžu byt produkované stabilnými technologickými zariadeniami,ale častejšia je ich výroba priamo na mleste /t.j. v mobilných zmiešavacích zariadeniachalebo priamo vo vrtoch/.

Dusičnan amonný sa zmiešava s palivom, ktorým móže byť široká paleta organických zlá-čenín - najčastejšie sa však aplikujú parafíny, topné oleje alebo nafta. Tieto zmesi májápřibližné nulová kyslíková bilanciu, čo odpovedá obsahu 94 % hmot. dusičnanu amonného a6 % hmot. nafty alebo topného oleja v trhavině; uvedený obsah paliva zvýši hodnotu výbucho-vého tepla z 1 470 kJ.kg 1 pre dusičnan amonný až na 3 738 kJ.kg \ čomu je proporcionálnězvýšenie pracovnej schopnosti trhaviny oproti samotnému dusičnanu amonnému.

Trhaviny tohto typu sá u nás známe pod kódovým označením DAP, v zahraničí sá obdobnézmesi označované ANDK /v NDR/, ANC /v NSR/, Igdanit /v ZSSR/, ANFO alebo AŇBA v angloamerle-kej literatuře. Keď je palivom uholný prach, kovový prášok a pod., sá tieto zmesi nazývanétiež nitr okarbonitr áty a označované kódom NCN.

Amonoliadkové trhaviny druhej skupiny sá charakterizované poměrně jednoduchou a nenáročnou technológiou výroby. U nás sá známe pod označením TPV /trhaviny plastifikované vodou/;v USA a Kanadě sá pre kašovitá konzistenciu nazývané “Slurry Explosives". V sáčasnosti naj-áživanejšie rozdelenie trhavin uvedeného typu je podlá senzibilizácie a to na: a/ "Slury Explosives" /kód SE/, ktoré sá senzibilizované aditívom výbušnej povahy/trinitrotoluén, hexogén, nitroestery, dusičnany alkanol- alebo alkylamínov, hydroxialkyl-nitráty a pod./; b/ "Slurry Blasting Agents" /kód SBA/, ktoré neobsahujá aditíva výbušnej povahy a sásenzibilizované nevýbušnými zložkami, najčastejšie hliníkovým prachom /napr. sovietské Akva-naly/ a/alebo inou substanclou /topný olej, vláknitá celulóza, polyvinylchloridový prach,síra, parafín, hexametyléntetramin, polyóly, cukry a iné/4 respektive prevzdušftujácimi pří-sadami /expandovaný perlit, skelnná drť, sklenné duté kuličky, korok, polystyrén, prilovanýdusičnan amónny apod./, alebo substanciami, uvolňujácimi plyn /peroxidy, dusitany, uhličita-ny, 1,5-endometylén-3,7-dinitrózo-1,3,5,7-tetraazacyklooktán a iné/.

Neměnnost fyzikálnej stability, to je zamedzenie separácie zložiek týchto podskupin"Slurry" trhavin pri sáčasnom udržaní tekutosti alebo plastičnosti kompozície, je zabezpeče-né prídavkom gélotvornej substancie /plastifikátoru/, ako je guar-gum a jej alkylované deri-váty, polyvinylalkohol, sodné alebo amónne soli karboximetylcelulózy, oxietylcelulóza, poly-akrylamid a iné.

Najmladším druhom "Slurry" trhavin sá kompozície typu emulzia vody v oleji, kodovo označované W/O, alebo typu emulzia oleja vo vodě, kódovo označované 0/W; výroba kompozíoií W/Ospočívá vo vnášaní vodných roztokov zložiek trhaviny do hydrofóbnej kvapaliny /topného olejanafty a pod./ a pri výrobě kompozíoií O/W sa postupuje opačné. 3 245172

Tieto emulzie sú stabilizované dispergantmi, ako sú soli mastných kyselin /najmasteárovej, alebo olejovej/, estery mastných kyselin /napr. dekaglycerindekaoleját, deky-glycerín dekastearát/, čiastočne esterifikované polyóly mastnými kyselinami /napr. mono-stearát, monooleját, monopalmitan alebo tristerát sorbitu, mono- alebo diglyceridy tuky-tvo-riaoích mastných kyselin/, ďalej alkylfenylsulfonáty, lecitin sojových bobov, kopolymér oxy-etylén.oxypropylén a iné. Emulzné trhaviny móžu byt senzibilizované nitrozlúčeninami, naj-častejšie nitrometánom alebo inými nitroparafínmi, ale v technickej praxi najzauživanejšímije ich senzibilizácia prevzdušňovadlami alebo plyn uvolňujúcimi aditívami. V trhavinách typu "Slurry" sú ako donory kyslíka niekedy aplikované i dusičnan vápenatýa chloristan sodný - druhý predovšetkým v aluminizovaných kompozíciach. Nízkými výrobnýminákladmi, vysokou bezpečnosíou manipulácie i vlastnej výroby a možnosúóu mechanizácie trhacíchpráč sú však predovšetkým charakterizované výbušné kompozície na báze dusičnanu amonného.

To je hlavným dovodom, prečo v technickej praxi exploatácia zmesných trhavin typu DAP, ŤPV a teraz už i W/0 a 0/W výrazné převláda nad explotáciou ostatných druhov priemyselnýchtrhavin.

Analogický trend badat aj v oblasti trhavin pre vojenské účely /aluminizované vodnégély dusičnanu amonného sú napr. laborované do neiktorých druhov leteckých pum, trinitroluénje nahradzovaný kvapalnými kompozíclami na báze vodných roztokov hydrazínnitrátu a pod./.

Mnohé zo zložiek zmesných trhavin nachádzajú samotné čo raz významnejšie a ekonomickyatraktivnějšie použitie v rázných odvetviach národneho hospodárstva /napr. nafta, topné olejea iné/; na druhej straně se však upúšťa od aplikácie niektorých tradičných senzibilizátorovz toxikologických a/alebo bezpečnostných dóvodov /trinitrotoluén a nitroestery/.

Takto vznikájúcu medzeru je možné zaplnit vhodnými, najma vedlejšími produktami chemic-kého priemyslu, ktorých ďalšie spracovanie je zatial príťažou.

Podlá tohto vynálezu je zmesná trhavina s donormi kyslíka nitrátového a/alebo perchlo-rátového typu vyrábaná s obsahom 0,5 až 10 % hmot. destilačných zvyškov výroby cyklohexanónuz benzénu, počítané na hmotnost rezultujúcej kompozície. Výhodou postupu podlá tohto vynálezu je technická a ekonomická dostupnost destilačnýchzvyškov z výroby cyklohexanónu, ktoré pri kontinuálnom spósobe výroby z benzénu predstavujúkvapalnú zmes polymérnych cykloalifatických zlúčenin s teplotou varu okolo 150 °c a poměrněkonštantnými dalšími fyzikálno-chemickými charakteristikami. Využitie v zmysle tohto vynálezudestilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu je príspevkom k zvýšeniu ekonomickejefektivnosti tejto výroby.

Aplikácia uvedených zvyškov vo výrobě medziproduktov a produktov.technologie výbušninvedle k úspoře motórovej nafty, topného oleja a iných ušlachtilých výrobkov petrochemickýchtechnologií, doposial aplikovaných ako paliva a senzibilizátory zmesných trhavin, pri čomužitkové vlastnosti rezultujúcich trhavin zostávajú zachované.

Trhaviny s obsahom destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu sú aluminizovatel-né. Ich stabilitu fyzikálnu je možné zvýšit běžnými spósobmi" napr. pri trhavinách typu DAPge to aplikácia prilovaného dusičnanu amonného a/alebo prídavok drevnej múčky a/alebo prídavokiného vhodného adsorbentu /vodonerozpustný močovinoformaldehydový práškový kondenzát, modi-fikované jemnozrnné druhy oxidu křemičitého a pod./, pri trhavinách typu TPV je to aplikáciavhodného gélotvorného činidla a pri trhavinách typu W/O alebo O/W zasa vhodného disperzantu.

Stabilizátorom tu však móže byt i nitrocelulóza, ktorá v destilačných zvyškov výrobycyklohexanónu z benzénu bobtná až je týmito zvyškami slabo želatinovaná. 245172 4

Aplikácia v zraysle tohto vynálezu destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu nebola v literatdre doposial popísaná; zmesná trhavina, rezultujúca z tejto aplikácie, je dokumentovaná nasledujdcimi príkladmi, ktoré však v žiadnom případe nevylučujd možnosti variability postupu podlá tohto vynálezu. P r í k 1 'a d 1 K dispozici! sd destilačné zvyšky výroby cyklohexanónu z benzénu o obsahu 4,9 % hmot.cyklohexanolu, mernej hmotnosti 970 kg.m-3 pri 20 °C, o teplote vzplanutia 110 °C, teplotevaru 150 °C pri tlaku 6,7 kPa, o viskozite 36.10 3 Ps.s pri 60 °C, majdce pri 10 °C konzls-tenoiu medu, pri -20 °c konzistenciu asfaltu a dplne tuhndce pri -60 °C. Výhřevnost týchtozvyškov je 38 100 kJ.kg-1. Z uvedených zvyškov a technického dusičnanu amonného je malaxérovacím spósobom za atmosférického tlaku připravená polosypká zmes o zložení /% hmot./: 7,1 i destilačných zvyškov,0,98 % vody a 91,92 % dusičnanu amonného. Táto zmes je přibližné nulovej kyslíkovej bilanciea pre mernd nábojová hmotnost 1 100 kg.m 3 je charakterizovaná ddajmi: max. výbuchové teplo /kJ.kg 1/ 3 770 dplná ideálna práca výbuchu / kJ.kg-1/ 3 090 objem povýbuchových splodín /l.kg-1/ 960 detonačná rýchlost /km.s 1/ 2,3 až 2,6 Příklad 2 Z destilačných zvyškov z příkladu 1, dusičnanu sodného, práškovéj síry a drevnej mdčkyje na koloběhu připravená zmes typu čierneho prachu o zložení /% hmot./: 77,2 1 dusičnanusodného, 7,9 % síry, 8,1 i destilačných zvyškov a 6,8 % drevnej mdčky. Zmes má nasledujdcecharakteristiky: kyslíková bilanoia /%/ max. výbuchové teplo /kJ.kg 1/dplná ideálna práca výbuchu /kJ.kg 1/objem povýbuchových splodín /l.kg 1/měrná hmotnost zrn /kg.m / _ 3 sypná hmotnost /kg.m / detonačná rýchlost /km.s 1/ -8,73 7302 700 360 1 550 až970 2,2 až 2, 1 650 Příklad 3

Do 68,9 %-ného vodného roztoku dusičnanu amonného v malaxéri je vnesené na koloběhu2 připravená zmes 2,4,6-tr initrotoluénu, hliníkového prachu s měrným povrchom okolo 0,7 m .gdusičnanu sodného, gélotvornej substancie guar-gum a destilačných zvyškov z příkladu 1.Zhomogenizovaním rezultuje zmesná trhavina o zložení /% hmot./: 31,9 % trinitrotoluénu, 9,5 ΐ hliníka, 22,5 % dusičnanu sodného, 23,9 % dusičnanu amonného, 10,2 i vody, 1,4 %destilačných zvyškov a 0,6 ΐ guar-gum. Takto vyrobená vodou plastifikovaná trhavina mánasledujdce charakteristiky: kyslíková bilancia /%/ -29,1 max. výbuchové teplo /kJ.kg 1/ 4.875 úplná ideálna práca výbuchu /kJ.kg 3 500 objem povýbuchových splodín /l.kg 1/ 630 měrná hmotnosť zrn /kg.m ^/ 1 400 až 1 450 detonačná rýchlost /km.s 1/ 4,3 až 4,5

Claims (1)

1. 5 245172 Příklad 4 927 hmot. dielov zvyškov z výroby cyklohexanónu z příkladu 1 je nallatých na předložených575,7 hmot. dielov odvodnenej nitrocelulózy s obsahom 30 i hmot. etylalkoholu, charakterizo-vanej obsahom 12,6 % hmot. dusíka v sušině. Nabobtnalá nitrocelulóza je po 5-tich hodinách odpřídavku destilačných zvyškov vnesená do předložených 8 670 hmot. dielov 2,4,6-trinitrotoluénu90 až 95 °C teplého, umiestneného vo vyhrievanom malaxéri. Po 10-minútovej homogenizácii aodtiahnutiu v nitrocelulóze obsaženého etylalkoholu je obsah hnetiča nanesený v tenkej vrstvěna hliníkové plechy. Po vychladnutí taveniny móže byt táto použitá vo výrobě zmesných trhavin. Pomocou diferenčnej termickéj analýzy /DTA/, pracujúcej s rýchlosíou vzostupu teploty5 °C min-1 a meriacim rozsahem 1 mV na škálu stupnice je u východiskovéj nitrocelulózy nájdenýpočiatok exotermického rozkladu pri 153,5 °C. Analogickým postupom je u taveniny po ztuhnutiunájdený počiatok topenia pri 79,6 °C, pík topenia pri 81,8 °C a počiatok exotermického roz-kladu pri 148,5 °C. Příklad 5 Z taveniny z příkladu 4, dusičnanu amonného, dusičnanu sodného a chloristanu amonnéhoje na koloběhu připravená zmes o zložení /% hmot./: 37,4 i dusičnanu amonného, 15,9 % dusična-nu sodného, 22,1 % chloristanu amonného, 21,3 % trinitrotoluénu, 2,3 % destilačných zvyškova 1 % nitrocelulózy. Táto zmes je charakterizovaná údajmi: kyslíková bilancia /%/ +0,8 max. výbuchové teplo /kJ.kg J/ 4 822 úplná ideálna práca výbuchu /kJ.kg V 3 600 objem pOvýbuchových splodín /l.kg 1/ 740 PŘEĎME Τ' VYNÁLEZU Zmesná trhavina s donorom kyslíka nitrátového a/alebo per chlorátového typu, vyznačujúcasa tým, že obsahuje 0,5 až 10 % hmot., s výhodou 1,4 až 9,27 % hmot. destilačných zvyškovz výroby cyklohexanónu z benzénu, počítané na hmotnost rezultujúcej zmesi.