Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es daher, die Nachteile des Standes
der Technik zu überwinden
und insbesondere einen Emulsionssprengstoff hoher Viskosität bereit
zu stellen, der auch die Anforderungen für die Verwendung unter Tage
hinsichtlich kritischem Durchmesser, Zünd- bzw. Kapselempfindlichkeit
und Konsistenz erfüllt.
Weitere Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zum Verbringen
dieses Sprengstoffes in Bohrlöcher,
insbesondere schräg
nach oben verlaufenden Bohrlöchern,
bereit zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
bestand darin, eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit der dieser
erfindungsgemäße Emulsionssprengstoff
hergestellt und/oder in Bohrlöcher
verbracht werden kann.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur
handhabungssicheren Herstellung von hochviskosem Emulsionssprengstoff
(1) mittels des Gassingverfahrens, umfassend die Schritte:
Herstellen einer Emulsionsmatrix hoher Viskosität (10) Fördern der
Emulsionsmatrix hoher Viskosität
(10) durch ein Fördersystem
(30) unter Verwendung eines Lubrifikationsmediums (15),
wobei das Lubrifikationsmedium (15) einen Gassingagenten
(16) aufweist; Vermischen der Emulsionsmatrix hoher Viskosität (10)
mit dem Lubrifikationsmedium (15) am Ende des Fördersystems
(30) bzw. Ladeschlauches; Nachemulgieren der ausgeförderten
Mischung von Emulsionsmatrix hoher Viskosität (10) und Lubrifikationsmedium
(15) zum hochviskosen Emulsionssprengstoff (1).
Mittels
des Gassingverfahrens hergestellte Emulsionssprengstoffe werden
erfindungsgemäß aus einer
Emulsionsmatrix hoher Viskosität,
und der Vermischung mit einem Gassing Agenten hergestellt. Durch
die Vermischung der Emulsionsmatrix mit dem Gassing Agenten werden
die erforderlichen Gasbläschen
in die Emulsionsmatrix eingebracht, mit der diese dann sensibilisiert
wird.
Die
erfindungsgemäße Emulsionsmatrix
hoher Viskosität
ist bevorzugt aus einem Emulgator, einer Ölphase und einer Oxidizerphase
hergestellt. Der Emulgator wird dabei bevorzugt so gewählt, dass
die fertige Emulsionsmatrix bei geringer Scherbeanspruchung zunächst eine
geringe Neigung zur Nachemulgierung aufweist und bei höherer Scherbeanspruchung
nachemulgiert.
Bevorzugt
liegen bei der Emulsionsmatrix hoher Viskosität sämtliche sauerstofffreisetzenden
Salze in der restlichen Lösung
vor. Typischer Weise liegt die in den Zusammensetzungen verwendete
Wassermenge zwischen 1 und 30 Gewichtsprozent. Vorzugsweise liegt
die verwendete Menge zwischen 10 und 25 Gewichtsprozent, besonders
bevorzugt zwischen 10 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf die Emulsionsphase.
Die kontinuierlich mit Wasser unvermischbare organische Phase (Ölphase)
der Wasser-in-Öl-Emulsion
enthält zwischen
2 und 15 Gewichtsprozent, bevorzugt zwischen 4 und 8 Gewichtsprozent
bezogen auf die Emulsionsphase.
Die
Emulgatorkomponente der Zusammensetzung der Emulsionsmatrix hoher
Viskosität
enthält
bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent der Emulsionsphase.
Die Emulgatorkomponente besteht bevorzugt aus einem Emulgator vom
PIBSA-Typ und aus einem Sorbitanester in jedem beliebigen Mischungsverhältnis. Es
kann auch ein reiner PIBSA-Emulgator eingesetzt werden. Der Massenanteil
des Emulgators wird bevorzugt so gewählt, dass einerseits eine möglichst
hohe Stabilitätsreserve
erreicht wird und andererseits die Nachemulgierung, die mit einer
Viskositätserhöhung der
Emulsion einhergeht, zielgerichtet beeinflusst werden kann. Als
Emulgator kann auch ein Gemisch (Blend) bestehend aus reinem Emulgator
(Aktive Phase) und Öl eingesetzt
werden.
Besonders
bevorzugt liegt in der Emulsionsmatrix hoher Viskosität bei Verwendung
eines Emulgators aus zwei Emulgatorkomponenten bereits eine erste,
in der Emulsionsmatrix hoher Viskosität bereits aktivierte Phase
des Emulgators vor und ein weiterer Überschuss an noch nicht aktivierten
Emulgatoren, die erst im Schritt des Nachemulgierens der ausgeförderten
Mischung von Emulsionsmatrix hoher Viskosität und Lubrifikationsmedium
zum hochviskosen Emulsionssprengstoff nachemulgiert.
Die
Oxidizerphase wird bevorzugt so gewählt, dass die Sauerstoffbilanz
des hochviskosen Emulsionssprengstoffes bei 0 bis + 2,5 %, bevorzugt
bei + 0,5 bis 1,5 % liegt. Der durch die anorganische Phase bedingte Sauerstoffüberschuss
des Produkts ermöglicht
die Zugabe von weiteren energiereichen Komponenten, wie Metallpulver,
vorzugsweise Al, Mg, Grafit, Ruß,
Kohle, etc. oder eine Mischung dieser Komponenten, in Konzentrationen
von bevorzugt bis zu 2 %. Hierdurch können der Energiegehalt und
weitere thermodynamische Daten des hochviskosen Emulsionssprengstoffes
für unterschiedliche
Einsatzfälle
optimiert werden.
Durch
die Verwendung eines Lubrifikationsmediums bei der Förderung
der Emulsionsmatrix hoher Viskosität durch das Fördersystem
wird eine besonders schonende Förderung
der noch nicht sensibilisierten Emulsionsmatrix hoher Viskosität durch
das Fördersystem
ermöglicht.
Aufgrund des eingestellten, laminaren Strömungsprofiles innerhalb des
Fördersystemes
und der speziellen Zuführung
des Lubrifikationsmediums mit dem darin enthaltenen Gassing Agent
bevorzugt in Form eines konzentrischen, die Emulsion umgebenden Gleitfilmes,
findet keine Vorab-Vermischung von Emulsionsmatrix hoher Viskosität und Lubrifikationsmediums bzw.
Gassing Agent statt, so dass eine Sensibilisierung der Emulsionsmatrix
hoher Viskosität
innerhalb des technischen (Förder-)Systems
ausgeschlossen ist. Die im System vorliegenden Komponenten Emulsionsmatrix
und umgebender Lubrifikationsfilm bilden für sich genommen keinen sensibilisierten
Sprengstoff, der detonationsfähig
wäre. Diese
Neuerung in der verfahrensgemäßen Sicherheitskonzeption,
die Bildung von Sprengstoff in allen Teilbereichen des technischen
(Förder-)Systems
zu vermeiden, war bei den bisherigen Emulsionssprengstoffen des
Standes der Technik deshalb nicht möglich, da die Emulsionsmatrix
sich bereits innerhalb des Fördersystems
mit dem Gassing Agent vermischt hat und es damit zu einer (teilweisen)
und allmählichen
Sensibilisierung der Matrix bzw. zur Ausbildung einer detonationsfähigen Sprengstoffes
beim Pumpen bzw. Transport durch den Ladeschlauch gekommen war. Überraschend
ist in der vorliegenden Erfindung gefunden worden, dass bei der
Verwendung einer Emulsionsmatrix hoher Viskosität und einer entsprechenden Förderung
eine Vermischung nicht im Fördersystem
stattfindet, obwohl das Lubrifikationsmedium bereits den Gassing
Agenten umfasst ist.
Erst
am Ende des Fördersystems
wird nun die Emulsionsmatrix hoher Viskosität mit dem sie umgebenden Lubrifikationsmedium
und damit mit dem Gassing Agenten vermischt. Damit wird erst am
Ende des Fördersystems,
d. h. am Austritt des Sprengstoffes aus dem Schlauchsystem die Emulsionsmatrix
sensibilisiert und damit detonationsfähiger Sprengstoff hergestellt.
Nach
der Vermischung der Emulsionsmatrix mit dem Lubrifikationsmedium
bzw. dem Gassing Agenten, bevorzugt in einem Statikmischer, kommt
es zu einer Nachemulgierung der ausgeförderten Mischung von Emulsionsmatrix
und Lubrifikationsmedium und damit zur Herstellung des hochviskosen
Emulsionssprengstoff gemäß der vorliegenden
Erfindung. Dadurch findet nochmals eine entscheidende Erhöhung der
Viskosität
des Emulsionssprengstoffes bei bzw. nach der Sensibilisierung statt.
Auf
diese Weise wurde ein Emulsionssprengstoff bzw. ein Verfahren zu
dessen Herstellung bereitgestellt, der aufgrund der hochviskosen
Eigenschaft nun gegen die Schwerkraft auch in ein Bohrloch ladbar
ist, das schräg
oder sogar senkrecht nach oben gebohrt wurde. Aufgrund der hohen
Viskosität
des auf die beschriebene Weise hergestellten Sprengstoffes fließt dieser
nicht mehr aus dem Bohrloch sondern verbleibt dort gegen die Schwerkraft.
In
einem weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
wird beim Fördern
der Emulsionsmatrix hoher Viskosität (10) zwischen dieser
und dem Lubrifikationsmedium (15) keine turbulente, sondern eine
weitgehend laminare Strömung
aufrechterhalten, insbesondere eine laminare Strömung mit einer Reynoldszahl
von weniger als 2300, bevorzugt von weniger als 2000, besonders
bevorzugt von weniger als 1500.
Durch
die Wahl der Emulsionsmatrix hoher Viskosität kann nun innerhalb des Fördersystems
zwischen dieser und dem Lubrifikationsmedium eine laminare Strömung aufrecht
erhalten werden. Eine laminare Strömung in diesem Sinne bedeutet,
dass insbesondere keine Scherkräfte
zwischen dem Lubrifikationsmedium und der Emulsionsmatrix auftreten
und damit auch keine Vermischungen. Es treten somit keine Verwirbelungen
oder Vermischungen auf. Auf diese Weise ist es möglich, den Gassing Agent bis
zur Vermischung der Emulsionsmatrix am Ende des Fördersystems
zu transportieren, ohne dass vorher schon eine Vermischung bzw.
eine Reaktion des Gassing Agenten mit der Emulsionsmatrix stattfinden
kann. Da der Gassing Agent im Schmiermittel bzw. Lubrifikationsmedium
erst am Schlauchende mit der Matrix vermischt wird, entsteht die endgültige Zusammensetzung,
insbesondere die gewünschte
endgültige
Viskosität,
des Sprengstoffes erst hinter dem Statikmischer, d. h. nachdem die
Komponenten aus dem Schlauch ausgetreten sind.
Bei
dem weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung weist
die Emulsionsmatrix (10) eine Viskosität von mehr als 60.000 mPas,
bevorzugt mehr als 80.000 mPas, besonders bevorzugt mehr als 100.000
mPas auf.
Die
Viskosität
einer herkömmlichen
Emulsionsmatrix beträgt
bis zu 50.000 mPas (gemessen nach dem Verfahren Brookfield, Spindel
7, 10 rpm, 20 °C).
Die erfindungsgemäße Emulsionsmatrix
weist nun eine viel höhere
Viskosität
auf. Dies war im Stand der Technik bisher deshalb vermieden worden,
weil dadurch eine Vermischung mit dem Gassing Agent nicht mehr effektiv
dargestellt werden konnte. Überraschend
wurde erfindungsgemäß gefunden,
dass auch bei einer Emulsionsmatrix mit einer weit höheren Viskosität, besonders bevorzugt
von über
100.000 mPas eine Vermischung mit dem Gassing Agenten sehr wohl
zur erforderlichen Vermischung und Nachemulgierung bzw. Sensibilisierung
des Endprodukts führen
kann. Aus diesem Grund wurde entgegen den Vorurteilen aus dem Stand
der Technik erfindungsgemäß eine Emulsionsmatrix
hoher Viskosität
gewählt.
Durch
die hohe Viskosität
der Emulsionsmatrix kann damit bei der Förderung der Emulsionsmatrix
zusammen mit dem Gassing Agenten enthaltenden Lubrifikationsmedium
innerhalb des Fördersystems
die laminare Strömung
sehr gut aufrecht erhalten werden.
In
einem weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
besteht der Emulgator aus mindestens zwei Emulgatorkomponenten,
die bei unterschiedlicher Scherbeanspruchung emulgieren. Der in
der Emulsionsmatrix hoher Viskosität vorliegende Emulgator ist
zur Herstellung dieser Matrix bereits aktiviert worden, d. h. zur
Herstellung der Matrix teilweise emulgiert. Dadurch wird der Emulsionsmatrix
diese Viskosität erst
verliehen. Bevorzugt liegt in dieser vorgemischten Emulsionsmatrix
hoher Viskosität
eine zweite Phase an Emulgator (ein Emulgatorüberschuss) vor, der erst nach
Ausbringen der Emulsionsmatrix durch eine Vermischung am Ende nachemulgiert
und so die Emulsionsmatrix hoher Dichte durch Aktivierung dieser
zweiten Phase im Emulgator eine nochmals entscheidend höhere Viskosität verleiht.
Der endgültig
erhaltene Sprengstoff weist dann eine Viskosität über 200.000 mPas auf, bevorzugt
250.000 bis 350.000 mPas und höher.
Die Emulsionsmatrix hoher Viskosität weist eine Viskosität von mehr
als 60.000 mPas, bevorzugt mehr als 80.000 mPas, besonders bevorzugt
mehr als 100.000 mPas auf. Durch den Einsatz eines Emulgators aus
mindestens zwei Komponenten ist es damit möglich, die Emulsionsmatrix
selbst in einem hohen Viskositätsbereich
herzustellen, und diese dann bei Vermischung zum endgültigen Emulsionssprengsstoff
nochmals entscheidend in ihrer Viskosität zu erhöhen.
Bei
einem weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
umfasst das Lubrifikationsmedium (15) eine Mischung von
Wasser und Gassingagent (16).
Dadurch,
dass das Lubrifikationsmedium neben dem Gassing Agent auch noch
Wasser enthält,
können
die Lubrifikationseigenschaften des Lubrifikationsmediums verbessert
werden.
Bei
einem weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
wird ein hochviskoser Emulsionssprengstoff erhalten, der eine Dichte
von mindestens 0,5 kg/l bis 1,2 kg/l, bevorzugt 0,9 kg/l aufweist.
Durch
das beschriebene Herstellungsverfahren ist es möglich, die Dichte des erhaltenen
Emulsionssprengstoffes durch die Wahl von verschiedenen Parametern
einzustellen. Neben der Zusammensetzung der Emulsionsmatrix kann
insbesondere die Art und Weise der Vermischung am Ende zu einer Änderung
der Dichte beitragen. Durch eine besonders intensive Vermischung
ist es damit möglich,
niedrige Dichten zu erzeugen. Besonders bevorzugt werden Dichten
von 0,6 bis 1,5 kg/l besonders bevorzugt von 0,8 bis 1,15 kg/l eingestellt.
Während die
Viskosität
des erhaltenen Emulsionsprengstoffes vor allen Dingen durch die
Scherkräfte, die
herrschende Temperatur und den anhaltenden Druck bestimmt wird,
wird die Dichte durch die Zusammensetzung der Emulsionsmatrix (Anteil
von SN (Natriumnitrat) in der Lösung),
Temperatur und Druck sowie den Umfang der Gasbläschenbildung bestimmt.
Bei
einem besonders bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
umfasst das Fördersystem (30)
zum Fördern
der Emulsionsmatrix (10) als Fördermittel (32) eine Exzenterschneckenpumpe.
Um
so schonender die Förderung
der Emulsionsmatrix in dem Fördersystem
unter Einsatz des Lubrifikationsmediums erfolgen kann, um so zuverlässiger kann
die laminare Strömung
zwischen Matrix und Lubrifikationsmittel aufrechterhalten werden.
Besonders vorteilhaft wird die laminare Strömung auch durch die hohe Viskosität der Emulsionsmatrix
verbunden mit moderaten Strömungsgeschwindigkeiten
sichergestellt. Diese Parameter führen zu kleinster Reynoldszahl
und somit zur Bildung laminarer Strömung. Die (mechanisch) schonende
Förderung
wird dadurch im Wesentlichen durch die Pumpen- und Injektortechnik,
aber auch die statischen Mischelemente im Vergleich zu theoretisch
denkbaren dynamischen Mischern gefördert. Bevorzugt wurde gemäß der Erfindung
gefunden, dass ein besonders schonender Fördervorgang unter Einsatz von
Exzenterschneckenpumpen durchgeführt
werden kann. Eine Exzenterschneckenpumpe ist dabei insbesondere eine
Verdrängerpumpe
einfacher Bauart. Sie arbeitet ohne Ventile und besitzt nur zwei
Förderelemente,
die rotierende Exzenterschnecke und den statischen Gehäuseeinsatz.
Der metallische Rotor dreht sich exzentrisch in einem Stator aus
elastischem Material. Dabei wird das Medium kontinuierlich, d. h.
annähernd
pulsationsfrei, in axialer Richtung gefördert. Der Förderstrom
ist in etwa proportional zur Drehzahl.
Bei
einem weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
umfasst das Fördersystem
(30) zum Fördern
der Emulsionsmatrix (10) eine Förderleitung (34) mit
einem Innendurchmesser von weniger als 25 mm, bevorzugt von weniger
als 22 mm, besonders bevorzugt von weniger als 19 mm.
Durch
die Wahl des Innendurchmessers von weniger als 25 mm wird nochmals
die Sicherheit des Herstellungsverfahrens erhöht, da durch eine entsprechend
geringe Wahl des Innendurchmessers der Durchmesser unterschritten
wird, bei dem selbst der fertig sensibilisierte Sprengstoff durchdetonieren
könnte.
Wird nun ein entsprechend geringer Innendurchmesser in dem Fördersystem
verwendet, so kann nicht einmal theoretisch ein sensibilisierter
Sprengstoff in diesen Abmessungen zur Detonation kommen.
Beim
weiteren bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung werden
die Emulsionsmatrix (10) und das Lubrifikationsmedium (15)
mittels eines statischen Mischers (35) zum hochviskosen
Emulsionssprengstoff (1) vermischt.
Durch
die Verwendung eines statischen Mischers, besonders bevorzugt durch
eine Reihe von bevorzugt verschiedenen statischen Mischern werden
die Emulsionsmatrix und das Lubrifikationsmedium miteinander vermischt,
so dass es zur optimalen Gassingbildung als auch bevorzugt zur Nachemulgierung
des Sprengstoffes kommt. Bisher war im Stand der Technik davon ausgegangen
worden, dass die Verwendung eines statischen Mischers nicht ausreichen
würde,
um eine entsprechende ausreichende Vermischung zwischen dem Gassing
Agenten und der Emulsionsmatrix herzustellen. Es ist besonders bevorzugt,
mehrere statische Mischer je nach Einsatzgebiet hintereinander einzusetzen.
Besonders
bevorzugt ist der statische Mischer (35) im Mundstück am Ende
einer Förderleitung
(34.4) des Fördersystems
(32) vorgesehen.
Bei
der Ausbildung des statischen Mischers im Mundstück am Ende der Förderleitung
ist es möglich, verschiedene
Mundstücke
wechselweise einzusetzen, um eine Anpassung insbesondere der Viskosität des Emulsionssprengstoffes
an dem jeweiligen Anwendungsfall vorzunehmen. Bevorzugt können die
freien Querschnitte bzw. die Länge
der integrierten Mischstrecke variiert werden, um Strömungsgeschwindigkeit,
Mischgüte
und Endviskosität
der Emulsion zu beeinflussen. Bevorzugt wird auch die Geometrie
des Mundstückes variiert,
um einen Richtungsstrahl, einen Seitenstrahl, etc. einzustellen
und stets eine optimale Füllung
der Bohrlöcher
zu gewährleisten.
Gleichzeitig sind unterschiedliche Aufnahmesysteme für Zünder oder
Booster verschiedenster Art innerhalb des Mundstücks realisierbar, so dass zusammen
mit dem Emulsionssprengstoff gleich passende Zündmittel zur Initiierung sicher
in das Bohrlochtiefste eingebracht werden können. Bevorzugt sind die Mundstücke so konzipiert,
dass mittels eines Schnellwechselsystems ein Austausch innerhalb
kürzester
Zeit möglich
ist.
Die
Aufgabe der Erfindung wird außerdem
gelöst
durch ein Verfahren zum Verbringen eines hochviskosen Emulsionssprengstoffes
(1) in einen Hohlraum (5), insbesondere ein Bohrloch,
umfassend die Schritte Fördern
einer nicht sensibilisierten Emulsionsmatrix hoher Viskosität (10)
durch ein Leitungssystem (33), Injizieren eines Lubrifikationsmediums
(15) in das Leitungssystem, wobei das Lubrifikationsmedium
(15) einen Gassingagenten (16) enthält und zwischen
der Emulsionsmatrix und der Innenwand des Leitungssystems einen
Schmierfilm bildet, Durchmischen der Emulsionsmatrix (10)
mit dem Gassingagenten (16) am Übergang vom Leitungssystem
in den zu befüllenden
Hohlraum (5).
Durch
dieses erfindungsgemäße Verfahren
zum Verbringen eines hochviskosen Emulsionssprengstoffes ist es
möglich,
den Emulsionssprengstoff in einen Hohlraum, insbesondere ein Bohrloch
zu verbringen, ohne dass vor Austritt des Sprengstoffes in das Bohrloch
fertig gemischter Sprengstoff vorliegt. Der hochviskose Emulsionssprengstoffes
wird erst nach dem Austritt aus dem Fördersystem, d. h. am Schlauchende
gebildet. Besonders bevorzugt wird das Leitungssystem, insbesondere
ein Schlauch, in das Bohrloch eingeführt und während des Befüllvorgangs
entsprechend dem Füllstand
des Bohrloches langsam wieder herausgezogen bzw. durch den Rückstoss
herausgedrückt.
Auf diese Weise kann das Bohrloch optimal mit hochviskosem Emulsionssprengstoff
befüllt
werden, auch wenn das Bohrloch schräg nach oben ausgerichtet ist.
Bei
einem weiteren bevorzugten Verfahren zum Verbringen eines hochviskosen
Emulsionssprengstoffes laut der vorliegenden Erfindung wird der
Schmierfilm bzw. Lubrifikationsfilm derart ausgebildet, dass es nicht
zu einer Vermischung des den Gassingagenten (16) enthaltenden
Lubrifikationsmediums (15) und der Emulsionsmatrix (10)
innerhalb des Leitungssystems (33) kommt.
Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst
durch einen Emulsionssprengstoff, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt ist.
Der
so erhaltene Emulsionssprengstoff zeichnet sich insbesondere dadurch
aus, dass er eine Viskosität
von mehr als 200.000 mPas, bevorzugt mehr als 250.000 mPas, besonders
bevorzugt mehr als 300.000 mPas aufweist und damit eine extrem hohe
Viskosität
hat. Diese hohe Viskosität
ermöglicht
es dem Sprengstoff, in die Hohlräume
einmal verpumpt dort auch haften zu bleiben und nicht wie der herkömmliche
verpumpte Sprengstoff gegen die Schwerkraft wieder abzufließen. Da
die erreichte hohe Viskosität
erfindungsgemäß bevorzugt
auch mit einer entsprechend niedrigen Dichte kombiniert werden kann,
ist der so erhaltene Sprengstoff ideal geeignet, um unter Tage bzw.
im Tunnelbau zum Einsatz zu kommen.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls gelöst durch
ein Fördersystem
(30) für
hochviskose, emulsionsbasierte Sprengstoffe (1) umfassend
ein Leitungssystem (33) mit einer Emulsionsmatrixzuführung und
einer Lubrifikationsmediumszuführung,
wobei die Lubrifikationsmediumszuführung über einen Injektor (36)
mit der Emulsionsmatrixzuführung
verbunden ist, und am oder nahe am Ende des Fördersystems (30) ein
statischer Mischer (35) vorgesehen ist.
Besonders
bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Fördersystem eine Zuführung für Gasing
Agent über
den Injektor verbunden. Auf diese Weise kann der Gasing Agent in
das Leitungssystem eingebracht werden und um die zu fördernde
Emulsionsmatrix herum zusammen mit dem Lubrifikationsmedium einen
Gleitfilm bilden.
Besonders
bevorzugt ist die Zuführung
für das
Lubrifikationsmedium und die Zuführung
für den
Gasing Agent zumindestens teilweise identisch, ganz besonders bevorzugt
identisch.
Die
Erfindung soll anhand der folgenden Figuren beispielhaft erläutert werden.
Hierbei wird in den Figuren gezeigt:
1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fördersystems bzw. Mischgeräts gemäß der vorliegenden
Erfindung und
2 zeigt
eine schematische Darstellung des Ausschnitts des Fördersystems
im Bereich des Endes der Förderleitung.
In 1 wird
schematisch ein Fördersystem
bzw. Mischgerät 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Das Fördersystem 30 besteht
aus Behältern
zur Aufnahme von Mischladekomponenten nämlich der Emulsionsmatrix EM10,
den Lubrifikationsmedium LM15 sowie optional einer Komponente zum
Einstellen des pH-Wertes. Der Vorratsbehälter der Emulsionsmatrix EM10
ist über
eine erste Förderleitung 34.1 mit
dem Fördermittel
bzw. der Pumpe 32 verbunden. Optional kann ein Mittel zum
Einstellen des pH-Wertes innerhalb der Emulsionsmatrix EM10 über eine
Förderleitung 34.1' ebenfalls mit der
Pumpe 32 verbunden sein (gestrichelt dargestellt). Über eine
Förderleitung 34.2 ist
die Pumpe 32 dann mit einem Injektor 39 verbunden.
Auf diesen Injektor 39 wird auch das bevorratete Lubrifikationsmedium
LM15 über
eine Förderleitung 34.3 verbunden.
Der Injektor 39 ist dann über eine Förderleitung 34.4,
insbesondere einen Schlauch 34.4 mit einem statischen Mischer 35 verbunden.
Es
wird nun Emulsionsmatrix 10 über die Förderleitung 34.1 der
Pumpe 32 zugeführt.
Bei der Pumpe 32 handelt es sich bevorzugt um einen Exzenterschneckenpumpe.
Optional kann hier – wenn
nicht bereits vorher geschehen – der
pH-Wert der Emulsionsmatrix 10 eingestellt werden. Dies
geschieht durch Zugabe einer pH-regulierenden Komponente wie beispielsweise
Essig- oder Zitronensäure
oder einer anderen Säure,
die sich zur pH-Wert Absenkung der Emulsionsmatrix eignet. Die so
modifizierte Emulsionsmatrix EM10 wird durch die Pumpe 32 über die
Förderleitung 34.2 zum
Injektor 39 gefördert.
In diesem Augenblick liegt eine unsensibilisierte Emulsionsmatrix
EM10 mit eingestellten pH-Wert vor. Über den Injektor 39 wird
nun aus dem Vorratsbehälter
LM15 Lubrifikationsmedium über
die Zuführleitung 34.3 in
den Förderstrom
der Emulsionsmatrix EM10 injiziert. Das Lubrifikationsmedium LM15
umfasst den für
die Sensibilisierung des Sprengstoffs erforderlichen Gassing Agenten.
Durch das Injizieren des Lubrifikationsmediums über den Injektor 39 wird
ein konzentrischer, die Emulsionsmatrix umgebender Gleitfilm bestehend
aus dem Lubrifikationsmedium LM15 gebildet, der dann in der Zuführleitung 34.4 die
Emulsionsmatrix umgibt, ohne dass eine Vermischung von Emulsionsmatrix
hoher Viskosität 10 und
Lubrifikationsmedium bzw. Gassing Agent 15 stattfindet.
Auf diese Weise wird eine Sensibilisierung des Sprengstoffs in der
Förderleitung 34.4 unterbunden.
Im Mischer 35 wird dann der bis dahin als ringförmiger Begleitfilm
vorliegende Anteil an Lubrifikationsmedium mit dem Gassing Agenten
mit der Emulsionsmatrix EM10 vermischt, so dass hinter dem Mischer 35 hochviskoser
Emulsionssprengstoff ES1 austritt. Durch die Verwendung des Mischers 35 wird
eine Nachemulgierung des als Überschuss
in der Emulsionsmatrix noch vorhandenen Emulgators bewirkt, so dass
die Viskosität
des Emulgators nochmals bis zu 100 und mehr erhöht wird. Der dann vorliegende
Emulsionssprengstoff ES1 ist hochviskos bei geringer Dichte, die
durch die Art der Vermischung und die Sensibilisierung durch das
Gassingmittel bei gewählter
Temperatur und Druck einstellbar ist.
Durch
diese Anordnung eines Mischgeräts
ist ein Fördersystem 30 bereitgestellt
worden, das bis zum Austritt der Mischung aus dem statischen Mischer 35 keinen
sensibilisierten Sprengstoff umfasst. Auch bei Abschalten des Fördersystems
bildet sich selbst in der Zuführleitung 34.4 kein
sensibilisierter Sprengstoff. Auf diese Weise ist ein besonders
sicheres Mischgerät
bzw. Fördersystem 30 bereitgestellt
worden.
In 2 ist
nochmals im Detail ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung für
die Strecke hinter dem Injektor 39 (nicht abgebildet) dargestellt.
In der Zuführleitung 34.4 wird
die Emulsionsmatrix 10 von Lubrifikationsmedium 15,
das den Gassing Agenten beinhaltet, ringförmig umschlossen. In der Querschnittsdarstellung
in der 2 ist dies durch die schwarze Farbe im Randbereich
der Zuführleitung 34.4 dargestellt. Der
beispielhaft dargestellte statische Mischer 35 besteht
aus zwei Abschnitten 35.1 und 35.2. Während im Abschnitt 35.1 eine
leichte Vormischung durch eine entsprechende Geometrie im Randbereich
des Schlauches vorgesehen ist, wird im Abschnitt 35.2 durch
entsprechende Kanalsysteme eine Vermischung der Emulsionsmatrix 10 mit
dem Lubrifikationsmedium 15 ermöglicht.
Die
vom Lubrifikationsmedium 15 umgebenden Emulsionsmatrix 10 wird über die
Zuführleitung 34.4 in
den statischen Mischerabschnitt 35.1 gefördert, wo
es zu einer Vorvermischung des Lubrifikationsmediums 15 mit
der Emulsionsmatrix 10 kommt. Im Mischerabschnitt 35.2 kommt
es dann zum Auftreten von Scherkräften auf dieses Vorgemisch,
wodurch eine intensive Durchmischung der beiden Komponenten bewirkt
wird. Auf diese Art und Weise kommt es einerseits zur Sensibilisierung
des Sprengstoffes durch Vermischung der Emulsionsmatrix mit dem
Gasing Agenten und gleichzeitig zu einer Nachemulgierung der Emulsionsmatrix
unter Aktivierung der zweiten Phase des Emulgators, der noch unverbraucht,
d. h. nicht aktiviert, in der Emulsionsmatrix vorliegt. Durch die
Verwendung dieses Emulgatorüberschusses
in der Emulsionsmatrix kann auf diese Weise eine Nachemulgierung
durchgeführt
werden, die zu einer erhöhten
Viskosität
des im Ende erzeugten Emulsionssprengstoffs 1 führt. Dieser
wird auch erst nach Austritt aus dem Mischabschnitt 35.2 endgültig sensibilisiert
und damit detonationsfähig.
Auf
diese Weise ist ein neuartiges Mischgerät aufgefunden worden, das einen
noch sichereren Umgang bei Verpumpung und Förderung von Emulsionssprengstoff
zulässt
und zu einem deutlich höherviskosen Sprengstoff
führt.
Dieser ist gleichzeitig bei entsprechend geringer Dichte sprengkapselempfindlich
und damit nach dem Erreichen der Enddichte besonders gut detonationsfähig.
