DE1143135B - Verfahren zur Erhoehung der Detonations-empfindlichkeit und Lagerfaehigkeit einer Ammonnitrat-fluessige-Kohlenwasserstoffe-Sprengstoff-Zusammensetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Detonationsempfindlichkeit und der Lagerfähigkeit einer Ammoniumnitrat und einen verflüssigbaren Kohlenwasserstoff enthaltenden Sprengstoff-Zusammensetzung.

Ammoniumnitrat wurde bereits viele Jahre lang als Hauptbestandteil von Sprengstoffen verwendet, wobei sich jedoch Schwierigkeiten in der Herstellung eines Ammoniumnitratsprengstoffs ergaben, der die gewünschte Explosionskraft, genügende Explosionsgeschwindigkeit sowie die gewünschte Empfindlichkeit, Zuverlässigkeit und Beständigkeit besaß. Zwecks Hervorbringung dieser Eigenschaften wurde bereits vorgeschlagen, einen Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Sprengstoff mit einem festen Brennstoff, beispielsweise einer Nitroverbindung zu verbinden, doch zeigt es sich, daß diese festen Brennstoffe wiederum andere der gewünschten Eigenschaften beeinträchtigen oder gar beseitigen. Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Ammoniumnitrat und eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit enthaltenden Sprengstoff-Zusammensetzung, die alle vorgenannten gewünschten Eigenschaften aufweist.

Diese Sprengstoff-Zusammensetzung wird durch Vermischen von Ammoniumnitrat mit einem kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen Brennstoff hergestellt, wobei die Detonationsempfindlichkeit des Gemisches erfindungsgemäß durch Hindurchleiten desselben zwischen den Walzen eines Walzenbrechwerks erhöht wird. Bei diesem Durchlauf üben die Walzen eine Kompressionskraft auf das Gemisch aus, das dessen Detonationsempfindlichkeit und Lagerfähigkeit erhöht.

Demgemäß schafft die Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Detonationsempfindlichkeit und der Lagerfähigkeit einer im wesentlichen aus einem Gemisch aus Ammoniumnitratteilchen und einem kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen Brennstoff bestehenden Sprengstoff-Zusammensetzung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch durch Hindurchleiten zwischen den Walzen eines Walzenbrechwerks verdichtet wird.

Ammoniumnitrat, ein in der Landwirtschaft in großem Umfang benutzter chemischer Stoff, ist in verschiedener Form, nämlich in Tröpfchen- (prills), Blättchen- oder Kristallform im Handel erhältlich. Für die Verwendung als Sprengstoff-Zusatz gemäß der vorliegenden Erfindung empfiehlt sich die Verwendung des Ammoniumnitrats in handelsüblicher fester Tröpfchenform. Diese Ammoniumnitrattröpfchen sind feste kugelförmige Teilchen, die durch Er-Verfahren zur Erhöhung der Detonationsempfindlichkeit und Lagerfähigkeit einer
Ammonnitrat-flüssige-Kohlenwasserstoffe-Sprengstoff-Zusammensetzung

Anmelder:

Consolidation Coal Company,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. Henkel, Baden-Baden-Balg,

und Dr. rer. nat. W.-D. Henkel,
München 9, Eduard-Schmid-Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 21. September 1959 (Nr. 841 028)

James Hardy Bennington, St. Clairsville, Ohio,

Howard Alexius Singer, Flushing, Ohio,

und Jason Spencer Harmon, Cadiz, Ohio (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

starrenlassen von Tröpfchen von geschmolzenem Ammoniumnitrat erhalten werden.

Die bei der erfindungsgemäßen Sprengstoff-Zusammensetzung verwendeten kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffe sollten während der Herstellung der Zusammensetzung in flüssiger Form vorliegen. Demgemäß eignen sich alle kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffe, die in flüssigem Zustand vermischt werden können. Im allgemeinen wird eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit verwendet, die nicht leicht bei der umgebenden Lagertemperatur verdampft. Infolgedessen werden normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffe bevorzugt. Als eine weitere Vorsichtsmaßnahme werden Kohlenwasserstoffe verwendet, deren Flammpunkt über etwa 37,8° C liegt. Das als Brennstoff in den Richtlinien des US. Department of Commerce, Commercial Standard CS 12-48, definierte Brennstofföl Nr. 2 genügt diesen Ansprüchen und dient als bevorzugter Bestandteil. Es besitzt einen Flammpunkt von über 37,8° C und einen 90%-Destillationspunkt von 357° C. Die maximale Saybolt-Universal-Viskosität bei 37,8° C beträgt 125 Sekunden.

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Der kohlenwasserstoffhaltige flüssige Brennstoff 0,127 mm, und die Umlaufgeschwindigkeit der Walkann beliebige chemische Zusammensetzung besitzen, zen betrug 30 U/min.

d. h. paraffinisch, olefinisch, naphthenisch, aroma- Ein Teil des zerbrochenen Produkts wurde in ein

tisch, gesättigt oder ungesättigt sein, solange er haupt- Papprohr von 25,4 mm Durchmesser und 180 cm

sächlich die Elemente Wasserstoff und Kohlenstoff 5 Länge eingebracht und mit Hilfe eines Zündhütchens

enthält, die als den · beim Abbau des Ammonium- Nr. 6 zur Detonation gebracht. Dies zeigt, daß selbst

nitrats durch Explosion frei werdenden Sauerstoff in einer Röhre von geringem Durchmesser eine Ex-

aufnehmender Brennstoff dienen. Darüber hinaus plosion stattfindet,

kann der Brennstoff in geringen Mengen noch wei- Beispiel 2
tere Elemente enthalten, solange er als Bestandteil io

für die Herstellung des erfindungsgemäßen Spreng- Bei einem anderen Versuch wurde in harten Bostoffs in zufriedenstellender Weise verwendet werden den durch bodenparalleles Eintreiben eines Metallkann. Bei Atmosphärentemperatur stark viskose stabs von 19 mm Stärke und 180 cm Länge eine Kohlenwasserstoffe können zwecks Erhöhung ihrer offene Rinne von 19 mm Breite und 360 cm Länge Flüssigkeit erwärmt werden, um die Herstellung der 15 hergestellt, mit dem oben beschriebenen Sprengstoff Zusammensetzungen zu erleichtern. gefüllt und mit Hilfe eines Zündhütchens Nr. 6 ge-

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Spreng- zündet. Hieraus ergibt sich, daß die Empfindlichkeit

stoff-Zusammensetzung werden zunächst die festen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht

Ammoniumnitrattröpfchen innig mit dem Kohlen- davon abhängt, daß sie in einen festen Behälter ein-

wasserstoff vermischt, wofür beispielsweise ein Stab- 20 gebracht wird.

walzwerk, ein chargenweise beschickter Taumel- _; Proben zu 5 g bzw. 10 g der zerkleinerten Zusam-

mischer, ein Milchschläger oder eine sonstige mit ge- mensetzung wurden auf einem I-Träger abgelegt und

ringer Energie betriebene Mischeinrichtung verwen- mit einem 5-kg-Schmiedehammer geschlagen. Die

det werden kann. Es ist sogar möglich, die Bestand- Sprengstoff-Zusammensetzung detonierte nicht, was

teile chargenweise mit Hilfe einer Schaufel zu ver- 25 die Unempfindlichkeit des Sprengstoffs gegen Stöße

mischen. Das Mischen dient hauptsächlich zur gleich- beweist.

mäßigen Verteilung des verflüssigbaren Kohlenwas- Beispiel 3
serstoffs über die Ammoniumnitratteilchen zwecks

Hervorbringung eines aus Einzelpartikeln bestehen- Eine Sprengstoff-Zusammensetzung (Sprengstoff A)

den Produkts. 30 wurde wie folgt hergestellt: Ammoniumnitrat wurde

Das sich aus Teilchen zusammensetzende Ammo- so lange einer Walzbehandlung unterworfen, bis niumnitrat-Brennstofföl-Gemisch wird dann zerklei- praktisch der gleiche Zerkleinerungsgrad wie beim nert. Hierzu wird vorzugsweise ein mit glatten Wal- Erfindungsgegenstand erzielt worden war. Das auf zen bestücktes Walzenbrechwerk verwendet, das eine diese Weise erhaltene gewalzte, zerkleinerte Ammo-Kompressionskraft auf das Gemisch ausübt und die- 35 niumnitrat wurde mit Öl bis zur Homogenität verses dabei zerkleinert. Das Walzenbrechwerk dient mischt. Weiterhin wurde nach dem erfindungsgemäzum Zerbrechen der Ammoniumnitratteilchen und ßen Verfahren eine zweite Sprengstoff-Zusammenzur wahlweisen Neuverteilung des Brennstofföls über Setzung (Sprengstoff B) hergestellt, und beide Sprengdie zerbrochenen Teilchen. Diese wahlweise Neuver- stoffe wurden miteinander bezüglich ihrer Schlagteilung ist notwendig, da gefunden wurde, daß die 40 empfindlichkeit und Detonationssensibilität verkleineren Teilchen weniger Öl enthalten, aber dafür glichen. Hierbei ergab sich folgendes:
empfindlicher sind, während die größeren Teilchen

mehr Öl enthalten, weniger empfindlich sind, jedoch a) Untersuchungen in der offenen Rinne

mehr Explosionskraft besitzen. „ _ .

Die Empfindlichkeit des die Walzen verlassenden 45 ⁵^¹¹S^{81011 A:}

Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Gemisch ist derart, Versagte bei Verwendung eines Zündhütchens

daß es durch ein Zündhütchen Nr. 6 zur Explosion Nr. 6.

gebracht werden kann, doch ist hierfür keine feste Sprengstoff B:

Zündladung erforderlich. Auf der anderen Seite läßt Detonierte bei Verwendung eines Zündhütchens

sich die erfindungsgemäße Sprengstoff-Zusammen- 50 ^₁ g
setzung nicht durch Hammerschlag zur Explosion

bringen, so daß sie gegen Aufschlag unempfindlich ist Der Sprengstoff A besitzt also eine geringere De-

und dadurch eine große Sicherheit gegen zufällige tonationssensibilität als der Sprengstoff B, da er im

Detonation bietet. Gegensatz zu letzterem bei Verwendung eines Zünd-

Die folgenden Beispiele sollen zur Erläuterung des 55 hütchens Nr. 6 versagte. Mit anderen Worten zeich-

erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. net sich also der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sprengstoff durch eine höhere

Beispiel 1 Detonationssensibilität aus.

In einem umlaufenden Milchschläger wurden 60 ^b) Fallriammerprobe
2,27 kg handelsübliches Brennstofföl Nr. 2 zu 45,3 kg Proben beider Sprengstoffe wurden durch Standardfeste Ammoniumnitrattröpfchen solcher Größe, wie beaufschlagung mit einem Fallhammer auf ihre sie für Düngemittelzwecke verwendet wird, züge- Schlagempfindlichkeit untersucht. In keinem Fall ergeben. Der Schläger wurde 1 Minute lang in Betrieb folgte eine Detonation.

genommen und das hierbei erhaltene Gemisch in 65 Weitere Untersuchungen an der erfindungsgemä-

vier Chargen zu je etwa 11,7 kg durch ein mit glat- ßen Sprengstoff Zusammensetzung zeigten, daß diese

ten Walzen bestücktes Brechwerk hindurchgeleitet. im Vergleich zu anderen Ammoniumnitrat-Brenn-

Der gegenseitige Walzenabstand betrug etwa stofföl-Sprengstoffen lange Zeit hindurch stabil bleibt.

Die erfindungsgemäße Sprengstoff-Zusammensetzung ist zuverlässiger als andere Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Zusammensetzungen, spricht schneller auf den Zünder an und behält eine gesetzmäßig vorhersehbare Explosionsgeschwindigkeit. Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Sprengstoff-Zusammensetzung bleibt über längere Zeiten hinweg konstanter als die anderer Ammoniumnitrat - Brennstofföl - Zusammensetzungen und zeichnet sich demgemäß durch vergrößerte Lagerfähigkeit aus.

Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß das Hindurchleiten der ölüberzogenen Ammoniumnitrattröpfchen durch das mit glatten Walzen bestückte Brechwerk eine uneinheitliche Verteilung des Öls über die zerkleinerten Ammoniumnitratteilchen hervorbringt, was offenbar die eingangs aufgezählten gewünschten Eigenschaften des Sprengstoffs erhöht. Weitere Untersuchungen am erfindungsgemäßen Sprengstoff im Vergleich mit anderen Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Sprengstoffen zeigten, daß dieser über längere Zeiten hinweg stabil bleibt und eine zuverlässigere Sprengstoff-Zusammensetzung darstellt, deren Eigenschaften besser voraussagbar sind und die sicherer und billiger hergestellt werden kann.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Erhöhung der Detonationsempfindlichkeit und der Lagerfähigkeit einer im wesentlichen aus einem Gemisch aus Ammoniumnitratteilchen und einem kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen Brennstoff bestehenden Sprengstoff-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Hindurchleiten zwischen den Walzen eines Walzenbrechwerks verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Verdichten volumenmäßig verkleinerte Gemisch erneut mit flüssigem Brennstoff vermischt wird.

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