DE1187166B - Ammoniumnitrathaltige Sprengstoffe oder Treibmittel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -05^¥^ PATENTAMT Int. Cl.:

C06b

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 78 c-17

1 187 166
N19697VIb/78c
7. März 1961
11. Februar 1965

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des Gegenstandes des Patentes 1111 079.

Ammoniumnitrat und andere anorganische Nitrate bilden Bestandteile einer Mehrzahl pulverförmiger und plastischer Sprengstoffe und Treibmittel. Ammoniumnitrat besitzt die Tendenz, Feuchtigkeit zu absorbieren und Klumpen zu bilden. Sprengstoffzusammensetzungen, welche hauptsächlich Ammoniumnitrat enthalten, erstarren deshalb oft beim Lagern und sind dadurch schwierig zu handhaben, z. B. beim Einführen von Sprengkapseln und beim Füllen von Bohrlöchern. Diese Tendenz verursacht auch Schwierigkeiten bei der fabrikmäßigen Herstellung der Sprengstoffe und deren Zubereitung am Schießplatz.

Man hat versucht, diese Tendenz des Ammoniumnitrats zu beseitigen, und zwar dadurch, daß man die Kristalle mit Wachs, Trotyl oder Paraffin überzogen hat oder durch einen Zusatz pulvriger Substanzen, wie Holzmehl, die die Salzkörner in einem gewissen Ausmaß voneinander getrennt halten. Befriedigender Schutz gegen das Zusammenbacken wird damit aber nicht erzielt. Solche Zusätze zu dem Ammoniumnitrat schränken außerdem auch den Bereich der Zusammensetzung, der bei der Herstellung von ammoniumnitrathaltigen Sprengstoffen in Frage kommen kann, ein.

Im Patent 1111079 wurde vorgeschlagen, die obenerwähnte Tendenz des Ammoniumnitrats dadurch zu beseitigen, daß die Sprengstoffe oder Treibmittel als Bestandteil Nitrat enthalten oder aus einem Nitrat hergestellt sind, das mit 0,001 bis 1,5 g Alkylamin mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe pro 100 g Nitrat behandelt wurde.

Alkylamine sind sehr wirksam, und sowohl primäre als auch sekundäre Amine sind hinreichend basisch, um das Ammoniak vom Ammoniumnitrat verdrängen zu können. Auch Amine, bei denen die Aminogruppe an einen Benzolring gebunden ist, können gegebenenfalls Verwendung finden.

Es wurde nun jedoch gefunden, daß Guanidin- und Hydrazinverbindungen mit wenigstens einer hydrophoben Gruppe, die aus einer Kohlenwasserstoffkette mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen besteht oder ihr entspricht, besonders günstig auf das Ammoniumnitrat einwirken, ohne daß sich dabei Ammoniak entwickelt. Die beiden genannten Arten von Verbindungen geben gute Möglichkeiten, die übrigen in die Schutzgruppe einbezogenen Gruppen zu variieren. Mit Hilfe dieser Verbindungen kann man auch die Abschrägung der hydrophoben Gruppe im Verhältnis zu der Oberfläche des Ammöniumnitrats variieren.

Ammoniumnitrathaltige Sprengstoffe oder
Treibmittel

Zusatz zum Patent: 1111 079

Anmelder:

Nitroglycerin Aktiebolaget, Gyttorp (Schweden)

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 2

Als Erfinder benannt:

Bertil Petrus Enoksson, Gyttorp (Schweden) -

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung Sprengstoffe oder Treibmittel nach Patent 1111 079 mit einem Gehalt an Ammonnitrat, das mit 0,001 bis 1,5 g Alkylamiri mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe pro 100 g Nitrat behandelt wurde, wobei das der Behandlung des Ammonnitrats dienende Alkylamin eine Guanidin- oder Hydrazinverbindung mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe ist.

Die beste Wirkung erzielt man, wenn der Zusatz zu bereits kristallisiertem Ammoniumnitrat geschieht, welches eine Temperatur hat, die höher liegt als der Schmelzpunkt des Zusatzes, und wenn das Salz unter Umrühren abkühlen gelassen wird. Der Zusatz kann jedoch auch einer Lösung oder Schmelze aus Ammoniumnitrat vor oder während des Kristallisationsprozesses zugeführt werden. Man kann auch den Zusatz in Form einer Lösung oder als ein Salz hinzugeben oder sie zugleich mit dem Ammoniumnitrat herstellen, oder man kann erst einen kleineren Teil des Salzes mit dem Zusatz versetzen und diese Portion dann mit der übrigen Menge des Ammoniumnitrats vermischen.

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Ein Mindestgehalt von 1 mg auf 100 g Ammoniumnitrat ist zweckmäßig, um das gewünschte Resultat zu erreichen. Höhere Gehalte als 0,5 g auf 100 g Ammoniumnitrat können zwar angewandt werden, aber sie verbessern die Qualität nicht.

Das so behandelte Ammoniumnitrat erleichtert die Herstellung pulvriger ammoniumnitrathaltiger Sprengstoffe, wodurch die fertigen Sprengstoffe höhere Dichte und bessere Fließbarkeit haben. Deren Tendenz* Wasser anzuziehen, wird geringer, und die Tendenz, zu erhärten, wird beträchtlich reduziert. Sprengstoffe nach der Erfindung sind also leichter zu handhaben. Ihre Lagerfähigkeit ist verbessert, und man erzielt mit ihnen ein besseres Ausfüllen des Bohrloches und somit ein besseres Ergebnis bei der Anwendung.

Wenn, die neuen, Zusätze bei plastischen Sprengstoffen verwendet werden, setzen sie die plastische Viskosität und Fließgrenze der Gemische herab, wodurch der Effektaufwand beim Kneten kleiner wird und das Gemisch bei geringerem Druck oder höherer Geschwindigkeit ausgepreßt werden kann. Gleichzeitig kann der maximale Gehalt fester Substanzen in dem Gemisch gesteigert werden.

Die sogenannten plastischen Ammoniumnitrat-Sprengstoffe bestehen aus kristallisiertem Ammoniumnitrat, das in einer Flüssigkeit, einer viskosen Lösung oder einer Gelphase suspendiert ist. Um bei der Delgpatk» den,.Sauerstoff, der vom Ammoniumnitrat atigegeben wird, aufzunehmen, setzt man verschiedene brennbare Bestandteile zu, wie Holzmehl, Aluminium, Nitrokohlenwasserstoffe usw. Das Medium, in dem das Ammoniumnitrat suspendiert wird, ist im allgemeinen eine Explosivmischung, z.B. Cellulosenitrat in Glycerinnitrat und Äthylenglykoldinitrat, kann aber aiich eine nicht explosive Mischung Sein, wie z. B: Cellulosenitrat in Nitrobenzol. Wenn man die Zusammensetzung der Mischung so wählt, daß sie rasch verbrennt, aber nicht detoniert, erhält man ein Treibmittel: Das¹ Ammoniumnitrat kann ganz oder zum Teil durch andere sauerstoff- ,, baltige Verbindungen, wie Natriumnitrat, ersetzt werden.

Bei der Herstellung plastischer Ammoniumnitratmischungen werden die Bestandteile miteinander geknetet IDas homogene Produkt kann direkt verwentfet werden. Es wird aber im allgemeinen durch eine Düse ausgepreßt und mit einer Hülle versehen oder in einen geeigneten Behälter «ingeführt. Es ist technisch am geeignetsten, die Behandlung des Ammoniomnitrats vor dem Verteilen in die viskose Phase vorzunehmen, wodurch das Ammoniumnitrat besser gehandhabt und gleichmäßiger verteilt werden kann. Das gewünschte Resultat kann man aber auch dadurch erzielen, daß dar plastischen Mischung die Stickstoffverbindung zugesetzt wird.

Will man eine wesentliche Herabsetzung der Viskosität und der Flieögrenze erzielen, sollten solche Zusätze gewählt werden, die an das Ammoniumnitrat gut gebunden werden können und deren hydrophobe Gruppe von der Kristalloberfläche womöglich gerade aufrecht steht Zusätze, deren hydrophobe Gruppe mehr parallel mit der Kristallober-Säche verläuft, ergeben besseren Schutz gegen Wasser und eine auffallende wasserabstoßende Wirkung. Ein solcher Zusetz istz. B. Monostearinhydrazin. Bei plastischen Mischungen erreicht man mit diesen wenig in Hinsicht auf die Preßbarkeit, sie geben dagegen, auch in diesem Fall dem Produkt, verbesserte Lagerfähigkeit.

Beispiel 1

100 g kristallisiertes Ammoniumnitrat werden bei + 100° C mit 0,1 g Monooctadecylhydrazin versetzt. Wenn die Temperatur des Salzes auf +'25° C gesunken ist, werden 6 g Nitroglykol, 4 g Holzmehl und 4 g Aluminiumpulver zugesetzt. Der erhaltene Sprengstoff hat gute Lagerungsfähigkeit sowohl in Hinsicht auf die Fließbarkeit als auch auf die sprengtechnischen Eigenschaften.

Beispiel 2

Eine Anzahl von Mustern mit 100 g kristallisiertem Ammoniumnitrat wird zubereitet. Mit Ausnahme eines Vergleichsmusters wird jedes dieser Muster mit 0,05 g der in der folgenden Tabelle angeführten Zusätze versetzt.

Dynamite der Zusammensetzung 61,7 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat,

1,3 Gewichtsprozent Cellulosenitrat, 32,5 Gewichtsprozent Glycerintrinitrat—Äthylen-

glykoldinitrat (1:1), 0,9 Gewichtsprozent Trinitrotoluol, 3,5 Gewichtsprozent Mononitrotoluol und 0,1 Gewichtsprozent Calciumcarbonat

werden zubereitet, wobei man die verschiedenen Ammoniumnitratmuster anwendet. Die Preßbarkeit wird in einer Modellpresse mit der Scherungsgeschwindigkeit 2,3 see¹ bestimmt und ist in der folgenden Tabelle als die gemessene Scherungskfaft angegeben. ,

Zusatz

Kein Zusatz -.-....

Octadecylhydrazin _;

Octadecylsäurehydrazid

Octadecylguanidin

Octadecoylcarbamylguanidin

Octadecylamid

Ν,Ν'-Bisallylthiocarbamylhydrazin 3-Hydroxy-2-naphthhydrazid

Scherungskraft mdyn/cm^-lO*

5,5

4,1.

8,7

Beispiel 3

100 g der obigen Dynamite werden mit 4 g Mononitrotoluol versetzt, und nachdem sie gut durchgeknetet sind, wird die Preßbarkeit der so erhaltenen Dynamite bestimmt. Das Resultat ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich, wo die Scherungskraft bei einer Scherungsgeschwindigkeit von 2,3 see"¹ gemessen ist.

Zusatz

Kein Zusatz

Octadecylhydrazin

Octadecylsäurehydrazid

Octadecylguanidin

Octadecoylcarbamylguanidin ......

Octadecylamid

Ν,Ν'-Bisallylthiocarbamylhydrazin 3-Hydroxy-2-naphthhydrazid

Scherungskraft indyn/cm'-lO⁴

10 2,6 2,8 2,7 5,1 5,1 4,1

Die aus behandeltem Ammoniumnitrat hergestellten Sprengstoffe hatten bessere Lagerungseigenschaften als entsprechende Sprengstoffe aus unbehandeltem Ammoniumnitrat.

5 Beispiel 4

Muster wurden aus pulverförmigem Ammoniumnitrat hergestellt, wovon jedes bei + 80° C mit 1 g der unten angegebenen Chemikalien pro 1 kg Ammoniumnitrat versetzt wurde. Aus den so behandelten Mustern wurde Dynamit nach folgendem Rezept hergestellt:

61,7 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat,

1.3 Gewichtsprozent Cellulosenitrat, 16,3 Gewichtsprozent Glycerintrinitrat, 16,2 Gewichtsprozent Äthylenglykoldinitrat,

4.4 Gewichtsprozent Mononitrotoluol, 0,1 Gewichtsprozent Calciumcarbonat.

Die Preßbarkeit der Dynamitproben wurde, wie im Beispiel 2 angegeben, bei einer Scherungsgeschwindigkeit von 2,3 see"¹ bestimmt und in der folgenden Tabelle als die gemessene Scherungskraft angegeben:

25

Zusatz

Kein Zusatz

Heptadecylaminotriazol ..

Heptadecylamino-heptadecylguanamin

Scherungskraft

in dyn/cm² · 10⁴

nach nach

3stündiger 3tägiger

Lagerung j Lagerung

unpreßbar unpreßbar

5,2 j 6,2

Sprengstoff nach dem Rezept

94,5 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat und
5,5 Gewichtsprozent Dieselöl

wurde aus den verschiedenen Mustern hergestellt. Die Wasserbeständigkeit wurde gemessen, und zwar durch Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit (Stromleitung) einer Wasserphase in Kontakt mit dem Sprengstoff.

Aus der folgenden Tabelle sind die relativen Werte der Leitfähigkeit ersichtlich im Verhältnis zu der Leitfähigkeit der Probe, die 1 °/o Stearinamin enthält, deren Leitfähigkeit mit der Ziffer 1 angegeben ist.

Zusatz

Stearinamin

Stearoylkarbamylguanidin

Heptadecylaminotriazol

Relative Leitfähigkeit nach
2 Minuten! 4 Minuten|8 Minuten

1,0

0,7 0,2

2,1

0,8
0,6

4,5

0,9
1,8

3,5

35

3,7

Beispiel 5

Gleiche Mengen pulverförmigen Ammoniumnitrats wurden bei +80° C je mit 0,1% (Gewichtsprozent) eines der unten angeführten Präparate versetzt.

Bei den zwei ersten Mustern erzielte man diese Resultate nach 2stündiger Lagerung des Sprengstoffs bei +50° C, während bei dem letztgenannten Muster die obigen Werte ohne Homogenisierung in Wärme erzielt worden sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sprengstoffe oder Treibmittel nach Patent 1111 079 mit einem Gehalt an Ammonnitrat, das mit 0,001 bis 1,5 g Alkylamin mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe pro 100g Nitrat behandelt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß das der Behandlung des Ammonnitrats dienende Alkylamin eine Guanidin- oder Hydrazinverbindung mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe ist.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1111079.

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