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Schlammartige, wäßrige Sprengmittelzubereitungen Bei der Schießarbeit
im Steinbruch und für den Abbau von Abraum beim Tagebau und taubem Gestein bei der
Untertagearbeit werden große Mengen an Sprengmitteln verwendet. Die Kosten für Sprenmittel
und Sprengarbeiten sind bei der Beurteilung von abbauwürdigen Vorkommen und bei
der Durchführung der Sprengarbeiten von großem Einfluß auf die Kostenbelastung des
abgebauten Materials. In der einschlägigen Industrie sind also die Bemühungen nach
billigen Substanzen für derartige Sprengmittelzubereitungen sehr intensiv, wobei
die verschiedenen Eigenschaften, z. B. Sicherheit, Sensitivität, Lagerfähigkeit,
Handhabung u. dgl., in Betracht zu ziehen sind. So wurde für diese Zwecke bereits
ein Sprengmittel bekannt, welches nach der USA.-Patentschrift 2 930 685 eine
schlammartige, wäßrige Zubereitung auf der Basis von Trinitrotoluol und Ammoniumnitrat
mit einem Zusatz eines gelierenden Mittels und von Metallnitraten ist. Es sind auch
bereits verschiedene schlammartige, wäßrige Sprengmittelzubereitungen auf der Basis
von Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Trinitrotoluol und einem anorganischen Brennstoff
bekanntgeworden, wobei als Brennstoff Aluminium, Magnesium, Bor oder Ferrosilicium
angewandt wurden. Aus den kalorischen Werten der verschiedenen anorganischen Brennstoffe,
wie sie bisher angewandt wurden, ergibt sich, daß Ferrosilicium die günstigsten
Ergebnisse hinsichtlich entwickelterEnergie Q und Sprengkraft aufweisen würde.
Bekanntlich ist jedoch Ferrosilicium ein relativ kostspieliges Material.
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Die Erfindung betrifft nun eine schlammartige, wäßrige Sprengmittelzubereitung
auf der Basis von Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Trinitrotoluol, anorganischem Brennstoff
und Wasser in bekannten Mengenverhältnissen und ist dadurch gekennzeichnet, daß
sie als Brennstoff etwa 10 bis 30 Gewichtsprozent, besonders
18 bis 22 Gewichtsprozent, Ferrophosphor bei einem Gehalt von etwa 20 bis
30, besonders 25 bis 28%, Ammoniumnitrat, von etwa 10 bis
25, besonders 14 bis 161/o, Natriumnitrat, von etwa 20 bis 301/o, besonders
26 bis 28%, Trinitrotoluol, von 8 bis 201/o, besonders 10 bis 121/o,
Wasser und gegebenenfalls von etwa 0,5 bis 1,5% eines an sich bekannten Geliermittels
enthält. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß man in den schlammartigen
Sprengmittelzubereitungen bei Austausch der bekannten Brennstoffe durch Ferrophosphor
auch gegenüber Ferrosilicium sehr gute Energiewerte und Sprengkraft erhält, trotzdem
aus den theoretischen Berechnungen eigentlich mit viel schlechteren Werten zu rechnen
wäre. Zu beachten ist, dae Ferrophosphor wesentlich billiger als Ferrosilicium ist,
da es in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Phosphorherstellung anfällt und
hierfür keine nennenswerten Anwendungsgebiete bekanntgeworden sind. Der in den erfindungsgemäßen
Sprengmitteln enthaltene Ferrophosphor enthält im allgemeinen ungefähr
10 bis 75"/o" vorzugsweise ungefähr 20 bis 60 Gewichtsprozent Phosphor,
er ist feinteilig, insbesondere mit einer Korngröße < 0,297 mm, speziell
< 0,149 mm. Die Korngröße der anderen Komponenten der erfindungsgemäßen
Sprengmittel, also Trinitrotoluol, Ammoniumnitrat und Natriumnitrat, sind nicht
besonders kritisch. Im allgemeinen wendet man für Trinitrotoluol eine Korngröße
von 6,73 mm und darunter an. Ammoniumnitrat und Natriumnitrat weisen im allgemeinen
eine Korngröße < 0, 84 mm auf.
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Um das Absetzen der Komponenten in den erfindungsgemäßen, schlammartigen
Sprengmitteln zu verhindern, was besonders bei der Anwendung dieser Zubereitungen
im Bohrloch in Gegenwart von reinem Wasser von Bedeutung ist, enthalten die Gemische
vorzugsweise bis zu 1011/o, gewöhnlich 0,5
bis 1,5 Gewichtsprozent
eines Geliermittels, bezogen auf das Gewicht der Mischung, in Form von beispielsweise
Guargummi, Galactomannane wie Johannesbrotmehl, Weizenmehl, Getreideprodukte, vorgelierte
Stärkeprodukte
und deren Gemische. Weitere Zusätze, wie sie üblicherweise für Sprengmittel angewandt
werden, können ebenfalls in geringen Mengen vorliegen, wie z. B. Pentaerythrittetranitrat,
Dinitrotoluol und Schweröle.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen, schlammartigen Sprengmittel
erfolgt durch Vermischen der Komponenten zu einem homogenen Schlamm. Für optimale
Sprengwirkung ist es zweckmäßig, daß die wäßrige Phase einen möglichst hohen Anteil
an Ammoniumnitrat aufweist, also im wesentlichen gesättigt ist. So hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, zuerst Wasser und Ammoniumnitrat vorzumischen, um eine möglichst
konzentrierte, vorzugsweise gesättigte Mischung zu erhalten, worauffiin die übrigen
Substanzen untergemischt werden. Die so erhaltenen schlammartigen Sprengmittelzubereitungen
werden dann in Behälter, wie z. B. in Polyäthylensäcke oder Säcke aus anderen Kunststoffmaterial,
abgepackt und gelagert. Aus diesen Behältern erfolgt dann direkt die Füllung der
Bohrlöcher.
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Die erfindungsgemäßen, schlammartigen Sprengmittelzubereitungen zeichnen
sich durch eine besonders hohe spezifische Sprengkraft je Volumeinheit des
Bohrloches aus. Sie lassen sich leicht herstellen und bestehen aus im Handel leicht
erhältlichen Stoffen. Sie lassen sich unter den verschiedensten Bedingungen für
die Sprengarbeiten anwenden, so z. B. sowohl in feuchten als auch in trockenen Bohrlöchern.
Sie haben hervorragende Lagerbeständigkeit, lassen sich leicht handhaben, laden
und zünden, wie dies allgemein üblich ist.
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Im folgenden Beispiel wird die Erfindung näher erläutert; die Teile
und Prozente sind, wenn nicht anders angegeben, gewichtsmäßig.
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Beispiel 10 Teile körniges Ammoniumnitrat und 15 Teile
Natriumnitrat, beide mit einer Korngröße unter etwa 0,84 mm, wurden mit 27,5 Teilen
einer 60%igen wäßrigen Lösung von Ammoniumnitrat, welche 0,5 Teile Guargummi
enthielt, gemischt. Zu der Mischung wurden 20 Teile Ferrophosphor (Fe- P
=
50: 50, Korngröße < 0,149 mm) und 27 Teile
Trinitrotoluol in Form von Granulat oder Flocken einer Korngröße < 6,73
mm hinzugefügt und 2 Minuten lang gemischt. Der dickflüssige Schlamm wurde bei
15,5 bis 18,30 C in zylindrische Polyäthylensäcke (Stärke
0,203 mm, EN mm Durchmesser, 736,6 mm Höhe) gegossen.
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Die Zubereitung hatte folgende Zusammensetzung: Ammoniumnitrat
...... 26,5 Gewichtsprozent Wasser ................ 11,0 Gewichtsprozent
Trinitrotoluol .......... 27,0 Gewichtsprozent Natriunmitrat ..........
15,0 Gewichtsprozent Ferrophosphor ......... 20,0 Gewichtsprozent Guargununi
........... 0,5 Gewichtsprozent Die Dichte betrug 1,7 g7cm3, Tritonwert
9,8 äquivalent einer spezifischen Sprengkraft von 16,6. Tritonwert
ist die Anzahl der Gramm Trinitrotoluol, welche erforderlich ist für denselben Rückstoßwinkel
eines standardisierten ballistischen Mörsers entsprechend 10 g des zu prüfenden
Sprengmittels.
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Zum Vergleich wurde wie oben eine Masse hergestellt, mit Ausnahme,
daß an Stelle von Ferrophosphor eine Mischung von Ammoniumnitrat und Natriumnitrat
mit ausgeglichener Sauerstoffbilanz verwendet wurde.
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Die Vergleichsmasse hatte folgende Zusammensetzung: Ammoniumnitrat
...... 34 0 Gewichtsprozent Wasser ................ 15:0 Gewichtsprozent
Trinitrotoluol .......... 25,0 Gewichtsprozent Natriumnitrat ..........
25,0 Gewichtsprozent Guargummi ........... 1,0 Gewichtsprozent Die Dichte
der Masse war 1,4 g/cm3, sie hatte einen Tritonwert von 9,2, äquivalent einer
spezifischen Sprengkraft von 12,8.
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Bei Betriebsversuchen wurde eine Zunahme der Ladedichte,
d. h. Kilogramm Sprengstoff je Meter Bohrloch, von ungefähr 21,5%
mit der erfindungsgemäßen Zubereitung gegenüber der Vergleichsmasse festgestellt.
Da der Tritonwert der erfindungsgemäßen Zubereitung den der Vergleichsmasse übertraf,
ist infolge höherer möglicher Ladungsdichte ein größerer Abstand der Bohrlöcher
gegeben. Bei allen Versuchen mit der erfindungsgemäßen Zubereitung war der Abbruch
sehr gut und besser als mit der Vergleichsmischung.