DE1219835B

DE1219835B - Gegen elektrostatische Aufladung widerstandsfaehiges Ammonnitrat-Brennstoffoel-Sprenggemisch

Info

Publication number: DE1219835B
Application number: DEC33038A
Authority: DE
Inventors: Errol Linton Falconer; George Whitlock Graham; Robert Franklin Knott
Original assignee: Canadian Industries Ltd
Current assignee: PPG Architectural Coatings Canada Inc
Priority date: 1963-06-04
Filing date: 1964-06-03
Publication date: 1966-06-23
Also published as: CH462688A; FR1397757A; ES300604A1; GB953246A; GB1001216A; MY6600045A; US3281292A

Description

B U N D E S R E P "ü B LIK D E U T S C 11L Ai N D

■D-EXJTS'CliES

lnt CL:

C06b

PATENTAMT

SCHRIFT 1219 835 Deutsche Kl.: 78 c -17

Nummer: 1219 835

Aktenzeichen: C 33038 VI b/78 c

Anmeldetag: 3. Juni 1964

Auslegetag: 23. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Sprengstoffe, welche Ammoniumnitrat und einem Brennstoff oder Sensibilisator enthalten und welche gegenüber der Entwicklung von elektrostatischen Ladungen widerstandsfähig sind.

Sprengstoffe, welche aus Ammoniumnitrat und ölartigen Brennstoffen vom Brennstofföltyp bestehen, sind im Handel im allgemeinen als »Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Sprengstoffe« oder einfach als »An/FO-Sprengstoffe« bekannt. Solche AN/FO-Sprengstoffe, welche als zusätzlichen Brennstoff oder Sensibilisator teilchenförmiges Aluminium oder Magnesium oder eine Legierung derselben enthalten, werden im allgemeinen als »AN/FO-Metall-Sprengstoffe« bezeichnet. Diese Sprengstoffe finden gegenwärtig sowohl in der Bau- als auch in der Montanindustrie weite Verwendung.

Ursprünglich wurden diese Sprengstofftypen bei Sprengungen auf der Erdoberfläche verwendet, wie z. B. beim Gesteinsabbau, im Tagebau u. ä., aber sie wurden jetzt auch im Untertagebau eingeführt. Diese Anwendungsart machte neue Verfahren zum Laden der Bohrlöcher mit Sprengstoffen notwendig. Bei Sprengungen auf der Erdoberfläche handelt es sich bei den Bohrlöchern normalerweise um vertikale Löcher mit großem Durchmesser, in welche die Sprengstoffe durch Verfahren mit Ausnutzung der Schwerkraft eingeführt werden können, wogegen die im Untertagebau verwendeten Bohrlöcher horizontal oder auch in die Decke des Arbeitsraumes getrieben sein können. Wegen der körnigen und frei fließenden Beschaffenheit der AN/FO- und AN/FQ-Metall-Sprengstoffen wurde es nötig, Vorrichtungen zum Hineindrücken der Sprengstoffe in die Bohrlöcher zu entwickeln.

Eine Vorrichtung, die zur Zeit allgemein für diesen Zweck verwendet wird, ist eine pneumatisch angetriebene Einführvorrichtung, welche die AN/FQ- oder AN/FO-Metall-Gemische in die Bohrlöcher vermittels einer Röhre oder eines Schlauches einbringt. Wenn der Sprengstoff die Einführvorrichtung und den Schlauch passiert, entwickeln sich jedoch große elektrostatische Ladungen. Diese elektrostatischen Ladungen wurden gemessen, und bei im Laboratorium nachgeahmten Bohrlochladebedingungen wurden Ladungen über 20 000 Volt gemessen. Diese statische Elektrizität verursacht bei den Personen, welche die Ladungseinführvorrichtung bedienen, ein Unbehagen und stellt an Stellen, an denen Sprengstoffe anwesend sind, eine dauernde Gefahr dar. Solche. Aufladungen können elektrische Sprengkapseln vorzeitig zur Detonation bringen. Weiterhin haben sie gezeigt, daß sie Gegen elektrostatische Aufladung
widerstandsfähiges Ammonnitrat-Brennstofföl-Sprenggernisch

Anmelder:

Canadian Industries Limited,

Montreal (Kanada)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Patentanwalt,
München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:
Errol Linton Falconer, St. Hilaire;
George Whitlock Graham, Beloeil Station;
Robert Franklin Knott, St. Hilaire (Kanada)

Beanspruchte Priorität:

Kanada vom 4, Juni 1963 (877 190)

längs eines gewöhnlichen Sicherheitszünders geleitet werden können und eine ausreichende Intensität aufweisen, um eine gewöhnlich daran befestigte Sprengkapsel zur Detonation zu bringen.

Die Verwendung oder Gegenwart von elektrischen Sprengkapseln an Stellen, an denen AN/FO- oder AN/FO-Metall-Sprengstoffe verwendet werden, wurde streng mißbilligt und in der Tat in vielen Fällen von Rechts wegen verboten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen sensibilisierten Ammoniumnitratsprengstoff zu schaffen, welcher gegenüber der Entwicklung von elektrostatischen Ladungen widerstandsfähig ist. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen sensibilisierten Ammoniumnitratsprengstoff zu schaffen, welcher bei Verwendung in einer pneumatischen Bohrlochlademaschine keine gefährlichen' elektrostatischen Ladungen entwickelt.

So wird gemäß der Erfindung ein gegen elektrostatische Aufladung widerstandsfähiges Ammonnitrat-Brennstofföl-Sprenggemisch, gegebenenfalls mit Zusätzen von Natriumnitrat und/oder einer teilchenförmigen metallischen Brennstoffkomponente vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Sprenggemisch ein Zusatz von 0,1 bis 5 Gewichts-

609 580/135

prozent eines ein langkettiges Alkylradikal aufweisenden quaternären Ammoniumsälzes, eines'langkeflgen Alkylpyridiniumsalzes, eines Polyoxyäthylenonylphenols oder Polyoxyäthylendinonylphenols oder eines Polyoxyäthylensorbitanmonoester einer langkettigen aliphatischen Säure'beigemischt Μ.· ^:ίίϊ'ί

Der Ammoniumnitratbestandteil weist gewöhnlich die Form von Körpern auf, aber andere physikalische Formen, welche zur'Äüfnalime des öiartfgeii^TJB:rennstoffes fähig sind, sind ebenfalls geeignet¹ Er "kann durch kleine Mengen von Stoffen modifiziert sein, welche das Zusammenballen verhindernde oder wasserbeständige Eigenschaften verleihen. Beispiele für solche Stoffe sind: Kieselgur, Kolinit, das Natriumsalz eines Gemisches von Methyl- und Dimethylnaphthalinsulfonsäuren und Calciumstearat. Das AmmoniuninTträt'iSt'-^^-zweekmäßigefweise in einer Konzentration-von-60 bis 98Gewichtsprozent, bezogen auf die Zusammensetzung — anwesend. Es ist in einigen Fällen vorteilhaft,'" einen'"Teil des Ammoniumnitrats in zweckmäßiger Weise bis zu 35°/o durch Natriumnitrat.zu ersetzen. . -

Der ölartige Brennstoffbestandteil des Sprengstoffs ist vorzugsweise Dieselöl oder BrenriStöfföl^aber andere geeignete Brennstoffe können ebenfalls verwendet werden, wie z. B, niedtigsehmelzende..;EfdQlfette und -wachse und insbesondere nitrierte Derivate von Benzol, Toluol, Xylol und Naphthalin. Bei Erdölkohlenwasse'rstoffen· ergibt sich eine maximale Sprengwirkung bei Mengen von-2: bis 20 Gewichtsprozent^ Brennstoff, bezogen auf die ZusammensetzungT " ""' " * """" "~"""~

Der teilchenförmige metaÜKcheBrennstoffbestandteil, welcher gegebenenfalls anwese'nd-sein Tcann, ist vorzugsweise Aluminium oder>eine Aluminiumlegierung, ,-aber Magesjum, Magnesiumlegierungen., Silicium, Ferr'ösiliciürn und" Bor "können ebenfalls verwendet werden, obwohl die letzteren sich vom Standpunkt der Herstellung üiid Sicfierheit als teurer, weniger wirksam* 'oder''schwieriger äözüwen'dfen¹ erweisen-können-als-A-luminium-oder-Aluminiumlegierungen. Für den Fall, daß teilchenförmige Metalle verwendet werden, sollen'sie zweckmäßigerweise eine Teilchengröße- aufweisen, die sieh in einem Bereich zwischen feinem Staub zu einer Form bewegt,"die nicht gröber ist als diejenige, die durch ein Sieb der Maschenweite ί Ö Tyler hindurchgeht. Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung ist in zweckmäßiger Weise in einer Konzentration yonT bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die-Zusammensetzung/ volr-•handen. .,·"·-■■■ *'"".'.:

"Wie bereits angegeben, kann;, der antistatiseh machende Bestandteil der Zusammensetzung einer der folgenden Stoffe oder eine Kombination der folgenden Stoffe sein: - -

a) Quarfäre Ammoniumsalze, welche mindestens ein langkettiges Älkyiradikai aufweisen, d. h, ein •Alkylradikal mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen sowie analoge Pyridiniumsalze;

b). Polyoxyäthylennonylphenole der chemischen Formel- '..-;■_* , ." ". ,;- "" "".

V-(OCH₂CHa)₇₁OH

"'"'■ 'wobei der" Wert von η zwischen 3 und 9 vari-•ieren kann; " *' "·' ■' ■ ' ■ * :

c) Polyoxyäthylendinonylphenole der chemischen Formel

—(OCH₂CH₂)„OH

wobei der Wert von η zwischen 6 und 18 vari-• ; ieren _tkann,. ;

d) Polyoxyäthylensorbitanmonoester Von langkettigen aliphatischen Säuren, d. h. Ester, welche bei 25° C flüssig sind und welche sich von aliphatischen Säuren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ableiten.

Der antistatisch machende Bestandteil wird in einer. Konzentration, von 0,1, Jbis 5. Gewichtsprozent, bezogen auf die Zusammensetzung, Verwendet.-, Es ..wurde—überraschenderweise, festgestellt, daß

ao viele, .sogpnaimte'v'antistatische .Mittel,...-welche-normalerweise" in der Textil-, "Künststoffr. und-'ahderen Industrien ,-zur., -Verringerung der. statischen. Aufladung .. verwendet. werden,, "keine-'- wirksamen antisfäftsch. machenden ■ Bestandteile- in AN/FO^"ünd AN/BQ-Me.fallrSprengstdrleii sind.' ^vjiele dieser'. allgatnein ■bekannten antistatischen'Miftel' ergeben -keine oder nur eine geringe-Änderung der "Neigung"zur^Ef* zeugung; s,taüseherr '.,ElektriZitat'' beL.. ÄN/FQ- · ,'urid AN7FO^:MeialFrGemischeh„'·.. während . von anderen gefunden'; .wuräe,-.-daB Mp die" Stärke /von elektrostat^ scher Aufladung.in. auf pne.vjnatisGhöm Wege", einge,-brä'cjiten SprengstofEen -"sOgäf tsteigerri^lnsbesondefh wurde auch festgestellt', .daß die Verwendung von einigen, allgpmein bekannten antistatischen. Mitteln in

.diesen 'Sprengstoffehf befräcKtlich, zum "Zusammenballen- oder' Zusammenbacken der 5pr.engstörle"iünter normalen lagerungsbedingungen beiträgt,, so daß 'die

7. -Der.-erfihdüngsgernäße Sprengstoff wiM-in'zweckr mäßiger und.einfacher Weise? "durch: Dispergieren des antistatisch".machenden.". Mittels, in _:dem" ölartigen Brennstoff, uad ..Zugabe, dieser ^Dispersion'zum Ammoniumnitrat"Jiefgestellt,..welches miteinem'das Zusammenballen verhindernde -und/oder TieuchtigkeitsbeständigmaehendenMittelbeschichtetseinkann'. ' .Wenn.es erwünscht ist", als Sensibilisator zusätzlich zu dem olärtigen Brennstoff ein- teilchenförniiges -Leichfmetäll· -zu verwendeny. so korinen, das Ammoniumnitrat- und das Metall zuerst miteinander vermischt werden, wobei dann der ölartige Brennstoff nach der Dispergierung des .antistatisch machenden Mittels zugegeben wird. - ■ " '

Die. gegenüber "statischer Aufladungen widerstandsfähige" Sprengstoffzusämmensetzürig dieser Erftödung" kann in "Jeder geeigneten- Mischvorrichtung'stype hergestellt werden, welche entsprechend auf der Erde "befestigt" ist. "Der Mischer sollte vorzugsweise keine sieb schnell bewegenden Teile und eine Rommelwdrkun£'aufweisenündUas Material vöm'Bo'den des Mischers "nach "clem'Oberteil' heben, um eine innige Mischung "sicherzustellen. Pur diesen Zweck sind- die herkömmlichen Mischer vom Bahdtyp oder

vom' Typ mit rotierendem -Pflug geeignet. " :

'Wie 'bereits "erwähnt, haben diese Zusämm'enset-"zurigen weite Verwendung bei'solchen Sprengungen", bei denen "der ^S|>rängstoff' verrmtiel's einer 'Röhre oder* eines Schlauches iii""d*as Bohrloch· gedrückt wird, wodurch' die""Gefahr'"der'Entstehung elektfi-

scher Ladungen auf- dem Schlauch und dem Sprengstoff gegeben ist. Sie können offenbar in-sehr günstiger Weise in Untertagesprengungen verwendet werden, obwohl sie auch bei Sprengungen an der Erdoberfläche nützlich sind, da elektrische Ladungen auch entstehen können durch die Rommelwirkung der Zusammensetzungen beim Laden von-vertikal en Bohrlöchern mit Hilfe der Schwerkraft.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, aber "nicri't beschränkt. AQe Teile und Prozentgehalte sind in Gewicht ausgedrückt, sofern es nicht anderweitig angegeben ist.

Beispiel 1

Durch Mischen von 94 Teilen Ammoniumnitratkörnernomd 6 Teilen Dieselöl wurde eine Ammoniumnitrat-BTennstofföl-Sprengstoffzusammensetzung hergestellt. Aus; dieser Zusammensetzung wurde eine Reihe von Gemischen hergestellt, indem definierte Prozentgehalte der in Tabelle I angegebenen Stoffe zugegeben wurden. 1,36 kg eines jeden Gemisches wurden dann Mt Hilfe einer pneumatischen Einführvorrichtung in eine Glasrohre eingebracht, um trokkene Bohrlochbedingungen vorzutäuschen. Eine leitend"^-Sönde^ welche ■ durch· einen- Gummiverschluß am Ende der Röhre eingeführt war, wurde über ein empfindliches Meßgerät mit· der-Erde-verbunden, so daß· die statische -Elektrizität'von der Ladung durch dig Meßvorrichtung abfloß. Die-Ergebnisse sind in Tabelle!·aufgezeigte -.,·.-;»;..·.- , _: · . . .;

■<■'■. '.'.-■ TabelleL .......

Reihe-von Gemischen hergestellt. 1,36 kg eines jeden. Gemisches wurden dann mit Hilfe einer pneumatik sehen Einführvorrichtung' eingebracht, und der Pro-_v zentsatz an erzeugter Elektrizität wurde wie im Bei--S spiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. '.--.-.?.-■··■·-.■

■" : . ; Tabellen

Zusatz

1 ohne

2 0,1 % quartäres langkettiges Alkylammoniumsalz (Talg-trimethylammoniumchlorid)

3 0,1% langkettiges Alkylpyridiniumsalz (Cetylpyridiniumbromid)

4 0,1 % Polyoxyäthylennonylphenol
(Kondensat aus 1 Mol Nonylphenol
mit 4 Mol Äthylenoxyd)

5 0,1% Polyoxyäthylendinonylphenol
(Kondensat aus 1 Mol Dinonylphenol mit 9 Mol Äthylenoxyd) ..

6 0,1% Poly oxy äthylensorbitanmonoester von langkettigen aliphatischen
Säuren (Polyoxyäthylensorbitanmonolaurate)

Statische
Elektrizität

100%

3%
25%

33%
18%

16%

Der Prozentsatz statischer Elektrizität wurde auf der Basis von 100% für das Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Gemisch ohne Zusatz berechnet.

Beispiel 2

Durch Mischen von 87,1 Teilen Ammoniumnitratkörnern, 2,4 Teilen Dieselöl und 10,0 Teilen feinverteiltem Aluminiummetall (99 % Reinheit) wurde eine Ammoniumnitrat-Brennstoff öl - Aluminium- Sprengstoffzusammensetzung hergestellt. Aus dieser Zusammensetzung wurde durch Zugabe definierter Prozentgehalte der in Tabelle II angegebenen Stoffe eine

Zusatz

1 ohne

Statische
Elektrizität

100%

0,5% quartäres langkettiges Alkyl··
ammqniumsalz (Talg-trimethylammoniumehlorid) ...........;7.

0,5% Polyoxyäthylennonylphenol ·

Der Prozentsatz statischer Elektrizität wurde auf

zo der Basis von 100% für das Ämmoniumnitrat-Brennstofföl-Aluminium-Gemisch ohne Zusatz hergestellt.

as > Durchs Mischen -von- 62 Teilen- Ammoniumnitratkörnern, -20 Teilen Natriumnitrat, 10 Teilen -feinverteiltem, Aluminium -(99% Reinheit) und·.8 Teilen Dinitrotoluol wurde eine Ammoriiumnitr-at-Natriumnitrat - Dinitrotoiuol - Aluminium - Sprengstoffzusam-

ao mensetzung hergestellt.· Eine gesonderte-gleiGTiartige Zusammensetzuag wurde hergestellt,, der- 2 Gewichtsprozent Polyoxyäthylensorbitanmonolauiat zugegeben wurden. 1,36 kg einer jeden Zusammensetzung'wurden dann mitrHSfoeineii-pneumatischen.Eirjführyorrichtung eingebracht, * und die erzeugte elektrostatische Ladung wurde wie im Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Zusammensetzung	Statische Elektrizität
1 62%AN-Körner 20% Natriumnitrat 10 % Aluminium 8% Dinitrotoluol 2 60%AN-Körner 20% Natriumnitrat 8% Dinitrotoluol 10% Aluminium 2% Polyoxyäthylensorbitanmono- laurat
100% ■ 15%

Auf der Basis von 100% statische Elektrizität für die Zusammensetzung ohne Zusatz wurde errechnet, daß die den Zusatz enthaltende Zusammensetzung 15% statische Elektrizität erzeugte.

Beispiel 4

Durch das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde eine Ammoniumnitrat-Brennstofföl-Sprengstoffzusammensetzung hergestellt, und weiterhin wurden drei Gemische hergestellt, welche jeweils 0,1% eines allgemein bekanten antistatischen Mittels enthielten. Die Gemische wurden dann auf pneumatischem Wege wie im Beispiel 1 eingebracht, und die

statische Elektrizität wurde gemessen... In Tabelle IV sind die Ergebnisse auf der Basis von 100% for- das·' Ammoniumnitrat-BrennstofFöI-Gemiseh ohne Zusatz ausgedrückt.

Tabelle IV

Zusatz	Statische Elektrizität
1 ohne	100% . 421% 204% 135%
2 0,1% Isopiopylamid von Dodecyl- benzolsulfonsäure 3 0,1 Vo Sorbitanmonopalmitat 4 0,1 % Polyoxyäthylen-(3,5)-tridecyl- alkohol

Claims

Patentansprüche:

1. Gegen elektrostatische Aufladung widerstandsfähiges Animorinitrat-Brennstofföl-Sprenggemisch, gegebenenfalls mit Zusätzen von Natriumnitrat und/oder einer teilchenförmigen metallischen Brennstoffkomponente ,dadurch gekennzeichnet, daß dem Sprenggemisch ein Zuatz von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines ein langkettiges 'Alkylradikal aufweisenden quaternären Ammöniumsalzes, eines lahgkettigen Alkylpyridiniumsalzes, eines Polyoxyäthylenonylphenokoder Polyoxyäthylendinonylphenols oder eines. Poly^jxyäthylensorbitanmonoester einer langkettigen aliphatisehe Säure beigemischt ist.

2. Sprenggemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als antistatisch wirkende Komponente quarternäre Ammoniumsalze beigemischt sind, die mindestens ein langkettiges Alkylradikal mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen aufweisen.

3. Sprenggemiseh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als antistatisch wirkende Komponnente Polyoxyäthylennonylphenole beigemischt sind, die die Formel

(OCH₂CH₂VDH

aufweisen, worin η eine Zahl zwischen 3 und 9 bedeutet.

4. Sprenggemiseh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als antistatisch wirkende Komponente Polyoxyäthylendinonylphenole beigemischt sind, die die Formel

C₉H₃

x_

(OCH₂CH₂VOH

aufweisen, worin η eine Zahl zwischen 6 und 1& bedeutet.

5. Sprenggemiseh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß- als antistatisch wirkende Komponente Polyoxyäthylensorbitanmonoester langkettiger aliphatischer Säuren beigemischt sind, die bei 25° C flüssig, sind und sich von aliphatischen Säuren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ableiten.