DE1232506B - Stabilisierte Sprengstoffzusammensetzung vom Slurry-Typ - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. CL:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

C06b

Deutsche Kl.: 78 c-17

11. September 1964

12. Januar 1967
27. Juli 1967

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte stabilisierte Sprengstoffzusammensetzungen vom Slurry-Typ, welche hauptsächlich aus einem oder mehreren organischen Explosivstoffen und einem oder mehreren anorganischen Oxydationsmitteln bestehen, die in einer wäßrigen Lösung aufgeschlämmt sind. Das in einer Menge zwischen ungefähr 5 und 25 Gewichtsprozent vorliegende Wasser ist also ein wesentlicher Bestandteil derartiger Sprengstoffzusammensetzungen.

Die genannten Sprengstoffe vom Slurry-Typ sind bereits allgemein bekannt und einige von ihnen, welche Trinitrotoluol (TNT), Ammoniumnitrat (AN) und Wasser enthalten, sind beispielsweise in der kanadischen Patentschrift 619 653 beschrieben. Sie haben in den letzten Jahren verbreitete Aufnahme und Verwendung gefunden, und zwar insbesondere im Tagebau, bei Steinbruch- und Bauarbeiten. Sie sind wegen ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Sprengungserschütterungen sicher zu verwenden, wirtschaftlich und besitzen wegen ihrer hohen Bohrlochladedichte eine hohe Sprengkraft.

Es ist allgemein bekannt, daß der Zusatz von feinverteiltem Metall, wie z. B. von Aluminium oder Magnesium oder ihrer Legierungen, bei aus sauerstoffabgebenden Salzen und organischen Explosivstoffen bestehenden Sprengstoffen, die Sprengkraft der explosiven Gemische ganz beträchtlich verbessert.

Solche aluminiumhaltige explosive Gemische sind z. B. in der genannten kanadischen Patentschrift angegeben. Es kann gezeigt werden, daß Sprengstoffe vom Slurry-Typ, welche kein Aluminium und ungefähr 25 Gewichtsprozent teilchenförmiges TNT sowie ungefähr 40 Gewichtsprozent AN enthalten, eine Sprengkraft von 10,8 ergeben, wenn die Sprengkraft von reinem TNT gleich 10 gesetzt wird. Wenn diese Sprengstoffzusammensetzungen vom Slurry-Typ so verändert werden, daß sie ungefähr 17 Gewichtsprozent feinverteiltes Aluminium enthalten, wobei die endgültige Zusammensetzung zu annähernd aus 17 °/o Aluminium, 20°/₀ teilchenförmigen TNT, 48,2 % AN und im übrigen aus Wasser besteht, so wird eine Sprengkraft von 17,6 gefunden, wenn die Sprengkraft von reinem TNT gleich 10 gesetzt wird. Es ist deshalb einleuchtend, daß diese aluminiumhaltigen Sprengstoffzusammensetzungen vom Slurry-Typ wegen ihrer gegenüber gewöhnlichen Schlämmungen beträchtlich gesteigerten Sprengkraft für die Verwendung zum Abbau von Lagerstätten sehr geeignet sind.

Es wurde jedoch festgestellt, daß Sprengstoffzusammensetzungen vom Slurry-Typ, welche anorganische sauerstoffabgebende Salze, teilchenförmige organische Explosivstoffe und feinverteiltes AIu-Stabilisierte Sprengstoffzusammensetzung vom
Slurry-Typ

Patentiert für:

Canadian Industries Limited, Montreal (Kanada)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr
und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,
München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:

Joseph Francis McLean Craig, Beloeil;

Errol Linton Falconer, St. Hilaire;

Stanton Evan Jack, Kingston;

Gordon Towell, Otterburn Heights (Kanada)

Beanspruchte Priorität:

Kanada vom 13. September 1963 (884 511)

minium oder ein anderes geeignetes Metall enthalten, sehr schlechte Lagerungseigenschaften aufweisen, auch dann, wenn sie Gelierungsmittel, wie z. B. die Mannogalactane, enthalten, die in der kanadischen Patentschrift 617 006 vorgeschlagen wurden. Sogar während kürzerer Zeiten werden die Geleigenschaften der Schlämmungen allmählich zerstört, was eine schnelle Trennung der Schlämmungen in Feststoffe und eine darüberstehende flüssige Schicht zur Folge hat. Diese Trennung, welche normalerweise in Schlämmzusämmensetzungen, welche zwar ein Mannogalactangelierungsmittel, jedoch kein feinverteiltes Aluminium oder feinverteilte Aluminiumlegierungen enthalten, nicht auftritt, scheint eine Folge der gegenseitigen chemischen Beeinflussung der Metallionen und des Gelierungsmittels zu sein, welche die Gelkonsistenz des Gemisches zusammenbrechen läßt. Dies hat wiederum die schnelle, bereits erwähnte Trennung zur Folge. Diese Trennung zerstört natürlich die Homogenität des Gemisches, wodurch es leicht zu Fehlzündungen in den Bohrlöchern kommen kann, welche in' die Lagerstätte getrieben sind. Weiterhin besitzt eine homogene gelierte Schlämmung eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser, welches beispielsweise in Bohrlöchern anwesend sein kann. Wenn jedoch eine Trennung der Schlämmungen eintritt, wird die Widerstandsfähigkeit gegen Wassereinflüsse und Wasserdurchdringung vermindert, und

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3 4

dies vermindert wiederum die Empfindlichkeit der Wein-, Glucon- oder Zitronensäure in einer Menge

Masse und kann bei Gebrauch Fehlzündungen zur im Bereich von 0,002 bis 0,1 Gewichtsprozent in bezug

Folge haben. Als Folge davon, haben sich fabrikmäßig auf die Zusammensetzung enthalten,

hergestellte aluminiumhaltige oder aluminiumlegie- Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die

rungshaltige Sprengstoffschlämmungen im Handel 5 Zugabe der Metallchromate in den angegebenen

nur unter Bedingungen einer sehr kurzzeitigen Lage- Mengen zu einer aluminiumhaltigen oder einem

rung bei verhältnismäßig tiefen Raumtemperaturen als aluminiumlegierungshaltigen Sprengstoffzusammen-

attraktiv erwiesen. Der letztere Faktor besitzt einen Setzung vom Slurry-Typ den wünschenswerten Effekt

geringen Einfluß auf die Verminderung der Trennung hat, die Neigung derartiger Aufschlämmungen, sich

der festen und flüssigen Bestandteile. io bei der Lagerung in feste und flüssige Schichten zu

Um dem Problem der Trennung der Bestandteile trennen, zu verhindern oder wenigstens zu vermindern

bei aluminiumhaltigen oder aluminiumlegierungs- und gleichzeitig eine Vernetzungswirkung mit dem

haltigen geschlämmten Sprengstoffen beizukommen, gelbildenden Polysaccharid ergibt, wodurch eine

sind einige Verbraucher auf ein Mischen der Schlämm- dauerhafte Aufschlämmung erhalten wird, welche

mungen an Ort und Stelle mit unmittelbar darauf- 15 gegenüber dem Einfluß von und der Durchdringung

folgenden Einbringen in die Bohrlöcher übergegangen. mit Wasser widerstandsfähiger ist, als es bisher

Jedoch kann auch bei diesen Verfahren eine Trennung möglich war.

der Bestandteile in den Bohrlöchern selbst statt- Es wurde weiterhin überraschenderweise gefunden,

finden, wenn nicht die Ladungen der Bohrlöcher ohne daß die Zugabe eines Vernetzungsverzögerungsmittels

Verzug zur Detonation gebracht werden. Weiterhin 20 in den angegebenen Mengen den vorteilhaften Effekt

kann dieses Mischen der Schlämmungen an Ort und der Verzögerung der Vernetzungswirkung des metal-

Stelle auf einer wirtschaftlichen Basis in der Regel lischen Chromations auf das Polysaccharid besitzt,

nur. bei großen Sprengstoffverbrauchern in Betracht wobei die Aufschlämmung während einer Zeit, die

kommen. Der kleine Sprengstoffverbraucher der die für eine bequeme Verpackung ausreicht, äußerst frei

Kosten des Mischens an Ort und Stelle und der Roh- 25 fließend bleibt. Geeignete Vernetzungsverzögerungs-

materiallagerung nicht tragen kann und trotzdem mittel sind Metalloxalate, Metallcitrate, Oxalsäure,

den Vorteil der zusätzlichen Sprengkraft und der Zitronensäure, Weinsäure und Gluconsäure.

niedrigen Kosten aluminiumhaltiger Sprengstoff- Es ist nunmehr möglich, wertvolle und spreng-

schlämmungen nutzen will, muß auf die Verwendung kräftige aluminiumhaltige oder ■ aluminiumlegierungs-

eines fabrikmäßig hergestellten und verpackten Pro- 30 haltige Aufschlämmungen in Sprengstoffherstellungs-

dukts zurückgreifen. betrieben unter kontrollierten und sicheren Bedin-

Es sind, wie schon erwähnt, Slurry-Spreng- gungen herzustellen und die Gemische über längere

mischungen bekannt, die aus anorganischen Oxy- Zeiten ohne Trennung der festen und flüssigen Be-

dationsmitteln, wie Nitraten, Perchloraten usw. teil- standteile zu lagern.

chenförmigen Explosivstoffen, wie TNT oder Nitro- 35 Bevorzugte Sprengstoffzusammensetzungen des cellulose, Gelbildnern und Wasser, sowie gegebenen- Slurry-Typs gemäß der Erfindung enthalten 20 bis falls einer Leichtmetallkomponente bestehen. Es ist 80 Gewichtsprozent wenigstens eines anorganischen weiterhin bekannt, Nitratsprengstoffen Chromate zu- sauerstoffabgebenden Salzes, 3 bis 50 Gewichtszusetzen, die hierbei als Verbrennungskatalysator prozent wenigstens eines teilchenförmigen organischen wirken. Der Zusatz eines Metallchromats als Stabili- 40 Explosivstoffes, 5 bis 35 Gewichtsprozent feinversierungsmittel zu Sprengstoffzusammensetzungen vom teiltes Aluminium oder feinverteilte Aluminium-Slurry-Typ ist bisher noch nicht vorgeschlagen worden, legierung, 0,2 bis 2,0 Gewichtsprozent eines gelbilden- und hierdurch werden die aufgezeigten Mängel be- den oder eindickenden Polysaccharids, 0,1 bis 2,0 Geseitigt, insbesondere, wenn die Sprengstoffzusammen- wichtsprozent Zinkchrömat, 0,002 bis 0,1 Gewichtssetzung noch eine geringe Menge eines Vernetzungs- 45 prozent eines Vernetzungsverzögerungsmittels und Verzögerungsmittels enthält. 5 bis 25 Gewichtsprozent Wasser.

Die Erfindung betrifft also eine stabilisierte Spreng- Ein sehr geeignetes anorganisches sauerstoffahstoffzusammensetzung vom Slurry-Typ auf der Basis gebendes Salz für die Einarbeitung in die erfindungsvon anorganischen Oxydatoren, besonders von Ni- gemäßen Sprengstoffzusammensetzungen ist Ammonitraten des Ammoniums, Natriums, Kaliums, Bariums 5° umnitrat. Es ist in manchen Fällen vorteilhaft, einen und/oder Calciums im Gemisch mit teilchenförmigen Teil, zweckmäßig bis zu 50 %> oder die Gesamtmenge organischen Explosivstoffen wie TNT, Pentolyt, des Ammoniumnitrats durch andere Metallnitrate, PETN, Hexogen und/oder rauchlosem Pulver, einem wie z. B. Natrium-, Barium-, Kalium- und Calciumgelbildenden Mannogalactan, pulverisierten Alumini- nitrat, zu ersetzen. Die Teilchengröße der anorgaum oder einer Aluminiumlegierung und Wasser. Das 55 rüschen sauerstoffabgebenden Salze ist nicht kritisch, Neue der Erfindung besteht darin, daß der angegebenen und es können pulverisierte, granulierte, klumpige Sprengstoffzusammensetzung ein Metallchromat züge- oder kristalline Formen verwendet werden, oder es setzt wird, und zwar ein Natrium- oder Kaliumbi- kann auch die Gesamtmenge oder ein Teil der Salze chromat in Mengen von 0,01 bis 0,1, ein Zinkchrömat vollständig oder teilweise in dem Wasser vorgelöst sein, oder Bariumchromat in Mengen von 0,1 bis 2 %, ^6o Die organischen Explosivstoffe, welche für die Verbezogen jeweils auf das Gesamtgewicht der Spreng- Wendung in den erfindungsgemäßen Sprengstoffen Stoffzusammensetzung, als Stabilisator zugesetzt wird. geeignet sind, werden in dieser. Beschreibung mit

Eine Sprengstoffzusammensetzung vom Slurry-Typ »teilchenförmig« bezeichnet. Mit diesem Ausdruck

gemäß der Erfindung ist gegenüber Trennung der sollen flüssige Sprengstoffe, wie z. B. Nitroglycerin

Bestandteile über längere Lagerungszeiten beständig 65 und Nitroglycol, ausgeschlossen und angedeutet

und widersteht auch der Durchdringung mit Wasser. werden, daß der Sprengstoff in einer pulverisierten,,.

Die Sprengstoffzusammensetzung kann zusätzlich granulierten, fleckigen oder pelletierten Form vor-

auch noch ein Vernetzungsverzögeru,ngsmittel wie liegt. Ein sehr geeigneter organischer Explosivstoff ist

TNT, obwohl eine große Klasse in teilchenförmigen Form herstellbarer organischer Explosivstoffe für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet ist, und zwar entweder als solche oder in Mischung mit TNT oder in Mischung untereinander, aber im allgemeinen erweisen sich diese teuerer als TNT. Diese Klasse umfaßt z. B. Pentaerythrittetranitrat (PETN), Tetryl, Cyclotrimethylentrinitramin (RDX), Pentolit (ein Gemisch aus annähernd gleichen Teilen TNT und PETN) und Zusammensetzung B (Gemisch aus ungefähr 60 Gewichtsprozent RDX und ungefähr 40 Gewichtsprozent TNT und einer kleinen Menge Wachs). Rauchloses Pulver wird für die Zwecke der Erfindung ebenfalls als organischer Explosivstoff betrachtet.

Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, die für die Verwendung bei den erfindungsgemäßen Sprengstoffzüsammensetzungen geeignet ist, muß eine feinverteilte Form aufweisen, und die Korngröße soll zweckmäßig im Bereich von feinem Staub bis zu einer Form nicht größer als diejenige, welche durch ein Sieb der Maschenweite 10 Tyler hindurchgeht, vorliegen.

Die gelbildenden oder eindickenden Polysaccharide sind vorzugsweise Mannogalactane, wie z. B. Guargum oder Johannisbrotbaumsamon.

Die Sprengstoffzusammensetzung vom Slurry-Typ gemäß der Erfindung kann in jeder geeigneten Mischvorrichtung hergestellt werden, aber vorzugsweise sollte der Mischer keine sich schnell bewegenden Teile aufweisen und sollte eine Umschichtwirkung kombiniert mit einem Heben des Materials vom Boden des Mischers zur Oberseite besitzen. Für diesen Zweck ist der herkömmliche Bandmischer besonders geeignet. Ein bevorzugtes Mischverfahren besteht darin, die trockenen anorganischen sauerstoffabgebenden Salze, das Metallchromat und Wasser zusammenzumischen und dann das feinverteilte Aluminium oder die feinverteilte Aluminiumlegierung hinzuzugeben. Nach einigen Minuten Mischen kann der teilchenförmige organische Explosivstoff zugegeben und unter die Masse verteilt werden, worauf das Vernetzungsverzögerungsmittel hinzugefügt werden kann. Das gelierende oder eindickende Mittel kann dann als trockenes Pulver oder in Mischung mit einer kleinen Menge Äthylenglykol oder Glycerin als Dispersionsmedium hinzugegeben werden, worauf die gesamte Zusammensetzung so lange gemischt wird, bis sie homogen ist. Die gewünschte Endtemperatur des Gemisches sollte zwischen 10 und 6O⁰C liegen, damit die Aufschlämmung gut gepackt werden kann. Um die gewünschte Endtemperatur zu erreichen, kann es notwendig sein, daß der Wasserzusatz heiß oder als heiße Lösung des anorganischen sauerstoffabgebenden Salzes zugegeben wird.

Ein geheizter Mischer kann ebenfalls verwendet werden.

Die folgenden Tabellen und das folgende Beispiel erläutern die Sprengstoffzusammensetzung gemäß der Erfindung, wodurch diese jedoch nicht beschränkt ist.

Die in Tabelle I angegebenen Zusammensetzungen wurden in der oben angegebenen Weise hergestellt und in einem 50 cm hohen Glaszylinder gefüllt. Die Höhe der abgetrennten Flüssigkeit am oberen Ende der Säule ist nach Lagerung bei 32⁰C während der angegebenen Zeit in Millimetern angegeben. Die Zusammensetzungen sind als Gewichtsprozente der Gesamtmasse ausgedrückt.

Tabelle I

Gemisch

	2	3	]	4	Viischungsnummer	28	6	7	S	9
1	48,6	48,4	48,9	5	48,9	51,6	48,7	48,6
48,8	8,0	8,0	8,0	48,9	—	—	8,0	8,0
8,0	—	—-	—	8,0	8,0	8,0	—	—
—	11,5	11,5	11,5	—	11,5	13,5	11,5	11,5
11,5	10,0	10,0	10,0	11,5	10,0	20,0	10,0	10,0
10,0	20,0	20,0	20,0	10,0	20,0	—	10,0	20,0
20,0	—	'—	—	—	—	5,0	.—.	—.
—	—	—	—	—	—		—	—
—	—	—.	—	20,0	—.	— ■	10,0	—
—	1,0	1,0	I3O1	—	1,0	1,0	1,0	1,0
1,0	0,5	0,5	0,5	1,0	0,5	0,5	0,5	0,5
0,5	0,4	0,6	—	0,5	—	0,4	0,2	0,4
0,2	—	—	0,1·	—-	•—-	—	—	—
—	—	—	—	0,1	0,1	—	—	—
—	0,02	0,03	0,02	—	0,02	0,02	r	—
0,01	—	—	—	0,02	—	;—	0,09	—
—	—	——	—-	—	—-	—·		0,02
	keine	keine	keine	—	keine	keine	gering	keine
keine	34	30	31	3,1	28	28	37	31
30

Ammoniumnitrat

Natriumnitrat

Bariumnitrat

Wasser

Aluminiumpulver

(98 °/₀ Reinheit)

TNT

PETN

Zusammensetzung B

Rauchloses Pulver

Äthylenglycol

Guar (schnell gelierend)

Zinkchromat

Natriumdichromat

Kaliumdichromat

Weinsäure

Zitronensäure

Gluconsäure

Trennung in einer 50-cm-Säule,

gelagert bei 32⁰C

Länge der Trennung in mm
Länge der Lagerung in
Tagen

48,7
8,0

11,8

10,0
20,0

38,1
11

Die Tabelle II erläutert den Vernetzungsverzöge- 65 zum Beginn der Vernetzung werden aufgezeigt. Die

rungseffekt, der durch den Zusatz des Vernetzungs- verwendeten Zusammensetzungen waren die gleichen

Verzögerungsmittels erhalten wird. Die Zeiten in wie die in Mischung Nr. 1 in der Tabelle I angegebenen

Minuten von der Zugabe des gelbildenden Mittels bis und wurden in der ersten oben angegebenen Art und

Weise hergestellt, mit dem Unterschied, daß nur laboratoriumsmäßige Ansätze in Bechermaßstab verwendet wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde in Abständen von 3 bis 5 Minuten nach der Zugabe des gelbildenden Mittels bestimmt, und

zwar mit HiKe eines Brookfield-Viskosometers, wobei der Beginn der Vernetzung durch eine plötzliche Änderung der Viskosität angezeigt wurde. Die Anteile des Vernetzungsverzögerungsmittels sind als Gewichtsprozente der Gesamtmasse ausgedrückt.

Tabelle II

Vernetzungs-	Zeit in Minuten	90	von der Zugabe des	Guar bis zum Beginn der Vernetzung	ohne
verzögerungsmittel	Zitronensäure j		Weinsäure		_
0,1%	_		mehr als
			122 Minuten		—
0,09%	75 Minuten		—		—
0,07%	40 Minuten		—		—
0,05%	32 Minuten	bis 160 Minuten		—
0,025%	! —	110 Minuten
				—
0,0125%		95 Minuten		—
0,00325%	—	56 Minuten		13 bis 30 Minuten
ohne	—	—
	Gluconsäure
	mehr als
	180 Minuten
	—
—
—
mehr als
96 Minuten
—
—
—

Das folgende Beispiel erläutert die gesteigerte Sprengkraft und die verläßliche Zündung der verbesserten geschlämmten Sprengstoffe der Erfindung.

Beispiel 1

In einem Versuch bei einem Eisenerzabbau wurde eine fabrikmäßig hergestellte Schlämmung, welche 10 Gewichtsprozent Aluminium enthielt und im wesentlichen in der Zusammensetzung der Mischung Nr. 1 in Tabelle I glich und im übrigen einen Monat vor dem Zeitpunkt des Versuches hergestellt worden war, für eine Schlämmung, welche 25 Gewichtsprozent TNT, anorganische Nitrate und Wasser enthielt, ersetzt. Die Form und der Durchmesser des Bohrlochs waren die gleichen, aber das Gewicht der je Bohrloch eingebrachten Aluminiumschlämmung war 25% geringer, als es bei dem Versuch mit dem 25%igen TNT-Schlamm der Fall war. Trotz des geringeren Gewichtes der verwendeten aluminiumhaltigen Schlämmung wurde festgestellt, daß der Bruch des Erzes in der darauffolgenden Sprengung viel größer war als derjenige, der vorher erhalten wurde. Die höhere Sprengkraft der aluminiumhaltigen Schlämmung ergab auch einen größeren Paketabwurf im Verein mit einer besseren Zertrümmerung, wodurch eine leichtere Handhabung mit der Schaufel möglich war. Eine vollständige Zündung in allen geladenen Bohrlöchern war ebenfalls die Folge.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Stabilisierte Sprengstoffzusammensetzung vom Slurry-Typ auf der Basis von anorganischen Oxydatoren, besonders von Nitraten des Ammoniums, Natriums, Kaliums, Bariums und/oder Calciums im Gemisch mit teilchenförmigen organischen Explosivstoffen, wie TNT, Pentolyt, PETN, Hexogen und/oder rauchlosem Pulver, einem gelbildenden Mannogalactam, pulverisiertem Aluminium oder Aluminiumlegierung und Wasser, gekennzeichnet durch den Zusatz eines Metallchromats, und zwar eines Natrium- oder Kaliumbichromats in Mengen von 0,01 bis 0,1, eines Zinkchromats oder eines Bariumchromats in Mengen von 0,1 bis 2%, bezogen jeweils auf das Gesamtgewicht der Sprengstoffzusammen-· setzung.

2. Sprengstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch ein Vernetzungsverzögerungsmittel wie Wein-, Glucon- oder Zitronensäure in einer Menge von 0,002 bis 0,1 Gewichtsprozent enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 009 990, 1028 842, 136 622;
. USA.-Patentschriften Nr. 3 094 443, 3 091559, 072 509,2 997 377,2 998 437;
kanadische Patentschrift Nr. 619 653.

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