DE1808922B2

DE1808922B2 - Verfahren zur herstellung eines sprengstoffes, der eine nitroglycerinnitroglykolmischung und ammoniumnitrat enthaelt

Info

Publication number: DE1808922B2
Application number: DE19681808922
Authority: DE
Inventors: Bertil Petrus Gyttorp Enoksson (Schweden) C06b 7 00
Original assignee: Nitro Nobel AB, Gyttorp (Schwe den)
Priority date: 1967-11-27
Filing date: 1968-11-14
Publication date: 1973-02-08
Also published as: GB1254568A; DE1808922C3; FR1592799A; CH530946A; YU32797B; NO119976B; DE1808922A1; SE401818B; YU279368A; BR6804246D0; ES360703A1

Description

J 3 7 4

|- pjc Hydrophobierung des Ammoniumnitrats wird wenigstens zur Abtrennung des emulgierten Wassers

|fc 4üTch Oberflächenbehandlung mit einem hydropho- stehengelassen.

Silierenden Mittel, vorzugsweise einem Alkylamin mit Es war früher nicht möglich, die Sicherheit durch

Wi Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe bewirkt. Be- Anwendung feuchter Bestandteile in derartigen Mi-

S⁵ vorzugte Alkylamine haben 12 bis 20 Kohlenstoff- 5 schlingen zu verbessern, weil die Plastizität der Mi-

atome in der Alkylgrupr^, wie z. B. Dodecylamin, schung je nach Wassergehalt bedeutend variierte,

Hexadecylamin, Octadecylamin, Oleylamin und Ste- Außerdem führte die Zugabe feuchter Nitrocellulose

i| arylamin- Besonders geeignet sind Gemische eines dazu, daß die geformte Gelatine nicht einheitlich war

f§ Alkylamins des erwähnten Typs und ernes Alkylammo- und sich Klumpen bildeten. Der fertige Sprengstoff

Ä njumsalzes einer aliphatischen Säure mit mindestens io war dann unter kalten Bedingungen und nach der

's g Kohlenstoffatomen im Molekül. Ein solches Ge- Lagerung schwer initiierbar.

,n^ch enthält optimal 2 bis 10 Mol Alkylamin pro Bei dem Erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun

S; Mol aliphatischer Säure. Das Alkylamin und die ah- möglich, von einer Nitroglycerin-Nitroglykol-Mi-

Ii phatisclie Säure sollen 12 bis 20 Kohlenstoffatome im schung, die mit mindestens 20% eines Phlegmatisie-

³^ Molekül enthalten. Als Beispiel sei ein geschmolzenes 15 rungsmittels und 0,3 bis 1,0% Wasser phlegmatisiert

Gemisch aus Stearylamin, technischem Octadecylamin ist, und von einer Nitrocellusoe, die nicht weniger als

ί oder Stearylpropylendiamin und technischer Stearin- 15% Wasser enthält, ausgehen.

% säure oder Palmitinsäure genrnnt. Die Menge an Durch die Kombination von phlegmatisierter Nitro-

oberflächenaktivem Mittel oder oberflächenaktivem glycerin-NitroglykoI-Mischung, feuchter Nitrocellu-

Gemisch beträgt 0,01 bis 1%, vorzugsweise 0,01 bis 20 lose und anorganischem Nitrat, das hydrophob ge-

OjO₀, des Gewichts des anorganischen Nitrats. macht worden war, wurde es möglich, die Spreng-

' Gute Ergebnisse erhält man bei einem Überzug aus stoff herstellung weniger gefährlich zu machen und

einem Gemisch aus Stearylamin und Stearylammoni- einen sichereren Sprengstoff zu erhalten, verglichen

umste&rat. Auch bei Variationen der Wasserkonzen- mit gewöhnlichem Dynamit, und trotzdem eine gleich

tration von bis zu 1 % konnte durch diesen Überzug 25 gute Initiierbarkeit und Sprengkraft bei sogar niedn-

eine hohe und konstante Initiierkraft in dem Spreng- cerem Gehalt an Sprengstoffmischung und höherem

stoff erhalten werden. Die Auspreßbarkeit der Mi- Uehalt an anorganischem Nitrat zu erzielen. Die er-

schung war noch über einen breiteren Bereich vom findungsgemäße Sprengstoffmischung kann außerdem

Wassergehalt unabhängig. einen oder mehrere der folgenden Bestandteile ent-

Die Nitroglycerin-Nitroglykol-Nitrocellulose-Gela- 3° halten:

tine in der Mischung bewirkt nicht nur eine geeignete Schwefel, Holzmehl, Farbstoffe, Stabilisatoren und Initiierbarkeit und Detonationsstabilität, sondern brennbares Metallpulver, wie z. B. Aluminium. schützt die Mischung auch gegen Wasseraufnahme. Die erfindungsgemäß hergestellten Sprengstoff-Wenn man eine stark phlegmatisierte Nitroglycerin- mischungen wurden von den schwedischen Behörden Nitrodykol-Mischung anwendet, ist es schwierig, einen 35 für Transport in der Transportklasse D anerkannt, eenüeendcn Gelatinegehalt zu erzielen, weil die die einer weniger -trengen Transportvorschrift unter-Sauerstoffbilanz nicht zufriedenstellend ist Diese liegt als die Transportklasse C, in die gewöhnliche Schwierigkeit kann dadurch überwunden werden, daß Dynamite eingereiht sind, man als einen Teil der phlegmatisierenden Zugabe Beispiel 1 Trinitrotoluol verwendet. Das Trinitrotoluol löst sich 40 . teilweise in der Nitroglycerin-Nitroglykol-Mischung, Mit einem Stahlkörper, der bei 20 bis iü C über und nach einiger Zeit der Lagerung tritt eine vollstän- einen Granitblock hin und her bewegt wurde, wurden dies Auflösung ein, wodurch ein ausgezeichneter Reibempfindlichkeitsversuche durchgeführt. Der Mahi-Schutz gegen Wasseraufnahme erzielt wird. körper war mit verschiedenen Gewichten belastet. Der Grad der Phlegmatisierung der Nitroglycerin- 45 Eine Nitroglycerin-Nitroglykol-Mischung im1 ver-NHroglykol-Mischung läßt sich feststellen, indem man hältnis 1 : 1 ergab eine Zündung in allen ausgeführten die minimale Querschnittsfläche des Sprengstoffes be- Versuchen bei Belastung mit iO-kg-Gewichten Nitrostimmt, die für eine vollständige Detonationsübertra- glycerin-Nitroglykol-Mischiingen, die 5, 10, 15 bz». gung erforderlich ist. In bezug auf Nitroglycerin ist 25% Dinitrotoluol enthielten explodier en erst bei dies,kompliziert, da zwei Detonationsgeschwindigkei- 5° einer Belastung mit 40, 90. HO bzw. mehr al»190 kg. ten vorhanden sind. Sicherheitshalber ermittelt man Die Mischungen wurden mit Nitrocellulose, die Si die niedrigste Detonationsgeschwindigkeit, die in klei- Wasser enthielt, gelatiniert und mit Animoniumnitrat nen Dimensionskolonnen fortgepflanzt wird. Dabei und Holzmehl zu einer Gelaünedynamitmischuiig wurden so niedrige Detonationsgeschwindigkeiten wie vermischt, etwa 1000 m/Sek. gemessen. 55 B e i s ρ i e 1 2

Nach der vorliegenden Erfindung kann Nitrocellu- \A:~u_mB im lose in den Sprengstoff feucht, d. h. mit einem Wasser- 40 kg einer »^^^,j; gehalt von 15 bis 35%, eingehen. Dies ist insofern ein Verhältnis 1:1 wurden mit 14,3 kg Nitrotoluol ver-C il ab trockene Nitrocellulose leicht entflammbar setzt. Zu dieser Lösung wurden 2 kg Nitroso« imt ist und heftig brennt und feuchte Nitrocellulose viel 6. 25»/« Wasser und W*™*™*™™* S Versicherer zu handhaben ist. Ein anderer Vorteil der moniumnitrat zugemischt und in einem Kneter ver

$S£L* darin, da» i„ *, Spreng- -"^»-g·«- &SZLZSJ5S.

mischung feuchtes Nitroglycerm-Nitroglykol ver- spannung von 50 g/cm . AJie

Wassergehalt zu erniedrigen, und die Mischung wurde Übertragung fur 25 mm Patronen betrug

18°C. Diese Eigenschaften blieben auch nach mehrmonatiger Lagerung unverändert.

Beispiel 3

Eine Sprengstoffmischung wurde, wie im Beispiel 3 beschrieben, hergestellt, der jedoch Holzmehl an Stelle von Weizenkleie beigemischt wurde. Die Mischung benötigte bei der Schießprobe mit einer Kugel die vierfache Energie, um eine Zündung hervorzurufen, der entsprechenden Mischungen mit dem gleichen Gelatinegehalt, deren Nitroglycerin-Nitroglykol-Mischung jedoch nur mit 7% Nitrotoluol phlegmatisiert worden

Beispiel 4

Wenn die Nitroglycerin-Nitroglykol-Mischung stark phlegmatisiert wurde, war der Sprengstoff nach 3tägiger Lagerung nur schwierig oder gar nicht in der Standardstrangpresse auspreßbar. Wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich, kann dieser Nachteil im wesentlichen dadurch beseitigt werden, da man eine kleine Portion des Ammoniumnitrats durch Natriumnitrat ersetzt. Es wurden Sprengstoffe mit folgender Zusammensetzung hergestellt: 24,0 % Nitroglycerin-Nitroglykol 40/70, 9,0 % Dinitrotoluoi, 2,0% Nitrocellulose, die 40% Wasser enthielt, 0,4% Holzmehl und 64% Ammoniumnitrat/Natriumnitrat. Damit wurde die Auspreßbarkeit in einer Laboratoriumstrangpresse bestimmt.

Die dabei erhaltenen Auspreßbarkeitswerte in g/cm⁸ waren folgende:

Lagerdauer	0,0% NaNO,	1,0% NaNO,	3,0% NaNO,	5,0% NaNO,
3 Stunden 3 Tage 6 Tage	40 104 120	39 59 101	34 56 64	37 56 60

Beispiel 5

Ein plastischer Sprengstoff der folgenden Zusammensetzung wurde aus trockenen Ingredienzen hergestellt:

25,1 % Nitroglycerin-Nitroglykol 40: 60,

7,0% Dinitrotoluoi,

1,8% Trinitrotoluol,

1,3% Nitrocellulose mit verschiedenem Feuchtigkeitsgehalt,
58,0% Ammoniummtrat,

6,0% Natriumnitrat,

0,7% Holzmehl,

0,1% Kreide und Farbstoffe.

Das in dem Sprengstoff enthaltene Ammoniumnitrat wurde mit einem hydrophoben Oberflächenüberzug aus 0,07% geschmolzenem Gemisch gleicher Gewichtsteile Stearinamin und Stearinammoniumstearat versehen. Der Wassergehalt der Nitrocellulose variierte von 0 bis 50%. Wie aus dem beigefügten Diagramm 1 ersichtlich, blieb die Auspreßbarkeit,angegeben in τ dyn pro cm*, über den gesamten Bereich fast unverändert.

Wenn das Ammoniumnitrat durch ein unbehandeltes Ammoniumnitrat ersetzt wurde, war der Sprengstoff nicht auspreßbar. Zum Vergleich wurde der Gehalt an flüssigen Bestandteilen erhöht und der Nitratgehalt verringert, so daß der Sprengstoff folgende Zusammensetzung hatte:

28,1% Nitroglycerin-Nitroglykol 40: 60,
8,0% Dinitrotoluoi,
3,8% Trinitrotoluol,

1,3% Nitrocellulose mit verschiedenem Feuchtigkeitsgehalt,
52,6% Ammoniumnitrat, gemahlen aber unbehan-

delt,

5,4 % Natriumnitrat,
^t5 0,7% Holzmehl,

0,1 % Kreide und Farbstoff.

Die Auspreßbarkeit ist aus Diagramm 1 ersichtlich. Wenn der Wassergehalt in der Nitrocellulose geringer

so als 36 % war, wurde der Sprengstoff hart, und es konnten in der Laboratoriumstrangpresse keine Werte gemessen werden. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, hängt die Konsistenz der Mischung zum großen Teil von dem Wassergehalt ab. Es stellt somit eine wesentliehe Verbesserung dar, behandeltes Ammoniumnitrat, wie in der ersten Zusammensetzung dieses Beispiels, zu verwenden.

Beispiel 6

Ein Sprengstoff gemäß der erstgenannten Zusammensetzung des Beispiels 5 wurde aus oberflächenbehandeltem und unbehandeltem Ammoniummtrat hergestellt. Die Detonationsübertragung wurde mit einem Pentyl-Initiator von 1 g betätigt und bestimmt. Eine Mischung, die oberflächenbehandeltes Ammoniumnitrat mit hydrophober Oberfläche enthielt, detonierte über eine Entfernung von 10 mm ungeachtet dessen, wie hoch der Wassergehalt der darin enthaltenen Nitrocellulose war, über den gesamten geprüften Bereich bei Wassergehalten von 0 bis 50 %. Die Mischung, die unbehandeltes Ammoniumnitrat enthielt, benötigte einen kräftigeren Initiator, um überhaupt eine Detonationsübertragung zu verursachen.

Beispiel 7

Die Detonationsübertragung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 6 bestimmt für einen Sprengstoff folgender Zusammensetzung:

28,6% Nitroglycerin-Nitroglykol 40:60,
7,9 % Dinitrotoluoi,

1,5% Nitrocellulose mit verschiedenem Feuchtigkeitsgehalt,

60,6% Ammoniumnitrat,
1,4% Holzmehl.

Der Wassergehalt der Nitrocellulose variierte von 0 bis 55%. Wie aus dem beiliegenden Diagramm 2 ersichtlich ist, erhielt man für die Detonationsübertragung niedrige und sehr verschiedene Werte, wenn man .60 unbehandeltes Ammoniumnitrat verwendete. Ammoniumnitrat mit einem hydrophoben Oberflächenüberzug zeigte jedoch höhere und—was sehr wichtig ist — besser reproduzierbare Werte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 plastische, halbplastische und pulverfönnige Spreng- Patentansprüche: stoffe bekannt, in denen ein Sicberheitssprengstoff ent halten sein kann. Jedoch ist auch hier kein unfall-

1. Verfahren zur Herstellung eines Spreng- sicheres Verfahren zur Herstellung von Sprengstoffen, stoffes, der eineNitroglycerin-Nitroglycol-Mischung 5 wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist, beschrieben, und Ammoniumnitrat enthält, wobei die Nitro- Das Gleiche gilt für die französische Patentschrift glycerin-Nitroglycol-Mischung mit einem Phleg- 1392 523, gemäß der Spiengöle durch gemahlenes matisierungsmitteL, das Nitrocellulose enthält, Zirkoniumsüikat absorbiert werden und so eine höhere phlegmatisiert ist, d a d u r c h gekennzeich- Detonationsgeschwindigkeit als bei Guhrdynamiten net, daß die Nitroglycerin-Nitroglycol-Mischung io erhalten wird.

zuerst mit einer nicht explosiven aromatischen Aus der deutschen Auslegeschrift 1096 813 sind Nitroverbindung und/oder einer explosiven orga- pulverförmige Sprengstoffe, die Alkalinitrat enthalten, rüschen Nitroverbindung oder einem organischen hydrophobiert mit Stearykiminsalzen und Stearyl-Ester oder Äther, danach mit feuchter Nitrocellu- amin bekannt In dieser ist jedoch kein Verfahren zur lose mit eiaem Wassergehalt von mindesteas 15% 15 Herstellung eines weniger schlagempfindlichen Sprengphlegmatisiert wird, bis eine negative Sauerstoff- stoffes beschrieben, der die gleiche Explosionswärme bilanz von mindestens 20% erzielt wird, und dann und Sprengkraft wie gewöhnliche Dynamite besitzt, dieser flüssigen Phase ein an sich bekanntes an- Aus der deutschen Patentschrift 1 148 924 ist ein

organisches Nitrat mit hydrophobem Oberflächen- Verfahren zur Herstellung eines Sprengstoffes beüberzug. gegebenenfalls zusammen mit anderen 20 kannt, bei dem eine Nitroglycerin-Nitroglykol-Mibrennbaren Stoffen und Zusätzen, zugegeben wird. schung vor Zusatz der Nitrate mit Nitrocellulose be-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- haadelt wird. Dieses Verfahren ist jedoch gefährlich kennzeichnet, daß die Nitroglycerin-Nitroglycol- und kann zu schwerwiegenden Unfällen führen. Mischung auf eine negative Sauerstoffbilanz von Schließlich ist noch aus der USA.-Patentschnft 20 bis 30% phlegmatisiert wird. as 2 004 941 ein mit Dinitroäthylbenzol phlegmatisiertes

3. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprü- Sprengöl bekannt. Jedoch ist auch hier kein Verfahren chen, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes zur Herstellung eines weniger schlagempfindlichen Phlegmatisierungsmittel Mononitrotoluol, Dini- Sprengstoffes mit der gleichen Explosionswärme und trotoluol oder Dibutylphthalat verwendet wird. Sprengkraft, wie sie gewöhnliche Dynamite besitzen,

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, 3° beschrieben.

dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Phlegmati- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung

sierungsmittel Trinitrotoluol verwendet wird. eines Sprengstoffes, der eine Nitroglycerin-Nitrogly-

kol-Mischung und Ammoniumnitrat enthält, wobei die Nitroglycerin-Nitroglykol-Mischung mit einem Phleg

35 matisierungsmittel, das Nitrocelluse enthält, phleg-

matisieri ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nitioglycerin-Nitroglykol-Mischung zuerst mit einer nicht explosiven aromatischen Nitroverbindung und'

Gelatine-Dynamite werden durch Vermischen der oder siner explosiven organischen_ Nitroverbindung Bestandteile in einer Misch-Knetmaschine bis zur 40 oder einem organischen Ester oder Äther, danach mit geeigneten Plastizität hergestellt. Anschließend werden feuchter Nitrocellulose mit einem Wassergehalt von sauerstoffabgebende Salze, wie Ammoniumnitrat und mindestens 15% phlegmatisiert wird, bis eine negative Natriumnitrat, und brennbare Bestandteile, wie Holz- Sauerstoffbilanz von mindestens 20% erzielt wird, und mehl und Schwefel, zugesetzt. dann dieser flüssigen Phase ein an sich bekanntes an-

Die Nitrolycerin-Nitroglykol-Mischung und auch 45 organisches Nitrat mit hydrophobem Oberflächendie Nitrocellulose sind empfindliche, hochexplosive überzug, gegebenenfalls zusammen mit anderen brenn-Bestandteile, die mit größter Vorsicht gehandhabt baren Stoffen und Zusätzen, zugegeben wird,
werden müssen. Um die Herstellung von Spreng- Vorzugsweise wird die Nitroglycerin-Nitroglykol-

stoffen so sicher wie möglich zu machen, müssen die Mischung auf eine negative Sauerstoffbilanz von 20 empfindlichen Bestandteile in phlegmatisierter Form 50 bis 30% phlegmatisiert.

zugeführt und gehandhabt werden, und zwar derart, Geeignete Phlegmatisierungsmittel sind nicht explo-

daß ihnen ein phlegmatisierendes Mittel beigemengt sive aromatische Nitroverbindungen oder organische wird, das die Sauerstoffbilanz auf eine negative Ester oder Äther, wie z. B. Mononitrotoluol, Dinitro-Sauerstoffbilanz reduziert oder derart, daß sie der toluol oder Dibutylphthalat oder explosive organische Sprengstoffmischung in Kombination mit anderen Be- 55 Nitroverbindungen, wie Trinitrotoluol,
standteilen zugesetzt werden. Durch das mit einem hydrophoben Oberflächen-

Es sind bereits eine Vielzahl von Sprengstoffen und überzug versehene Ammoniumnitrat wurden die durch Verfahren zu deren Herstellung bekannt. den Wassergehalt bedingten Probleme gelöst und die

So sind in der deutschen Auslegeschrift 1111 079 herabgesetzte Initiierbarkeit der Sprengstoffmischung Sprengstoffmischungen beschrieben, die mit Alkylamin 60 kompensiert. Es werden nämlich auf den Salzkristallen hydrophobiertes Ammoniumnitrat erhalten, um er- Luftblasen geeigneter Dimension zurückgehalten, wohöhte Detonationseigenschaften zu erzielen und bei durch die Initiierbarkeit verbessert wird und sich plastischen Explosivstoffen verbesserte Auspreßbar- gleichzeitig eine bessere Detonationsübertragung und keit zu erhalten. Die deutsche Auslegeschrift be- Detonationsstabilität bei niedriger Temperatur ergibt, schreibt jedoch nichts darüber, wie die Herstellung der 65 Der Oberflächenüberzug der Nitratbestandteile hat plastischen Sprengstoffe sicherer gemacht werden auch eine verbesserte Wasser- und Feuchtigkeitsbekann. ständigkeit zur Folge, was die Fortpflanzungsfähigkeit

Aus der französischen Patentschrift 1189 396 sind auch bei kleinen Diameterladungen verbessert.