DE1939137B2 - Sprengstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Sprengstoffe aus Nitroparaffinen und Nitraten.

Von den zahllosen bekannter, Explosivstoffen sind nur solche für den praktischen Gebrauch geeignet, die eine ausreichende, aber nicht zu große Detonationssensibilität besitzen. Ferner muß die Detonation mit einfach anzuwendenden Mitteln sicher auslösbar sein, um ein an u d für sich explosives System als Sprengmitte! praktisch verwendb?'- zu machen. Die Verwendung aliphatischer Nitroverbindungen als Sprengstofie ist erst in den leUien J l.hren im größeren Maßstab durchgeführt worden, da sich die Nitroparaffine wegen ihrer flüssigen Form und wegen der ungenügenden Stabilität nur schwer verarbeiten lassen.

So sind beispielsweise Sprengstoffmischungen aus Nitraten und Nitroparaffinen seit längerer Zeit bekannt, doch haben diese Mischungen den Nachteil, daß sie auf Grund von Verdampfungsverlusten und einer Auftrennung in eine flüssige und eine feste Phase nur eine sehr kurze Lagerzeit besitzen. Zur Verbesserung der Lagerfähigkeit wurde uazu übergegangen, gelierte Nitroparaffine einzusetzen. Gelierte Nitroparaffine können nach dem in der USA.-Patentschrift 2 954 350 beschriebenen Verfahren durch Vermischen von beispielsweise Nitromethan mit Nitrocellulose oder anderen Geliermitteln hergestellt werden. Aus der USA.-Patentschrift 3 318 741 ist unter anderem ein Sprengstoff aus gelierten Nitr^paraffinen mit gegebenenfalls einem Gehalt an Ammoniumnitrat bekannt; außerdem sind in der USA.-Palentschrift 3 377 218 Sprengstoffe aus 75 bis 85 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat und 15 bis 25 Gewichtsprozent Nitroäthan, in üer USA.-Patentschrift 3 379 586 Sprengstoffe aus 75 bis 85 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat und 15 bis 25 Gewichtsprozent einer Mischung aus geliertem Nitromethan und Nitropropan im Verhältnis von 60 :40 bis 45 :55 und in der USA.-Patentschrift 3 377 217 Sprengstoffe aus geliertem Nitromethan und Ammoniumnitrat im Verhältnis von 35 : 65 bis 55 : 45 beschrieben. In allen diesen Fällen wird aber herausgestellt, daß das Mischungsverhältnis von Ammoniumnitrat zu geliprtem Nitroparaffin oder das Verhältnis der verwendeten Nitroparaffine untereinander einen kritischen Faktor darstellt, da Ammoniumnitrat als Oxydationsmittel mit einer positiven Sauerstoffbilanz eingesetzt WM.1. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 194^ι7Ι1 ist ferner eine flüssig¹; Sprengstoffmi schung mit einem Gehalt an Nitromethan und 0 bis 50 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat bekannt, die als Flüs£igsprengstoff zum Aufbrechen von geologischen Formationen eingesetzt werden soll.
Trotz der Verwendung von gelierten Nitroparaffinen neigen Sprengstoffmischungen mit eine.n hohen Gehalt an flüssigen Anteilen immer noch dazu, sich in verhält^mäßig kurzer Zeit in zwei Phasen aufzutrennen. Zur Verbesserung der Lagerstabilität ist daher beispielsweise in den USA.-Patentschriften 3 338 165 und 3 101 288 vorgeschlagen worden, gelierte Nitroparaffine durch Zusatz von sogenannten »Kunstharzballoons« oder »Kunstharzmicroballoons« zu stabilisieren; allerdings hat sich herausgestellt, daß auch derartig vorbehandelte Mischungen nur eine geringe Lagerfähigkeit besitzen, da eine merkliche Trennung bereits innerhalb von 30 bis 5(1 Tagen eintritt. Sobald eine derartige Auftrennung stattgefunden hat, kann die Sprengstoffmischung normalerweise nicht mehr zur Detonation gebracht werden.

Außerdem weisen alle bisher bekannten Explosivstoffmischungen aus Nitroparaffinen und Nitraten neben der verhältnismäßig kurzen Lagerzeit den besonderen Nachteil auf, daß diese Mischungen eine relativ geringe Dctonationsneigung entwickeln, so daß neben Zündkapseln oder Sprengkapseln stets weitere Zündladungen, wie beispielsweise Pikrinsäure, benötigt werden, um eine sichere Detonation zu gewährleisten. Diese geringe Sensibilität der Sprengstoffe verhindert somit eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, bei denen nur Sprengkapseln eingesetzt werden können, wie beispielsweise häufig im Bergbau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Sprengstoffmischungen aus Nitrcparaffinen und Nitraten zu entwickeln, die neben einer stark verbesserten Lagerfähigkeit eine erhöhte Brisanz aufweisen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine wasserfreie, hochbrisante Sprengmischung auf Basis von gelförmigem Nitromethan und anorganischen Nitraten vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 10 bis 30 Gewichtsprozent gelförmiges Nitromethan und 70 bis 90 Gewichtsprozent Nitrat, insbesondere Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Lit'Mumnitrat oder deren Gemische enthält.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß hochbrisante und praktisch unbegrenzt haltbare Sprengstoffmischungen hergestellt werden können, wenn diese Mischungen 10 bis 30 Gewichtsprozent gelförmiges Nitromethan und 70 bis 90 Gewichtsprozent Nitrat enthalten. Diese Mischungen sind, da Nitromethan im Unterschuß eingesetzt wird, sehr preisgünstig herzustellen und äußerst wirtschaftlich, obgleich es sich um hochbrisantc Sprengstoffmischungen handelt.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sprengstoffe erfolgt durch Vermischen des Nitromethans und des Nitrates in irgendeiner bekannten Mischvorrichtung, wie beispielsweise einem Bandmischer, einer Flügelmühle oder einer ähnlichen Vorrichtung, wobei das gelförmige Nitromethan gleichförmig in dem Nitrat dispergiert wird, so daß sich eine stabile, sich nicht auftrennende Mischung mit langer Lagerfähigkeit bildet. Die erfindungsgemäßen Sprengmischungen sind einfach herzustellen und dadurch besonders wirtschaftlich. Ein besonderer Vorzug der Mischun^oen besteht dsrin daß sie eine hohe Detenu-

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lioiisbrisauz entwickeln und mit üblichen Sprengkap- werten von 1 bis S. Bei dem Energieiaktor handelt es

-ein /ündbar sind. sich um eine reine Vergleichsskala, bei der der Zah-

D;'.s. verwendete Nitromethan wird mit Hilfe eines lenwert 4 dem Energieniveau von 60" oigem D\na-Geiiermiuels wie Nitrocellulose oder Metin Ivinyläther mit. also eines Sprengstoffes hoher Brisanz, entgehen. Weitere geeignete Geliermittel sind in den 5 spricht.

l SA.-Patentschriften 2'\54 350 und 2 33S165 ange- Mit jeder Probe entsprechend einem Zahlenpayr

sieben. Der Prozenigehalt an Geliermittel kann zwar der Kurve, beginnend mit 95" ο gelförmigem Nitro-

schw anken. doch sollte das Gel so viskos sein, daß es methan und 5 " « Ammoniumnitrat und endend mit

sich /war nicht leicht gießen läßt, aber andererseits einem Gemisch aus 5° «gelförmigem Nitromethan und

ohne Schwierigkeiten das Einarbeiten des Ammoni- io 95° ₀ Ammoniumnitrat wurde ein Versuch durchge-

umniirats oder eines anderen zur Herstellung der er- führt. Jede der Versuchsproben bestand aus 50 g des

iindungsgemäßen Sprengstoffe verwendeten Niirats Gemisches in einem Papier- oder Kunststoffbecher

ermöglicht. Bei Verwendung von Nitrocellulose zum von 5cm Durchmesser. Die Versuche wurden unter

Gelieren von Nitromethan liegt der Prozentanteil an unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt, unter

Nitrocellulose, bezogen auf das Nitromethan. zwi- 15 anderem auch durch Explodieren der Proben hinter

sehen etwa 1 und 10 Gewichtsprozent. Sicherheitsblenden, auf offenem Feld und unter Was-

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der scr. Bei allen diesen Bedingungen waren die Crgeb-

Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist die nisse praktisch die gleiche und das Energieniveau

Abhängigkeit des Energieniveaus vo \ der Zusam- wurde jeweils in der graphischen Darstellung aufge-

nienseizung der erfindungsgemäßen Sprengstoffe hin- 20 tragen. Bei einer Versuchsreihe lag das Ammoni'.mi-

sichtlieh der beiden jeweils in Prozent angegebenen nitrat in gekörnter Form vor. bei einer weiteren Ver-

1 hauptbestandteile graphisch dargestellt. Bei der suchsreihe in pulveriger Form mit einer Teikhen-

F.mittlung der in der graphischen Darstellung enthal- größe von ungefähr 500 um. wobei der Gehalt an

tenon Zahlenwerte bestand das eingesetzte gelför- Ammoniumnitrat /wischen 5 und 95 Gewiehtspro-

mige Nitroparaffin aus einer Mischung aus 4" » Ni- 25 /ent lag. Die an diesen Testproben erhaltenen F.rgeb

trocellulose und 96" 11 Nitromethan. nisse ergaben die aus der Zeichnung ersichtliche

Außerdem wurden weitere Mischungen unter- Kurve. Das überraschende Ergebnis ist aus der gra-

sucht. bei denen das Nitromethan mit ungefähr 2 Ge- phischen Darstellung ersichtlich, die zeigt, daß ein

wichtsprozent Nitrocellulose bzw. mit etwa S Ge- verhältnismäßig hohes Energieniveau erreicht wird.

wichtsprozent Nitrocellulose versetzt waren. Vor- 30 wenn die Zusammensetzung der Grundmischung aus

zugsweise werden für die Gelierung des Nitrome- Nitroparaffin und Nitrat oder Nitraten im Bereich

thans ungefähr 2 Gewichtsprozent Nitrocellulose ein- von etwa IO bis 30 Gewichtsprozent Nitroparaftin

gesetzt, obgleich, wie oben bereits ausgeführt, der ge- und von etwa 90 bis 70 Gewichtsprozent Ammoni-

naue Prozentgehalt und das jeweils verwendete umnitrat oder anderen Nitraten liegt. Die dabei trei-

Geliermittel in der jedem Fachmann geläufigen Weise 35 gesetzte Energie ist der von Gemischen mit einem

so abgehandelt werden können, daß man ein gelför- wesentlich höheren Prozcntgehalt an Nitromethan

iniges Nitroparaffin einer solchen nicht dünnflüssigen vergleichbar und liegt sogar höher als bei einer

Konsistenz erhält, das sich mit dem Ammoniumnitrat Grundmischung, die ungefähr 40 Gewichtsprozent

oder einem anderen Nitrat homogen vermischen läßt. Nitroparaffin und 60 Gewichtsprozent Ammonium-

Obgleich Ammoniumnitrat bei der Herstellung der 40 nitrat enthält. Es ist darüber hinaus noch überra-

erfindungsgemäßen Sprengstoffe bevorzugt ist, kön- sehender festzustellen, daß das Explosionsenergieni-

nen an Stelle des Ammoniumnitrats entweder Natri- veau bei einem Gemisch aus 20 Gewichtsprozent Ni-

umnitrat oder Lithiumnitrat oder Mischungen von je- tromethan und 80 Gewichtsprozent Nitrat höher ist

weils zwei oder mehreren derartigen NiUaten Ver- als bei einem Gemisch aus gleichen Gewichtsteilen.

Wendung finden, hn allgemeinen werden die Nitrate 45 Auf Grund der im Vergleich zum Nitromethan nied-

vom Hersteller in gekörnter Form bezogen, wobei rigen Kosten für Ammoniumnitrat ist dieses Ergeb-

die Korngröße im Durchschnitt etwa 1,59 bis nis wirtschaftlich von großer Bedeutung, da auf diese

3.18 mm beträgt. Es wurde gefunden, daß Ammoni- Weise ein Sprengstoff mit hoher Brisan/. in äußerst

umnitrat und die anderen Nitrate in derart gekörnt ix wirtschaftlicher Weise erhalten werden kann. Wenn

Form hochbrisante Sprengstoffe ergeben, doch durch 50 das Nitromethan gelförmig vorliegt, dann wird ein

Überführen des Nitrats oder der Nitrate in eine pul- Sprengstoff von praktisch unbegrenzter Lagerfähig-

verige Form mit einer Teilchengröße von etwa keit erhalten. Bei Einsatz von flüssigem NHioiiiethaii

500 (im wird ein leichter detonierender Sprengstoff an Stelle von gelförmigem Nitromethan werden die

erhalten, der darüber hinaus bei der Detonation ein in der gr-iphischen Darstellung wiedergegebenen hrhöheres Energieniveau erreicht. Der Ausdruck »pul- 55 gebnisse ebenfalls erreicht, doch fehlt es dann an der

verförmig« beschreibt im voliegenden Zusammen- unbegrenzten Lagerfähigkeit.

hang ein verhältnismäßig [einteiliges oder pulvcrför- Es wurden verschiedene Kombinationen von Nitra-

miges Nitrat zum Unterschied von einem gekörnten ten mit Nitromethan untersucht, wobei jeweils die

Produkt. " gleiche Kurve wie in der Zeichnung erhalten wurde.

Der in der Zeichnung wicdcrgegebenen Kurve ent- 60 obgleich uüs Ensrgieniveau bei anderen Nitraten als

spricht eine Versuchsreihe, bei der verschiedene Pro- Ammoniumnitrat niedriger lag. Die Kurve bezieht

zcntanteile an gelförmigem Nitromethan und Ammo- sich auf das Energieniveau bei Verwendung von Am-

niumnitrat Verwendung fanden. Die Zalüenwcrlc rr.oniumnilrat und Nitromethan. allerdings wird bei

der oberen Reib : beziehen sich auf den Gewichts- Verwendung anderer Nitrate das Energieniveau in prozentanteil an gelförmigem Nitromethan, während 65 Abhängigkeit von dem jeweils eingesetzten Nitrat et-

die untere Zahlenreihe den Gewichtsprozentanteil an was erniedrigt. So wird beispielsweise bei Verwen-

Ammoniumnitrat wiedergibt. Auf der Ordinate ist dung von Natriumnitrat oder Lithiumnitrat an Stelle

der Energiefaktor aufgetragen, und zwar mit Zahlen- von Ammoniumnitrat zwar die gleiche Kurve erhal-

ten, doch liegen die einzelnen Punkte jeweils etwas niedriger, wobei die Kurve für Lithiumnitrat noch unter der für Natriumnitrat verläuft. Verschiedene Kombinationen wurden ebenfalls wie oben beschrieben untersucht. So wurden beispielsweise Proben aus Ammoniumnitrat und Natriumnitrat, die sich jeweils um 10 ⁰Zn voneinander unterschieden, beginnend mit 100 °/o Natriumnitrat und endend mit 100% Ammoniumnitrat, hergestellt. Jede dieser Proben wurden im Gemisch mit Nitromethan bei unterschiedlichen Prozentgehalten entsprechend der graphischen Darstellung untersucht, wobei die gleiche Kurve erhalten wurde, die jedoch auf einem niedrigerem Energieniveau verlief.

Bei einem anderen Versuch wurden die in der USA.-Patentschrift 3 338 165 beschriebenen »Kunstharzballoons« oder »-microballoons« der Grundmischung aus gelförmigem Nitromethan und Ammoniumnitrat zugesetzt, doch wurde hierdurch keine Verbesserung bezüglich der Explosionsenergie erreicht, und die Ergebnisse der Explosionsversuche bei verschiedener prozentualer Zusammensetzung der Proben zeigten denselben Kurververlauf wie in der Zeichnung. Als spezielles Beispiel wurden die »Microballoons« in einer Menge von 2 bis 6 ⁰Zo mit einem Intervall von jeweils 1 % der Grundmischung zugefügt, wobei kein Anstieg der Explosionsenergie erhalten und keine Veränderung der in der graphischen Darstellung wiedergegebenen Kurve beobachtet wurde.

Die erfindungsgemäße Sprengstoffmischung kann in verschiedener Formung, wie beispielsweise als geformte Ladung, gepreßter Booster, als Pellet, in Form von Stäben oder in Behältern verwendet werden. Die Pellets werden in herkömmlicher Weise mittels Druckformen hergestellt. In Stabform beispielsweise kann der erfindungsgemäße Sprengstoff mil Hilfe einer Sprengkapsel üblicher Art gezündet werden, die in eine vorgeformte öffnung der Patrone eingesetzt wird. Bei Verwendung der Sprengstoffnii· schung in einem Behälter, wie in einer Patrone, kam nach Einsetzen der Sprengkapsel eine Zündschnur wie beispielsweise bei Anwendung im Bergbau, zun Zünden der Mischung Anwendung finden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wasserfreie, hochbrii ante Sprengmischung auf Basis von gelförmigem Nitromethan und anorganischen Nitraten, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 30 Gewichtsprozent gelförmigc-r. Nitromethan und 70 bis 90 Gewichtsprozent Nitrat, insbesondere Ammoniumnitrat. Natriumnitrat, Lithiumnitrat oder deren Gemische enthält.

2. Sprengmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Nitrats zwischen etwa 500 um und 3,IS mm liegt.