DE2019968C3 - Sprengstoffmischung hoher Brisanz und hoher Gesamtenergie und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

2. Sprengstoff mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gelbildende Verdickungsmittel aus etwa 0,15% nichtvernetztem Guarangummi, etwa 0,3% eines vernetzten Guarangummis und etwa 0,9% eines Xanthangummis besteht, der durch bakterielle Wirkung aus einem Polysatvhand gewonnen ist.

3. Sprengstoffmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dau sie zusätzlich noch inertes Füllmateria! in Mst jen von 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent, gerechnet a.uf die Gesamtmasse, enthält.

4. Sprengstoffmischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 bis 1 Gewichtsprozent Styroporkügelchen enthält.

5. Verfahren zur Herstellung einer Sprengstoffmischung nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem zunächst eine Lösung von Ammonnitrat mit einem Verdickungsmittel hergestellt und anschließend feinverteiltes Aluminium zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Ammonnitrat bis zur Sättigung und Verdickungsmittel in Mengen zwischen 0,1 und 2 Gewichtsprozent enthaltende Lösung 32 bis 43 Gewichtsprozent, gerechnet auf die Gesamtmasse, feinverteiltes, metallisches Aluminium und Xanthangummi, der durch bakterielle Wirkung aus einem Polysaccharid hergestellt ist, zusetzt, der Lösung weiterhin mindestens 10% eines in der Hauptsache aus Ammoniumniirai bcMchciiucn
mischt, die Masse zu einer glatten Mischung verrührt und sie vor dem völligen Dickwerden in Behälter abfüllt.

Im USA.-Patent 2 836 434 von Streng und Kirshenbaum ist ein Sprengstoff beschrieben, der aus 38 bis 49 Gewichtsprozent fein verteiltem Aluminium, 20 bis 43% eines Oxydationsmitfels wie Ammoniumnitrat und etwa 28% Wasser besieht, so daß das Verhältnis von Aluminium zu Wasser in der Größenordnung von 1,4 bis 1,5 liegt. Dabei ist auch die Verwendung von Emulsionsmitteln vorgeschlagen worden, um eine Dispergierung des feinverteilten Materials zu unterstützen, obwohl Emulsionsmittel oft in Slurrysprengstoffen nachteilig sind, da sie eine starke Verminderung der Empfindlichkeit bewirken.

Schlammförmige Sprengstoffmischungen aus anorganischen Oxydatoren, Aluminium, Wasser, vermischt mit einer wasserlöslichen, flüssigen, organischen Verbindung, und Verdickungsmittel sind aus der französischen Patentschrift 1 562 346 bekannt. Schließlich ist auch aus der USA.-Patenischrift 3 214 307 bekannt, zur Herstellung von Sprengstoffrr=schungen zunächst

ίο eine Lösung von Ammoniumnitrat nut einem Verdickungsmittel zu bereiten und anschließend Aluminium zuzugeben.

Falls nicht so große Mengen von Feststoffen verwendet werden, daß die Teilchen sich gegenseitig gegen den Einfluß der Schwerkraft abstützen, bleiben sie in einem nicht verdickten und nicht viskosen Medium wie einer einfachen wäßrigen Lösung von Ammoniumnitrat nicht lange in Suspension. Aus diesem Grunde hat man es bisher für erforderlich gehalten, die flüssige Phase zu gelieren oder in anderer Weise zu verdicken. Verdickungsmittel der bekannten Art wie Guarangummi, Stärke usw., gegebenenfalls unter Zusatz von Vemetzungsmitteln, bewahren im allgemeinen nicht ihre ursprüngliche Viskosität, insbesondere während längerer Lagerung unter erschwerten Temperaturbedingungen. Für militärsche Zwecke müssen .derartige Massen mechanisch ebenso wie chemisch innerhalb eines Temperaturgebietes stabil sein, das von einer Temperatur deutlich unter dem Gefrierpunkt bis zu tropischeii und Wüstensonnentemperaturen von 55 bis sogar zu 71 ° C reicht. Ein Gegenstand der Erfindung ist es, eine solche Lagerungsstabilität zu ermöglichen. Hochbrisante Sprengstoffe wie Trinitrotoluol werden in militärischen Granaten, Bomben u. dgl. zur

35« Verwendung gegen harte Ziele wie Beton- und Stahlbauten, Fahrzeuge u. dgl. verwendet, wobei ein besonders hoher Zerstörungseffekt im Zentrum der Detonation oder in seiner unmittelbaren Nähe erforderlich ist. Der Einschlag des Projektils und seine Detonation müssen bei oder in unmittelbarer Nähe solcher Aufbauten erfolgen, um wirksam zu sein. Trinitrotoluol hat eine Detonationsgeschwindigkeit von etwa 7000 m pro Sekunde. Unter günstigen Bedingungen entwickelt es einen Detonationsdruck bis etwa 157 500 kg pro cm².

Zyklotol, das aus granuliertem Cyclotrimethylentrinitramin -RDX« besteht, das im geschmolzenen Trinitrotoluol auf geschlämmt und durch anschließendes Gießen der Ladung gebildet ist, erzeugt sogar noch größere Detonationsdrucke als Trinitrotoluol. Mischungen dieser Art sind auch mit bestimmten Mengen feinverteilten Aluminiums kombiniert worden, um

luM-MnRarn iinrl Ki^a-Ka

sahz oder Zerstörungskraft zu erzielen.

Obwohl di >e üblichen militärischen Sprengstoffe für harte Ziele in einem begrenzten Bereich geeignet sind, eignen sie sich weniger gut in solchen Fällen, in denen eine Streuwirkung innerhalb eines weiteren Bereiches mit höchstens verhältnismäßig geringer Intensität erwünscht ist. Um solche weicheren Ziele in einem bedeutend größeren Areal zu zerstören, muß die Sprengdauer beträchtlich vergrößert werden. Die Energie der üblichen hochbrisanten Sprengstoffe wird innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer in Freiheit gesetzt, und der zur Zerstörung weicher Ziele erforderliche Druck wird nicht so lange aufrechterhalten, wie es erwünscht ist, um eine Zerstörung oder Vernichtung in jeiniger Entfernung vom Detonationszentrum zu erreichen.

3 ' 4

Gegenstand der Erfindung ist es, Sprengstoffmi- Aluminiumgehalt, aber niedrigem Wassergehalt, der in schungen zu schaffen, welche sich hinsichtlich der der üblichen Weise zu einer stabilen Masse verdickt ist, hohen Brisanz oder der Detonationswirkung dem mehrere ausgezeichnete Vorteile beim Sprengen, ins-Trinitrotoluol nähern, aber diese Wirkung innerhalb besondere gegenüber weichen Zielen, bietet. Die Lxploeines größeren Radius ausüben. Eine wichtige Tat- 5 sivstoffe gemäß der Erfindung haben eine überaus sache der vorliegenden Erfindung besteht in der Ent- große Gesamtenergie, die höher ist als diejenige "on deckung, das Sprengstoffe von der Art eines viskosen Trinitrotoluol. Dabei sind sie verhältnismäßig billig. Gels oder einer Aufschlämmung, die als Grundstoff Sie können am Ort der Anwendung heizer teilt werkrät lig wirkende anorganische oxydierende Salze ent- den, indem man kritische Verhältnisse der bekannten halten, in Kombination mit großen Mengen metaiii- io Hauptbestandteile anwendet. Weitere Verbesserungen sehen Aluminiums die oben beschriebene Flächen- lassen sich erzielen durch die Verwendung sorgfältig Sprengwirkung in gutem iv.-tBe aufweisen. gewählter Mengenverhältnisse besonders wirksamer

Zur Lösung dieser Aufgab bestehi die Spreng- Verdickungsmittel, welche alle Merkmale besitzen, die

stoffmischung gemäß der Erfindung aus sie zur Erzielung der erforderlichen physikalischen Ei-

a) 45 bis 55 Gewich'sproz?-.-. -. ines starken anorgani- ¹⁵ genschaften des Slurrysprengstoffes besonders geeignet sehen Oxydaiior.i.v.,t^is, von dem mindestens machen.

2 Drittel Amnw--.iranitrat sind" ^Bei graphischer Darstellung des Druckes in Ab-

b) 32 bis 43 ^a'. ..!«verteiltem Aluminium, hängigkeit von der Zeil zeigen die neuen Massen etwas

c) 11 bis IS"/, einer zum größeren Teil aus Wasser "»edngere Druckspitzen als Tnnitrotuolol an den dem bestehenden Flüssigkeit, deren Rest eine wasser- ^2O Detonationszentruin nahegelegenen Pumcten Waniösliche, organische Flüssigkeit, wie Äthylenglykol, ^rend J^{edoch die} Druc^urve bei Trinitrotoluol rasch darstellt und vom Höchstwert auf NuL absinkt, zeigen Massen ge-

d) einem hitzebeständigen, gelbildenden Verdickungs- ^mäö vorliegender Erfindung eire Druck-Zeitkurve, die mittel, das aus einem vernetzten Guarangummi ^{einen etwas} niedrigeren Anfangsdruck als bei Tnnitro- und nichtvernetztem Xanthangummi besteht, der ^{25 toluo1 ζει}ε¹', ^abe[ ^dle, «nen verhältnismäßig hohen durch bakterielle Wirkung aus einem Poly- Druckbereicn wahrend einer bedeutend längeren Zeitsaccharid hergestellt ist dauer aufrechterhält. Die Ergebnisse in diesem Kurvenbereich, die ein MaR für die freigewordene Gesamt-

Es ist bekannt, daß man eine hohe Gesamtenergie energie darstellen, sind bsi den neuen Slurrysprengstof-

erzielen kann, wenn man kleine Menger. Wasser und 30 fen gemäß vorliegender Erfindung erheblich größer als

Aluminium mit großen Mengen von Oxydationsmitteln bei Trinitrotoluol.

wie z. B. Ammoniumnitrat (AN) reagieren läßt. Mas- Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in graphischer

sen dieser soeben erwähnten Art haben eine umfas- Darstellung Druck-Zeitkurven, wobei geschmolzenes

sende Verwendung für Sprengzwecke, insbesondere Trinitrotoluol mit Massen gemäß der Erfinuung vtr-

für Sprengungen in hartem Felsgestein, beim Ausspren- 35 gliechen ist.

gen großer Hohlräume in Felsen u. dgl. gefunden. In Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die

manchen Fällen sind selbstexplodierende Stoffe wie Beispiele näher beschrieben.

Trinitrotoluol in granulierter Fon*· mit derartigen . 11

Schlammsprengstoffen mit gutem Ergebnis kombiniert Beispiel

worden. Es ist bekannt, daß manche dieser Mittel eine 40 Die Masse wurde aus folgenden Ausgangsstoffen in

höhere Gesamtenergie (Q) besitzen als vergleichbare den angegebenen Gewichtsprozenten hergestellt:

Gewichtsmengen an Trinitrotoluol u. dgl. Ammoniumnitrat 50,0

Es _iSt auch bekannt daß die Verwendung von Ver- _ieinverteiltes Aluminium 35,0

«jickungsmitteln zum Stabilisieren solcher Massen in Wasser 14 0

Gegenwart von Grundwasser bzw. in Bohrlöchern sehr 45 Verdickungsstabilisator'* (vgl', unten) l',0

vorteilhaft ist.

Massen dieses eben beschriebenen Typs bilden die insgesamt 100,0

Grundlage für die gewöhnliche, weit verbreitete und Auf Grund des Zusatzes einer so hohen prozentualen

erfolgreiche Anwendung von Slurrysprengstoffen. Men^e von Aluminium und angesichts der Tatsache,

Die meisten derartigen Massen besitzen einen ver- 50 daß die Sauerstoffbilanz der Masse etwa minus 22°/₀

hältnismäßig niedrigen Aluminiumgehalt, der gewöhn- beträgt, würde man nicht erwarten, daß diese besondere

Hch unter 15 bis 20 Gewichtsprozent liegt. Hierfür gibt Masse eine außerordentliche hohe Sprengkraft besitzt,

es verschiedene Gründe. Aluminium ist einer der leuer- wie sie zur Sprengung innerhalb eines breiten Gebietes

sten Rohstoffe in Sprengstoffmischungen des Slurry- wie oben beschrieben erforderlich ist. Diese Masse er-

typs. Wenn er fein verteil! ist, reagiert er sehr leicht mit 55 wies sich jedoch bei den im folgenden beschriebenen

Wasser. Obwohl einige Veröffentlichungen und Pa- \ ersuchen als außerordentlich wirksam. Das Hersiel-

tente die Verwendung von mehr als 20 oder 25% Alu- Jungsverfahren war folgendes:

minium erwähnen, hat die Technik es aus praktischen Eine Vormischung von Aluminium und dem Ver- oder wirtschaftlichen Gründen nicht für erwünscht dickungsmittel.welches in diesem Fall eineKombination empfunden, derartige Mengen zu verwenden. Überdies 60 eines spezialbehandeltei. selbstvernetzenden Gummis ist Aluminium, besonders wenn es einen feineren Mahl- m^;t einer geringen Menge von Ammoniumphosphat grad aufweist, wie z. B. sogenannte Mal- oder Pigment- darstellte, um eine Reaktion zwischen dem Wasser und feinheh, in wäßrigen Systemen schwierig in großen dem Aluminium zu verhindern, wurde in einen Misch-Mengen zu dispergieren; für gute Empfindlichkeit des trichter eingefüllt. In diesem Trichter wurde diese Mi-Sprengstoffes ist es vorzuziehen, daß das Aluminium 65 schung mit einer gesättigten wäßrigen Lösung von in der wäßrigen Phase nicht völlig benetzt ist. Ammoniumnitrat in einem solchen Verhältnis ver-

Aus den obigen Gründen war es überraschend fest- mengt, daß ein dünner Schlamm mit dem Aluminium

zustellen, daß ein verdickter Schlamm mit hohem gebildet wurde. Dieser Schlamm wurde anschließend

5 ^ 6

durch Zusatz von trockenen Kügclchen von Ammo- betrug im Vergleich zu Trinitrotoluol bei gleicher Gc-

niumnitrat verdickt, um so den gesamten Ammonium- wichtsraenge 1,45. Die Masse nach Beispiel 2 detoniert

nitratgehalt auf 50°/₀ zu erhöhen. Der so zusammenge- nicht in einem 51 mm messenden Stahlrohr, das mit

setzte Schlamm würde dann einige Sekunden lang einer fCappe versehen ist und mit einer 3O,O6kalibrigen

durchgemischt, um ihn glatt und homogen zu machen. 5 Fiinlenkuge! üus einer Entfernung von 22,85 m be-

Dann wurde er unmittelbar^ bevor das Verdlckungs- schössen wird.

mittel Voll zur Wirkung gelangte, abgepumpt und kon- Das in den Beispielen 1 und 2 verwandele Verdik-

tinuierlich '. urch einen langen Gummischlauch an den kungsmittei bestand aus einer Kombination einer klci-

Ort seiner Verwendung gedruckt. Im Augenblick seiner ncn Menge eines iianil.-lsublik.hcn (iuarangummis, der

Auslieferung, d.h. etwa 30 Sekunden nach dem Zu- io in einer wäßrigen Losuty di.pergieri war, wodurch

sammenbringen der Ausgangsstoffe, war der Schlamm diese genügend verdickt war. um Gasbiasen in feiner

noch ziemlich flüssig und noch pumpfähig: er besaß Verteilung festzuhalten, tcrner einer kleinen Menge

ein Viskosität in der Größenordnung von etwa 3000CpS. eines selbst vernetzenden Ciuarangumtnis, dei als

Nachdem der an den Ort seiner Verwendung gepumpte Schlammverdickungsmittel «ehr wirksam ist und eine

Schlamm 15 Minuten lang zur Ruhe gekommen war. 15 kautschukartige Struktur, aber eine geringe Lagerungs-

hatte die Vernetzungsreakti/n des Verdickungsmittel beständigkeit aufweist, und schließlich einer kleinen

in genügendem Maße gevirkt, so daß die gesamte Menge eines sogenannten Xanthangmnmis. Er ist

Schlammasse zu einer steifen kautschukartigen Konsi- durch bakterielle Wirkung aus einem Polysaccharid-

stenz geliert war. Nach einem weiteren Absetzen wurde material wahrscheinlich Guarangummi hergestellt,

die Masse noch etwas härter und zäher, so daß sie sich 20 Dieser letztere besitzt einen sehr wirksamen Stabili-

in ihrer Konsistenz derjenigen von gewöhnlichem sierungseffekt, so daß das verdickte Gel seine zähe

Radiergummi näherte. kautschukartige Struktur während längerer Lagerungs-

Infolge seiner ursprünglichen Flüssigkeit kann das zeiten selbst bei höheren Temperaturen beibehält Eine

Material bequem ausgegossen oder in Behälter, wie bei- ebe·'falls verwendete geringe Menge von Borsäure

spielr.weise Bomben, gepumpt werden. Die W M eines as unterstützt die Vernetzung und trägt ebenfalls zur

wirksamen stabilen Verdickungsmittel ist sehr wichtig. chemischen Stabilität bei, indem sie die Reaktion zwi-

Wenn der Schlamm zu einer steifen kautschukartigen sehen dem feinen Aluminium und dem Wasser zurück-

Konsistcnz sich verdickt und diese Beschaffnen be- drängt.

hält, kann er in Flugzeugen transportiert werden, ohne Die Zusammensetzungen nach Beispiel 1 und 2 wur-

eine Veränderung des Gravitationszentrums befürch- 30 den geprüft, um die kleinsten erforderlichen Ladungs-

ten zu müssen, was beim Lufttransport ein ernstes mengen festzustellen. Die Ladungen wurden aus einer

Problem darstellt. Die militärischen Verwendung- geschmolzenen 50: 50 Pentolitmasse hergestellt (50 ⁰I₀

zwecke für derartige Explosivmischungen umfassen PETN und 50% Trinitrotoluol). Diese Masse wurde in

große Bomben und ähnliche Behälter. Für praktische ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von 4.95 cm

Zwecke ist die Masse nach Be.spiel 1, nachdem sie sich 35 und einer Wandstärke von 6,35 mm eingegossen, das

eine kurze Zeit lang abgesetzt hat, im wesentlichen als Behälter für die Ladung diente. Eine Ladung von

ebenso beständig wie feste Sprengstoffe, beispielsweise 80 g, die der Zusammensetzung naci, Beispiel 2 ent-

gegossenes Tinitrotoluol, was die Handhabung oder sprach, detonierte bei 20°, nicht. Eine Ladung von

Versendung anlangt. 90 g detonierte bei ebenfalls 20° und eine 100-g-Ladung

Es wurde gefunden, daß die N'asse gegenüber den 4° detonierte bei 5".

üblichen 30kalibrigen Flintenkugeln nicht stoßemp- Eine allgemeine Mischvorschrift ist oben angegeben,

findlich war. Ebenso war sie bei 20° nicht gegenüber Ein spezielles Mischverfahren ist das folgende:
elektrischen Zündhütchen Nr. 6 empfindlich. DieMasse

und all ihre Zusatzstoffe sind nicht giftig. Daher kann 1. Die Oxydationslösung und die begleitenden Krisie ohne besondere Bekleidungserfordernisse gehand- 45 stalle werden in einem Aluminiumtopf oder einen habt werden. Wenn sie verschüttet wird, besteht keine solchen aus rostfreiem Stahl passender Größe einGefahr einer Verunreinigung oder einer Gefährdung gebracht und erhitzt, bis sich die Kristalle sämtlich von Personen, und die verschütteten Mengen können gelöst haben. Es sollte nicht nötig sein, die Temleicht mit Wasser beseitigt v/erden. peratur für diesen Z«veck über 40° zu steigern.

„ . - , , 50 Dann läßt man die Lösung bis etwa 35 bis 50° ab-

Beispie!2 _kühlen

Eine weitere ähnliche aber zähflüssigere Masse wird 2. Man setzt das trockne Oxydationsmittel, vorzugsaus folgenden Bestandteilen in den angegebenen Pro- weise Ammoniumnitrat (das jedoch auch aus zcniiüengen hergestellt: Natriumnitrat bestehen kann), der Lösung zu und

55 rührt, bis die Krampen gleichmäßig verteilt sind.

Ammoniumnitrat -49,55 Diese bleiben in der gesättigten Lösung in

Wasser 14,00 Suspension. Es hängt von der Temperatur ab,

Aluminium 35,00 bei der die Lösung hergestellt und/oder der

Gummiverdiekungsmittel und Schlamm gewonnen wird, ob mehr oder weniger

Stabilisator 1,45 60 oder in einigen Fällen überhaupt kein trocknes

insgesamt 100 00 Oxydationsmittel zugesetzt wird, wie dies der

Augenschein lehrt, da die Löslichkeit weit-

Dieses Produkt ergab nach kurzem Stehenlassen gehend in Abhängigkeit von der Temperatur

einen steifen Schlamir mit einer Dichte von etwa 1,50 g schwankt.

pro cm³, einem kritischen Detonationsdurchmesser von 65 3. Dann gibt man die gesamte Menge des trocknen

63,5 mm, einer Detonationsgeschwindigkeit von etwa brennbaren Materials der oben angegebenen

5275 m pro Sekunde und einer Gesamtenergie (Q) von Mischung auf einmal zu und rührt kräftig, bis die

etwa 1900 Kalorien pro Gramm. Seine Sprengkraft Gesamtmenge der trocknen Vormischung ver-

rührt ist und das Verdickungsmittel die Mischung dicker macht. Die gesamte Mischzeit überschrciiet im aligemeinen nicht die Dauer 1 Minute. 4. Die Versuchsbchäller werden mit der Mischung so rasch wie möglich gefüllt, da anderenfalls eine Vernetzung in einem solchen Ausmaße eintritt, daß der Schlamm nicht mehr fließt (dies muß etwa 2 Minuten nach der Erreichung des in Ziffer 3 beschriebenen Verdickungsstadiums erfolgen),

IO

Das Verfahren wird auf Schlämme angewendet, die in ihrer Dichtigkeit nicht verändert oder durch Zusatz von Füllstoffen wie Kügelchen aus Styroschaumstoff oder ein sonstiges inertes Material vermindert sind, das die explosiven Eigenschaften nicht beeinflußt, aber das spezifische Gewicht vermindert. Wenn solche Stoffe zugesetzt werden, liegen die Mengenverhältnisse zwi- »cben 0,2 und 1,5%, vorzugsweise bei 0,5 bis 1 ⁰I₀. Das bevorzugte Verfahren zum Einmischen solcher Stoffe, wie im Beispiel 6 der Tabelle angegeben, ist das folgende:

Die Oxydationslösung wird so lange erhitzt, bis alle Kristalle gelöst sind. Dann wird das trockne Oxydationsmittel wie oben unter Ziffer 1 und 2 angegeben zugesetzt. Dann werden die Kügelchen aus Styroschaumstoff zugesetzt und das Ganze gerührt, bis diese gleichmäßig innerhalb der ganzen Mischung verteilt sind. Die Gesamtmenge an trocknem, brennbarem Material wird dann der Mischung auf einmal zugesetzt und, wie oben unter Ziffer 4 beschrieben, gerührt. Dann werden die Versuchsbehälter, wie oben unter Ziffer 5 beschrieben, gefüllt.

Bei der Masse nach Beispiel 6 ist die Menge des trocknen Oxydationsmittels ein wenig vermindert, um die Verwendung von Kügelchcn aus Styroschaumstoff zur Erzielung einer geringen Dichte zu ermöglichen.

Das Produkt ist ein weitgehend mit Aluminium angercichlcrer Schlamm niedriger P'chle mit guter Detonationsempfindlichkcit. Alle Bestandteile und der Schlamm selbst sind stabil und nicht giftig. Beispiel 6 wurde in einem weiteren Ansatz von 9,07 kg unter Anwendung des gleichen Verfahrens mit ähnlichen Ergebnissen wiederholt. Der Schlamm mit geringerer Dichte besaß folgende Eigenschaften:

Dichte 1.25 ρ pro cm'¹

kritischer Durchmesser 5,08 cm

kleinste erforderliche Ladung 20.0 g von 5O/5GPen-

lolit im Vergleich mit 9.) bis 100 g wie oben gezeigt

Die Mischung detonierte, wenn sie mit einer 3O,O6kalibrigen Flintenkugel in einer Entfernung von 22,85 m in einem verschlossenen Stahlrohr von 5,08cm Durchmesser beschossen wurde. In dieser Hinsicht ist die Masse naturgemäß nicht ganz so sicher wie das dichtere Erzeugnis.

Ein Problem, das beim Füllen von Behältern wie Bomben mit der Schlammasse auftritt, die in merklichem Ausmaß belüftet ist, stellt die Entstehung von Hohlräumen dar. Diese entwickeln sich häufig in Bombe ii und anderen Behältern nach dem Füllen. Wahrscheinlich auf Grund der Tatsache, daß die Schlämme notwendigerweise beim Mischen etwas belüftet werden, tritt eine Schrumpfung ein, die den Behälter teilweise ungefüllt läßt, besonders wenn dieser eine Weile lang stehengelassen wird. Dies kann durch Anwendung eines Verfahrens verhindert werden, das ein Füllen unter Druck in sich schließt.

Verschiedene andere Zusammensetzungen und Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Zusammensetzung in Gewichtsprozent
Beispiel 3 I Beispiel 4 I Beispiel 5 | Beispiel 6

Hauptsächliche Oxydationslösung:

NH₄NO₃

H₂O

Guarangummi (nicht vernetzt)

Äthylenglykol

Guarangummi (vernetzt)

Trocknes brennbares Material:
(in die Lösung unter Schlammbildung eingemischt)

Aluminium von Malfeinheit

atomisiertes Aluminium

Guarangummi-Xanthan

Borsäure

Dem Schlamm zugesetzte Stoffe:

trockenes NH₊NO₃

Perlen aus Styroschaum

Dichte in Gramm pro cm³

kritischer Durchmesser in cm

Detonationsgeschwindigkeit in Metern pro

Sekunde

kleinste Ladung (50: 50 Penlolit)

Empfindlichkeit gegen eine 30,06kai<brige Füntenkugel bei einer Entfernung von 22,85 m in einem verschlossenen Stahlrohr von 5,08 cm Durchmesser

35,75

14
0,15
0,30

34
0,9
0,4

13,35

1,5
5,08

5275 20gms

nicht geprüft

35,55	35,75
14	14
0,15	0,15
0,30	0,30

0,50
34,5
0,9
0,1

14

1,50
6,35

5275
20gms

3 Versager
3 Schüsse

35
0,9
04

13,30

1,25
5,08

20 gms
detoniert

35,55

14
0,15
0,30

0,5

34,5

0,9

0,1

13,1
0.9
1,25
5,08

20 gms
detoniert

309 648/54

Eine weitere Masse wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt. Es versteht sich, daß Änderung in der Menge des malfeinen Aluminiums die Detonationscrripiindlichkeil beeinflußt.

Beispiel 7

Rohstoff Ocw ichtspiwciu

Ammoniumnitrat (AN) technisch

feine Teilchen 49,25

Wasser 14.0

Aluminium 35.0

a) von alomisierier Feinheit 33
bis 35

b) Flocken; Malfcinheit 0 bis 2

	IC	Druck	Volumen	Dichte
Temperatur	(kg pro cm')	in cm1
C	0	1 14,0	1,40
12	0.77	107.8
12	1.6	106,0
12	3.43	104,0
12	1.47	114,0
45	2.1	112,0
45	2.S	111.0
45	4.2	110,0
45 ·	5.6	100.5
45			,57
	.61
,64
,49
.51
1.53
1.54
1.55

Äthylcnglykol

handelsübliches (iuarangummi
vernetzter Cuiarangummi ....

Xanlhangummi

Borsäure

0,3

0.15

0,3

0.9

0.1

100.0

Bei verschiedenen Temperaturen und Drücken schwankten die Dichten der Schlämme, der in den Beispielen beschriebenen allgemeinen Art, wie folgt:

tine Flächensprengwirkurig ist cias f-.rgebnis von Schlammzusammensel/.ungen verschiedener Art. einschließlich solcher gemäß uer Erfindung, welche Spit-/endrucke zeigen, die dun.h Sonden ermitleit worden sind, die in veischiedenen Abständen vom Explosionsmitielpunkt angeordnet waren. Diese sind im Vergleich so zu Trinitrotoluol im folgenden labellenmäßig angegeben Die Dichten dei Mischung (vgl. Beispiel 5) wurden variiert entweder durch f-inverleiben von Gas oder durch Zusatz von inerten Füllmitteln, nämlich Kügelchen aus Styrosehatimstoff wie in den Bcispielcn6 und 7 angegeben.

Sondenabstand in cm

Zusammensetzung

Trinitrotoluol (Durchschnitt von
7 Versuchen)

Beispiel 1 (Durchschnitt von
7 Versuchen)

Slurry H-I (Durchschnitt von
Versuchen)

Slurry H-2 (Durchschnitt von
5 Versuchen..

Slurry 1-2 (Durchschnitt von
7 Versuchen)

Slurry 1-3 (Durchschnitt von
7 Versuchen)

5.6 ι 3,8

4,6

4.4

3,4

4,78

3,42

3,7 3.45

3.18 2,76 48,77

Spitzenilruck

1,5

1.5

1.1

0,93

1.4

1.04

Impulsdruck
ni/scc

1.16

1.3

1,09

1,02

1,18

0,91

ft7,n

Spilzcn-. druck

0,6

1,0

0,5

0.53

0.3

0.49

Impulsdruck m/sec

0,42
1,78

85.34

Spii/ondruck

0.72

0.78

0.6

0.56

0,71

0.58

Impulsdruck

1,3

1.36

0.93

0.85

1,31

1,0

Die oben als Beispiel 1, H-I und 1-2 bezeichneten Massen besaßen die gleiche allgemeine Dichte, nämlich 1,19 bis l,r.5g pro cm³. Die Zusammensetzung der Massen H-I und H-2 war nicht bekannt. Sie wurden lediglich als repräsentatives Beispiel bekannter explosiver Schlämme untersucht.

Die Masse nach Beispiel 1 ciisugte in einem Abstand von 30,5 cm einen geringeren Druck als Trinitrotoluol, in einem Abstand von 48,77 cm war er gleich oder ein wenig größer, deutlich größer in einem Abstand von 67 cm und ein wenig größer im Abstand von 85 cm. Die Schia.nmproben 1-2 und 1-3 waren mit Aluminium versetzt; die Wasser und Ammoniumnitrat enthaltenden Massen wiesen 25 bzw. lO°/o Aluminium auf.

In der Zusammensetzung der Massen können versrhiedenc Abänderungen getroffen werden, ohne das Vt.sen der Erfindung zu verändern. Beispielsweise k >"cn Teilchen von selbstexplodierenden Stoffen wie Trinitrotoluol, RDX. Nitrocellulose usw. zugesetzt werden. Eine entschieden optimale Kraft, die insbesondere für Flächensprengzwecke überlegen ist. wird durch Kombination von etwa 45 bis 55 Gewichtsprozent eines kräftigen Oxydationsmittels, welches vorzugsweise in der Hauptsache oder mindestens zu zwei Dritteln aus Ammoniumnitrat besteht, mit 32 bis 43ⁿ ₀ eines feinverteilten Aluminiums erzielt, wobei ein Teil hiervon vorzugsweise in Flockenform von Malfeinheit vorliegt, indem man 11 bis 18 Gewichtsp ozenl,

vorzugsweise 13 bis 16% Flüssigkeit anwendet, wovon der größere Teil Wasser ist. Ein wesentlicher Teil der Flüssigkeit kann jedoch aus Glykol, Alkohol, Keton, Aldehyd oder Amid bestehen. Dieses letztere soll bei seiner Verwendung wasseriöslich oder mindestens wasserverträglichsein. Dabei muß ein Verdickungsmittel verwendet werden, das in geringen Mengenanteilen hochwirksam ist (vorzugsweise in Mengen, von 0,5 bis 1 Gewichtsprozent), aber es können Mengenverhältnisse

bis zu 5% verwendet werden, insbesondere wenn eine erhebliche Gelsteifheit und eine Stabilität für längere Lagerzeit bei höheren Temperaturen gefordert wird. Diese Mengen dienen dazu, den Schlamm steif, ka^p.itschukartig und beständig zu machen. Vorgeliertc Stärke kann bei ihrer Verwendung in Mengen bis 2"/„ angewendet werden. Gummiartige Verdickungsmittel sind vorzuziehen und sollten stark vernetzt sein. Mengenverhältnisse von 0,35 bis 1.3 Gewichtsprozent sind zu empfehlen.

Zur Erzielung einer stabilen hochviskosen oder kautschukartigen Konsistenz, die für die Lagerung und den Transport bevorzugt wird, sollten mindestens 0,5 °/„ eines weitgehend vernetzten Verdickungsmittel, einschließlich eines Xanthangummis verwendet werden. Vorzugsweise wird mindestens einTeil des Verdickungsmittel der Lösung zugesetzt, bevor die unlöslichen Bestandteile hinzugefügt werden. Dies unterstützt die Verteilung einer großen Zahl feiner Gasblasen in der Lösung, was wiederum wesentlich zur Erhöhung der Detonationsempfindliehkeit beiträgt, selbst bei einer geringeren Verminderung der Dichte. Das Verdickungsmittel ist vorzugsweise ein Polysaccharid, d. h. eine Stärke oder ein Gummi mit verzögerter Wirkung, s^ daß der Schlamm mindestens einige Sekunden nach dem Vermischen gepumpt oder vergossen werden kann. Das Verdickungsmittel umfaßt aber auch Verbindungen, die eine huhe und beständige Viskosität in der flüssigen Phase erzeugen Aus diesem Grunde werden zwei Komponenten, d. h. ein vernetzter Guarangummi zusammen mit einem Xanthangummi, vorzugsweise angewendet. Diese Kombination des Verdickungssystems ist besonders wichtig, wenn das Gel für lange Zeitdauer gelagert werden soll. Es ist stabil bei Temperaturen, die im Gebiet deutlich unterhalb des Gefrierpunktes bis IY C reichen, und zwar während einer Zeitdauer von 1 Jahr oder mehr.

Im speziellen Fall kann die Masse etwa 10 bis 15% des Oxydationsmittels in fe,tem Zustande enthalten, d. h. abgesehen von der flüssigen Phase. Dieser feste Anteil ist nicht von Natur aus unlöslich, sondern nur infolge der Übersättigung der Lösurg. Für diese spezielle Zusammensetzung wird Ammoniumnitrat bevorzugt; es können jedoch bis zu 25 °/_u des Oxydationsmittels Natriumnitrat sein.

Die Zeichnung basiert auf den Daten des Beispiels 1 und der anderen Zusammensetzungen, die in der obigen Tafel angegeben sind. Die Massen gemäß der Erfin-

)5 dung haben sich als hervorragend hinsichtlich ihrer Leistung in einem Abstand von 4,88 bis 8,53 m vom Zentrum der Explosion erwiesen. Die durch die Buchstaben ABCD begrenzte rechteckige Fläche wird ah Untersuchungsgebiet von hauptsächlicher Bedeutung

ia angesehen. Die Wirkung von Trinitrotoluol beginnt mit hohem Druck im Mittelpunkt, aber dieser sinkt rasch auf einen niedrigen Druck von 0,6 kg pro cm² in einer Entfernung von 6.7 m im Vergleich mit einem Druck von 1,0 kg pro cm² bei einer typischen Mischung

as gemäß der Erfindung. Die Mischung 1-2 bestand aus einem normalen schlammförmigen Gesteinssprengstoff guter Qualität für bergbauliche Zwecke. Die Mischung 1-3 bestand aus einem verhältnismäßig billigem Schlammsprengstoff mit niedrigem Aluminiumgehalt.

Bei Verwendung von Trinitrotoluol zeigte sich eine geringe Zunahme des Druckes in einem Abstand von 8,53 m gegenüber einem solchen von 6,70 m wahrscheinlich auf Grund einer Reflexion der Druckwellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Sprengstoffmischung hoher Brisanz und hoher Gesamtenergie, bestehend aus einem viskosen Schlamm aus anorganischem Oxydationsmittel, feinverteiltem Aluminium, Wasser und einer mit Wasser mischbaren, flüssigen, organischen Verbindung sowie einem Verdickungsmittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an

a) 45 bis 55% eines starken anorganischen Oxydationsmittels, von dem mindestens zwei Drittel Ammoniumnitrat sind,

b) 32 bis 43% feinverteiltem Aluminium,

c) 11 bis 18% ^e'ner zum größeren Teil aus Wasser und aus einer wasserlöslichen, organischen Flüssigkeit, wie Äthylenglykol, bestehende Flüssigkeit,

d) einem hitzebeständigen, gelbildenden Verdickungsmittel, das aus vernetzten! Guarangummi und nichtvernetztem Xanthangummi besteht, der durch bakterielle Wirkung aus einem Polysaccharid hergestellt ist.