DE2202719A1 - Aufgeschlaemmte Sprengstoffmasse und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Aufgeschlaemmte Sprengstoffmasse und Verfahren zu deren Herstellung

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DE2202719A1 DE19722202719 DE2202719A DE2202719A1 DE 2202719 A1 DE2202719 A1 DE 2202719A1 DE 19722202719 DE19722202719 DE 19722202719 DE 2202719 A DE2202719 A DE 2202719A DE 2202719 A1 DE2202719 A1 DE 2202719A1
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    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
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    • C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
    • C06B47/14—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase comprising a solid component and an aqueous phase

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Description

PArSNYANWALTSBÜRC "hOMSEN - TlEDTKE - BüHLINQ
TEL. (Olli) 5S0J11 TELEX: 5-24303 toptt L L U L I
BS 0212
PATENTANWÄLTE
München: Frankfurt/M.:
Dipl.-Chem. Dr. D. Thomson Dipl. - Ing. W. Weinkauff
Dipl.-Ing. H. Tledtke (Fuchshohl 71)
Dipl.-Chem. Q. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers
8000 München 2
Kaiser-Ludwig-Platze 20. Januar 1972
Imperial Chemical Industries Limited London (Großbritannien)
Aufgeschlämmte Sprengstoffmasse und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf aufgeschiammte Sprengstoffmassen, welche ein Gasblähnittel zur Einstellung der Dichte zwecks Verbessern ihrer Empfindlichkeit aufweisen. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Sprengstoffe.
Sprengstoff massen, welche ein sauerstofflieferndes Salz, beispielsweise Ammoniumnitrat, einen Sensibilisator und/oder Brennstoff, zusammen mit einem fließfähigen Lösungsmittel, Dispergiermittel oder Träger wie Wasser aufsei?.s?.t sind bekannt. Diese Massen bezeichnet man gewöhnlich „■.._: aufgeschlämmte Sprengstoffmassen, oder, allgemeiner, nl-i
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Sprengstoffaufschlämmungen. Solche Sprengstoffaufschlämmungen können» den Festigkeitsgrad bzw. die Konsistenz betreffend, im Bereich von hoch viskosen, plastikähnlichen extrudierbaren Massen, bis zu weniger viskosen, pumpbaren oder gießbaren, fließmittelähnlichen Gemischen liegen.
Aufgeschlämmte Sprengstoffmassen der vorerwähnten Arten, enthalten normalerweise als wesentliche Bestandteile, verbreitet bekannte sensibilisierende und kraftsteigernde Substanzen und Brennstoffe, beispielsweise fein zerteiltes Leichtmetall oder feinzerteilten Kohlenstoff. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, einen selbstexplodierenden Bestandteil wie partikelförmiges Trinitrotoluol (TNT) Pentaerythrittetranitrat (PETN) oder rauchloses Pulver hinzuzusetzen, um die Empfindlichkeit oder/und Stärke der aufgeschlammten Sprengstoffe weiter zu verbessern und dadurch Detonation und Ausbreitung zu gewährleisten. Im allgemeinen liegt der Sauerstoffbestand der Gesamtmasse innerhalb des Bereiches von +15 bis -35g Sauerstoff je 100 g fertigen Sprengstoffs. Es ist ein weiter Bereich solcher Massen bekannt.
<o Es ist bekannt, daß die Empfindlichkeit von Sprengoo
£* stoffaufschlämmungen dadurch gesteuert werden kann, daß man O ihre Dichte steuert. Ferner sind gesteuerte Dichteänderungen
O ohne einen vorwiegenden Wechsel in der Rezeptur unter bestimmte
ten Bedingungen bei der Erzielung optimaler Sprengergebnisse vorteilhaft. Es sind eine Anzahl dichtevermindernder Mittel
und Methoden der Belüftung bereits bekannt, doch die dadurch bewirkte verminderte Dichte wird im allgemeinen nicht bei verlängerter Lagerung beibehalten.
Erfindungsgemäß sollen daher Mittel zum Steuern der Empfindlichkeit von Sprengstoffaufschlämmungen geschaffen werden, und es sollen ferner Sprengstoffaufschlämmungen geschaffen werden, welche ihre Empfindlichkeit bei Lagerung aufrechterhalten .
Nunmehr wurde überraschenderweise gefunden, daß die Dichte und Empfindlichkeit von Sprengstoffaufschlämmungen vorteilhaft gesteuert werden kann, indem man der Masse N.N'-Dinitroso—pentamethylentetramin einverleibt. Die Sprengstoffe behalten ihre Empfindlichkeit über lange Lagerdauer hinweg bei,
Erfindungsgemäß weist daher eine aufgeschlämmte Sprengstoffmasse mindestens ein anorganisches sauerstofflieferndes Salz, ein Lösungsmittel für dieses Salz, ein Dickungsmittel für die Lösung des Salzes im Lösungsmittel, einen Brennstoff, sowie als Dichtesteuerungsmittel N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin auf.
Vorzugsweise liegt das 11.Π'-Dinitroso-nentanethylentetramin in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 1 Gew.% der
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Masse vor.
Bevorzugte erfindungsgemäße aufgeschläirante Sprengstoffmassen enthalten 15 bis 83 Gew.% mindestens eines anorganischen sauerstoffliefernden Salzes, IO bis 30 Gew.% Lösungsmittel, 0,2 bis 2,5 Gew.% Dickungsmittel, 5 bis 55 Gew.% Brennstoff, und 0,01 bis 1 Gew.% N.N'-Dinltroso-pentamethylentetramin,
Die Dichte der Masse kann über einen weiten Bereich variiert werden, indem man den Anteil an N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin variiert, wobei nur ein kleiner Anteil für eine wesentliche Dichteverninderung erforderlich ist.
Das anorganische, sauerstoffliefernde Salz kann zweckmäßig ein Nitrat des Ammoniaks, Natriums, Kaliums, Bariums oder Calciums, oder ein" Gemisch zweier oder mehrerer dieser Nitrate umfassen.
Das Lösungsmittel ist vorzugsweise Wasser, Formamid, Dimethylsulfoxyd, ÄthylengIykol, oder ein Gemisch solcher Substanzen.
Zu dem Brennstoff können zweckmäßigerweise partikelförmiges Leichtmetall oder Metalloid zählen, beispielsweise feinzerteiltes Aluminium, Aluminiumlegierung, Silicium, Ferrosilicium, Ferrophosphor; ferner partikelförmiger organischer Sprengstoff, organisches Nitrat, beispielsweise IsopropyInitrat;
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Schwefel; oder kohlenstoffhaltiges Material, beispielsweise Kohlenstoff, Harnstoff, Thioharnstoff oder Zucker oder ein Gemisch dieser Substanzen.
Zu brauchbaren partikelförmigen organischen Sprengstoffen, welche in den Massen verwendet werden können, zählen beispielsweise TNT, PETN, Cyclotrimethylen-trinitramin (RDX), Komposition B (Gemisch von TNT und RDX), Pentolit (Gemisch von PETN und TNT), rauchloses Pulver, Nitrocellulose, Nitrostärke, und Gemische dieser Substanzen.
In wäßrigen aufgeschlämmten Sprengstoffmassen, kann das Dickungsmittel zweckmäßig aus Mannogalactanen bestehen bzw. solche enthalten, beispielsweise Guar-Gum oder Gummi von Johatnisbrotsamen. Wo Dimethylsulfoxyd oder Formamid allein als Lösungsmittel verwendet wird, kann man Hydroxyathylcellulose als Dickungsmittel verwenden. Wo Dimethylsulfoxyd in Kombination mit Wasser verwendet wird, sind Guar-Gum, Tamarindenmehl oder Stärke geeignete Dickungsmittel.
Die Masse kann auch vorteilhaft Vernetzungsmittel aufweisen, um das Dickungsmittel zu vernetzen. Zu geeigneten Vernetzungsmitteln für die Polysaccharide in wäßrigen Aufschlämmungsmassen zählen fUnfwertige Antimonverbindungen, beispielsweise Kalium-pyroantimonat, oder Metallchromate und -dichromate,
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beispielsweise Zlnkchromat, Natriumdichromat oder Kaliumdichromat, vorteilhafterweise in Verbindung mit einer löslichen Antiraonverbindung, beispielsweise Kalium-antimon-tartrat.
Andere zusätzliche Bestandteile, welche gewöhnlich in Sprengstoffmassen verwendet werden, beispielsweise Stabilisatoren, können, wenn gewünscht, in die Masse einverleibt werden.
Die Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zur Herstellung eines aufgeschlämmten Sprengstoffes, bei welchem N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin in eine saure aufgeschlammte Sprengstoffmasse als Dichtesteuerungsmittel eingemischt wird. Die Geschwindigkeit der Dichteverminderung durch dieses Belüftungsmittel, kann durch den pH-Wert der Sprengstoffaufschlämmung gesteuert werden. Je niedriger der pH-^ert ist, umso höher ist die Geschwindigkeit der Dichteverminderung, doch das eventuelle Ausmaß der Dichteverminderung ist nur abhängig von der Menge des verwendeten N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramins. Der pH-Wert liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 6, stärker bevorzugt im Bereich von 4,5 bis 5,5.
Die Masse kann beispielsweise durch Zinknitrat angesäuert werden, oder, wenn der pH-Wert bereits unerwünscht niedrig ist, kann er gesteigert werden, beispielsweise durch Ammoniumhydroxyd oder ein Amin.
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Die Erfindung sei ferner durch die folgenden Ausftihrungsbeispiele veranschaulicht, in denen sich alle Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht beziehen. Die Beisniele 1, 3f 6 und 8 enthalten kein N.N'-Dinitroso-pentanethylentetramin und sind zu Vergleichszwecken angegeben.
Beispiele
In diesen Beispielen wird der folgende Arbeitsgang des Mischens eingehalten.
Das sauerstoffliefernde Salz, Lösungsmittel und Brennstoff, werden in einem Badnischer gemischt, bis man eine homogene Lösung bzw. Suspension erhält. Den pH-VJert des Gemisches stellt man nach Wunsch ein durch Hinzusetzen von Zinknitrat oder Ammoniumhydroxyd. Guar-Gum, welches in Äthylenglykol vordisnergiert ist, wird dann zu dem Gemisch hinzugesetzt und vermischt, bis nan ein dickes Gel erhält. Die erforderliche Menge an N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin (erhältlich unter der Handelsbezeichnung Vülcacel BN, Imperial Chemical Industries Limited), Vernetzungsmittel und Stabilisatoren, wird dann hinzugegeben und gemischt, bis man ein homogenes Gemisch erhält.
Die Empfindlichkeit der aufgeschlämmten Sprengstoffmassen wird getestet, indem man die Minimalcharge einer Reihe von Testsprengstoffchargen bestimmt, welche erforderlich ist, um
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die Detonation in 30 cm langen Kartuschen der Massen mit dem angegebenen Durchmesser einzuleiten. Die TostsprengstoffChargen in aufsteigender Reihenfolge ihrer Stärke, sind:
Detonator Nr. 6 - 0,3 g PETN-Grundcharge Detonator Nr. 8 - 0,5g PETN-Grundcharge Anstart - 1,5 g PETN-Charge
Pentolit-Zündemittel - 10 g Pentolit (50/50 PETN/TNT)
Die Dichte wird als Schüttdichte gemessen.
Einzelheiten der Massen und ihrer Eigenschaften sind in den folgenden Tabellenangegeben:
Tabelle I zeigt die Auswirkung des Einverleibens verschiedener Anteile an N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin auf die Dichte und Empfindlichkeit zweier Massen, welche keinen selbstexplodierenden Sensibilisator enthalten.
Tabelle II zeigt die Auswirkung des Einverleibens von N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin auf die Dichte und Empfindlichkeit einer Masse, welche selbstexplodierenden Sensibilisator enthält.
Tabelle III zeigt die Lagereigenschaften von drei typischen aufgeschlämmten Sprengstoffmassen, welche N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin, ohne selbstexplodierenden Sensibilisator
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enthalten.
Tabelle IV zeigt die Auswirkung des pH-Wertes auf die Geschwindigkeit der Dichteverminderung eines typischen auf ge sch lammten Sprengstoffes, welcher Ν,Τϊ'-Dinitrosc—pentamethylentetramin, ohne selbstexplodierenden Sensibilisator, enthält.
Tabelle I
Beispiel Nr. 12 3 4 5
Zusammensetzung %
Ammoniumnitrat 56,80 56,68 47,40 47,39 46,40
Natriumnitrat 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00
IsopropyInitrat 10,00 10,00
Guar-Gum 1,OO 1,OO 1,00 1,00 1,00
luftzerstäubtes Aluminium
Xthylenglykol Dimethylsulfoxyd
Schießbaumwolle (33% Feuchtigkeit)
Zinkchromat Vulcacel BN Wasser
I 0 ,50 I, 50 10,00 10,00 10,00
1 0 - 1,50 1,50 1,50
,60 o, 60 5,00 5,00 5,00
15 ,10 o, 10 - - -
- o, 12 0,10 0,10 0,10
,00 15, 00 - 0,01 1,00
20,00 20,00 20,00
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Tabelle I (Fortsetzung)
Beispiel Nr. 12 3 4
Eigenschaften
Dichte g/cc bei 33°C 1,37 1,07 1,44 1,32 O,73
pH 4,6 4,8 4,6 4,7 4,7
kleinster Knallaufsatz
in 2,5 cm nicht einge->10 g Nr. 6 >10 g ^10 g Nr. engt Pentolit Pentolit Pentolit
> 10 9 »τ. 6 10 , 5 , Nr.
eingeengt Pentolit Pentolit Pentolit
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Tabelle II Beispiel Nr. Zusammensetzung (%.)
Ammoniumnitrat 46,40 46,31 51,40 51,32
Natriumnitrat 15,00 15,00 15,00 15,00
TNT 5,OO 5,OO 5,00 5,00
IsopropyInitrat 10,00 10,OO 10,00 10,00
Schießbaumwolle
(33% Feuchtigkeit)		 0,60 O,60 0,60 0,60
Guar-Gum 1,00 1,OO 1,00 1,00
Λ'thylenglyko1 1,50 l,5O 1,50 1,50
Zinkchronat 0,10 0,10 0,10 0,10
Vulcacel BM - 0,09 - 0,08
Wasser 15,00 15,00 15,00 15,00
luftzerstSubtes
Aluminium		 5,00 5,OO _
Diäthyldiphenyl-
harnstoff		 0,40 0,40 0,40 0,40
Eigenschaften
Dichte g/cc 1,44 pH 4,7
kleinster Knallaufsatz in 2,5 cm nicht >10 g eingeengt Pentolit
kleinster Knallaufsatz in 5 cm nicht 10 g eingeengt Pentolit
1,13
4,8
.U 40
A P ν t ^
Nr. 6 >IG g
Pentolit
Nr. 6 IC g Pentolit
1,16
Nr.
Nr.
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Tabelle III Beispiel Nr.
10
12
Zusammensetzung % Ammoniumnitrat Natriumnitrat Isopropylnitrat luftzerstäubtes Aluminium Schießbaumwolle (33% Feuchtigkeit) Guar-Gum
Xthylenglykol Diäthyldiphenylharnstoff Zinkchromat Wasser
Vulcacel BN
Eigenschaften
frisch
Dichte g/cc kleinster Knallaufsatz in 2,5 cm nicht eingeengt
kleinster Knallaufsatz in 5 cm nicht eingeengt
nach 2 Monaten bei 3O°C Dichte g/cc
kleinster Knallaufsatz in 2,5 cm nicht eingeengt
kleinster Knallaufsatz in 5 cm nicht eingeengt
nach 4 Monaten bei 3O°C Dichte g/cc kleinster Knailaufsatz in 2,5 cm nicht eingeengt kleinster Knallaufsatz in 5 cm nicht eingeengt
51,3 46,3 41,3
15,0 15,0 15,0
5,0 10,0 15,0
10,0 10,0 10,0
0,6 0,6 0,6
1,0 1,0 1,0
1,5 1,5 1,5
0,4 0,4 0,4
0,1 0,1 0,1
15,0 15,0 15,0
0,1 0,1 0,1
1,18 1,15 1,12
-> 10 g
Pentolit		 Nr. 8 Nr. 6
Anstart Nr.6 Nr. 6
1,18 1,13 1,11
>10 g Nr. 8 Nr. 6 Pentolit
Anstart Nr.6 Nr.6
1,18 1,14 1,12
>10 g Nr.8 Nr.6 Pentolit
Anstart Nr.6 Nr.6
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Beispiele 13 und 14
Die Zusammensetzung in diesen Beispielen ist:
Ammoniumnitrat BN (33% Feuchtigkeit) 56,70 > 10 g
Pentolit
Natriumnitrat 15,00 -
Guar-Gum 1,00 -
Dichte 1,50 -
Äthylenglykol g/cc Tabelle IV 10,00 Nr. 6
IsopropyInitrat 1,37 0,60 > 10 g
Pentolit
Schießbaumwolle 1,22 0,10 -
Zinkchromat 1,17 0,10 -
Vulcacel 1,15 .15,00 -
Wasser 1,11 -
1,37 kleinster Knallaufsatz in Nr. 6
Beispiel Zeit 1,31 2,5 cm nicht 5 cm nicht
eingeennt eingeengt
Nr. pH -(Std.) 1,28 > 10 π
Pentolit
13 3,0 0,0 1,25 -
16,0 1,16 -
18,0 1,11 -
2O,O Nr. 6
24,0 > 10 g
Pentolit
14 5,0 0,0 -
16,0 -
18,0 -
2O,O -
32,0 Nr.6
36,0
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    (j-*) Auf geschlämmte Sprengstoff masse, aufweisend bzw. enthaltend mindestens ein anorganisches, sauerstofflieferndes Salz, ein Lösungsmittel für dieses Salz, ein Dickungsmittel für die Lösung des Salzes im Lösungsmittel, und einen Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse außerdem N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin als Dichtesteuerungsmittel enthält.
  2. 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das N.N'-Dinitroso-pentamethylentetrarain in einer Menge im Dereich von 0,01 bis 1 Gew.% vorliegt.
  3. 3. Masse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 15 bis 83 Gew.% mindestens eines anoraanisehen, Sauerstoffliefernden Salzes, 10 bis 30 Gew.% Lösungsmittel, 0,2 bis 2,5 Gew.% Dickungsmittel, 5 bis 55 Gew.% Brennstoff, und 0,01 bis 1 Gew.% N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin enthält.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung einer aufgeschlämmten Sprengstoffmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine saure, aufgeschlämmte Sprengstoffmasse, N.N'-Dinitroso-pentamethylentetramin als Dichtesteuerungsmittel einmischt.
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  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Aufschlämmung einen pH-Wert im Bereich von 3 bis 6 einhält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß man in der Aufschlämmung einen pK-Fert im Bereich von 4,5 bis 5,5 einhält.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der aufgeschlammten Sprengstoff masse durch Hinzusetzen von Sinknitrat, Amnoniumhydroxyd oder einem Amin einstellt.
    209833/0709
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