DE2211527A1 - Verfahren zur Herstellung einer wasserhaltigen Sprengstoffmischung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer wasserhaltigen SprengstoffmischungInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- 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
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Description
frankfurt(main)( 8.3.1972
HI/Kl
Dyno Industrier A.S., Tollbodgaten 2o, Oslo 1, Norwegen,
zur Herstellung einer wasserhaltigen Sprengstoff
mischung.
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Sprengstoffes,
der aus einer wasserhaltigen Mischung oxidierender Salze und aus brennbaren Stoffen verschiedener Art besteht und eine'
viskose Dispersion von Feststoffteilchen in einem verdickten
wässrigen Medium darstellt.
Sprengstoffe dieser Art werden auf -zwei verschiedenen Wegen
hergestellt. Entweder wird in einer Fabrikationsanlage der
Sprengstoff vollständig fertiggestellt und nach dem Transport
zum Verwendungsort in die Bohrlöcher eingebracht oder es werden die Mischungskomponenten des Sprengstoffes, vorzugsweise
in Form von Vorgemischen oder Lösungen, unmittelbar am Verwendungsort gemischt, beispielsweise beim Hineinpumpen
in die Bohrlöcher.
Bei der ersten Methode ist es üblich, Ladungseinheiten in Form
von Hülsen oder Patronen, vorzugsweise Kunststoffhülsen, mit den Bohrlöchern angepassten Abmessungen zu fertigen. Die Lage-»·
rung und der Transport erfolgt auch in grösseren Einheiten
bzw. Transportbehältern, aus denen der Sprengstoff entnommen
oder in die Bohrlöcher gepumpt wird.
Diese Methode hat den Vorzug, dass die Zusammensetzung und Mischung des Sprengstoffes leichter überwacht und geprüft
werden kann. Nachteilig ist aber, dass die Sprengstoffmischung
sich wahrend der Lagerung bezüglich Sprengeigenschaf ten und Konsistenz in ungünstiger Weise verändern kann.
Letzteres ist besonders von Bedeutung für die rationelle und richtige Ladung bzw. das Pumpen. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass während Lagerung und Transport die vollständig detonationsfähiger Sprengstoffmischung vorhanden
ist und dementsprechende Sicherheitsbestimmungen erfüllt
werden müssen.
Die zweite Methode hat den Vorteil, dass während Lagerung und Transport kein detonationsfähiges Gemisch vorhanden ist,
denn dieses wird erst unmittelbar vor dem Laden in nächster Nähe der Bohrlöcher zubereitet. Dieser Vorteil gilt in
vollem Masse, wenn keine Komponente der Gemische für sich Explosiveigenschaften hat. Aber auch wenn dies nicht der
Fall ist, muss nur ein wesentlich geringerer Teil des zu lagernden oder zu transportierenden Sprengstoffes den
Sicherheitsbestimmungen unterworfen werden.
Die zweite Methode mit der Fertigstellung am Verwendungsort hatte bisher den Nachteil, dass die Zusammensetzung und
folglich die Eigenschaften des Sprengstoffes von einer sorgfältigen und genauen Dosierung beim Zusammenmischen
am Verwendungsort abhängig ist. Bis jetzt bestand mindestens
eines der zusammenzumischenden Teilgemische aus Feststoff. Meistens waren dies die Brennstoffkomponenten, oft aber auch
ein Teil der den Sauerstoff liefernden Salze, vorzugsweise Ammoniumnitrat, die der Mischungsarbeit als Feststoffe zugeführt
wurden. Der andere Teil der Salze und andere wasser -
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lösliche Komponenten der Sprengstoff mi schung wurden als
Lösung in leicht pumpbarer Form beim Mischvorgang zugeführt.,
Bs ist nicht leicht, bei der Einmischung von Feststoffen in eine fliessende Flüssigkeit eine genaue Dosierung für
ganz bestimmte Mengenverhältnisse einzuhalten. Insbesondere ist dies schwierig, wenn die Trockenstoffe sehr feinpulvrig
sind, da dann die Schüttdichte und die Fliesseigenschaften sehr stalk vom Luftgehalt und anderen Eigenschaften der
Pulverteilchen abhängig sind. Besonders für Sprengstoffe der hier betrachteten £rt ist es ausseist wichtig, dass
die Trockenstoffe sehr fein gepulvert sind und es sind oft
besondere Massnahmen erforderlich, wie Vibration der Trichterwandung, mechanische Rührvorrichtungen innerhalb'
des Zufuhrtrichters oder ein Luftstrom im Trichter, um den
Mängeln bei der Zuführung der Trockenstoffe mittels Förderschnecken
oder anderer Dosiergeräte abzuhelfen» Unter ungünstigen Bedingungen, wie hoher Luftfeuchtigkeit oder
hoher Temperatur, besteht die Neigung zum Zusammensintern oder zur Klumpenbildung.
Bs ist Aufgabe der Erfindung, die durch Mischung des Sprengstoffes
unmittelbar vor Verwendung am Sprengort bedingten Vorteile wahrzunehmen, jedoch die Nachteile bezüglich Handhabung
und Dosierung zu beheben.
Erfindungsgemäss werden die Natur und Menge der Sprengstoffkomponenten
so gewählt, dass der Sprengstoff am Verwendungsort durch einen einfachen Mischvorgang von zwei flüssigen,
viskosen oder pastenform!gen leicht dosierbaren Vorprodukten
bzw. Teilgemischen fertiggestellt werden kann. Das eine Teilgemisch besteht in an sich bekannter Weise aus einer
Lösung oder Dispersion oxidierender Salze, das zweite Teilgemisch enthält hauptsächlich die brennbaren Komponenten«.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Brennstoffkomponenten des Sprengstoffes dem endgültigen
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Mischvorgang in pumpbarer Form zugeführt werden. Ein solches viskoses oder pastenförmiges Teilgemisch enthält eine
flüssige Phase, die mischbar ist mit der Salzlösung, welche die flüssige Phase des anderen pumpbaren Teilgemisches darstellt.
Als zweckmässige Dispersionsmedien für verschiedene
feste Brennstoffkomponenten wurden verschiedene flüssige
Medien gefunden, denen gemeinsam ist, dass sie aus vollständig oder im wesentlichen verbrennbarem Material bestehen
und dass sie eine relativ hohe Viskosität haben, wodurch eine Sedimentation der unlöslichen Brennstoffteilchen
verhindert wird. Beispiele für solche Dispersionsflüssigkeiten sind Aethylenglycol, das mit geringen Mengen
eines spezifischen Dickungsmittels verdickt ist (z. B. Polyhall 295 von Mayhall, Schweiz, oder Kelsan von
Kelco Co., USA), ferner Melasse und eingedampfte Sulfitlauge
von der Sulfitpulpenher stellung»
Unter den zu dispergierenden Brennstoffen muss im allgemeinen
zumindest einer sein, der dem explosiven Endgemisch die erforderliche Empfindlichkeit für die Initiierung gibt. Als
Sensibilisierungsmittel kommen in erster Linie Feststoffe mit Bxplosivcharakter,, vorzugsweise Trinitrotoluol, oder
feinzerteiltes, vorzugsweise flockenförmiges, Aluminium
in Betrachte Es ist ein Merkmal der Erfindung, dass die Initiierbarkeit dieser Sensibilisierungsmittel durch die
Dispergierung in einer flüssigen Phase beträchtlich herabgesetzt wird und trotzdem der endgültigen Sprengstoffmischung,
die auch die oxidierenden balze enthält, eine ausreichende Empfindlichkeit zur Initiierung verliehen
wir de
Zusätzlich zu diesen Sensibilisierungsmitteln kann die viskose
oder pastenförmige Mischung verschiedene andere brennbare Substanzen enthalten, die zur .Reaktion zur Erzeugung
von Wärme und Verbrennungsgasen beitragen. Eine Gruppe solcher brennbaren Substanzen umfasst Pulver von Kohle,
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Asphalt, Pech, Torf, Holz, Kork, Baumrinde und dergleichen. Eine andere Gruppe umfasst Pulver von Metallen, wie Aluminium,
Magnesium, Silicium, Bor und deren Legierungen.
Ausser diesen unbedingt notwendigen Komponenten des fertigen
Sprengstoffes kann das Brennstoffteilgemisch wie auch das Teilgemisch der oxidierenden Salze Bestandteile aufweisen,
welche die Konsistenz der Teilgemische oder des endgültigen Gemisches beeinflussen oder stabilisieren. Solche Stoffe
sind z. B. Dickungsmittel und Vernetzungsmittel für die
Dickungsmittel oder Mittel, die den Gehalt an in den Mischungen dispergierter Luft beeinflussen oder stabilisieren,
wie Dispergierungsmittel oder oberflächenaktive
Mittel. Solche Stoffe können auch separat bei dem endgültigen Mischvorgang eingeführt werden, was in manchen Fällen vorteilhaft
ist.
Bei äer Anwendung der Erfindung ist es wichtig, dass erstens
eine genaue Dosierung beider Teilgemische erfolgt und zweitens eine vollständige Durchmischung erreicht wird.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass die volumetrische Dosierung der Teilgemische in genauer und reproduzierbarer
Weise leichter durchführbar ist als mit den bisher verwendeten Trockenstoffgemischen. Geeignete Pumpgeräte sind vorzugsweise
Zahnradpumpen verschiedener Ausführung. Vorteilhaft ist eine Anordnung mit je einer Pumpe für jedes Teilgemisch, wobei
beide Pumpen von dem gleichen Motor angetrieben werden und das Verhältnis der. Geschwindigkeiten beider Pumpen verändert
werden kann, um das Mischungsverhältnis zu regulieren, während die Ausstossmenge an fertigem Sprengstoff durch die Geschwindigkeitseinstellung
des Motors geregelt wird. Bei einer anderen Anordnung wird das eine Teilgemisch mit veränderlicher
Geschwindigkeit gepumpt, wobei mit einem Durchflussmesser die Pumpgeschwindigkeit geprüft wird und die Pump·=
gesohwindigkeiten danach reguliert werden,» Mit beiden In-
Ordnungen kann man die genaue und richtige Zusammensetzung der Sprengstoffmischung erhalten und den Ausstoss der Ladungsarbeit
und anderen Bedingungen am Sprengort anpassen.
Abgesehen von der genauen und gleichbleibenden Dosierung der
beiden Teilgemische muss die Durchmischung vollendet sein
bevor der Sprengstoff in die Bohrlöcher eingeführt wird» Das endgültige Mischen wird erleichtert durch geeignete
Konstruktion der Teile, in denen die Materialströme der Teilgemische vereinigt werden, z. B. indem der eine
Materialstrom durch eine Düse mit einer grossen Zahl
von Oeffnungen in den zweiten Materialstrom hineinfliesst.
Nach dieser Vereinigung der Teilgemische müssen sie vollständig durchmischt werden. Dies kann auf mechanischem
Wege mittels Paddelrühr erη, Schaufelrühr erη und dergleichen
in einer Mischkammer geschehen. Zu bevorzugen ist jedoch die Verwendung eines sogenannten städtischen Mischers,
bei dem der gesamte Materialfluss aufgespalten und mehrmals
umgelenkt wird, was durch die von den Pumpen erteilte Fliessbewegung der beiden Teilgemische bewirkt wird.
Ferner ist es zweckmassig, wenn die beiden Teilgemische
im wesentlichen die gleiche Viskosität bzw. Konsistenz aufweisen. Hierdurch wird die Gefahr vermindert, dass
von einem der Teilgemische nicht dispergierte Klumpen gebildet werden oder dass eine lokale Inhomogenität entsteht.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung folgen Ausführungsbeispiele.
Beispiel 1
Teilgjemisch A
Jäine viskose bis pastenförmige Dispersion oxidierender Salze
wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
Ammoniumnitrat 4o Gew.-Teile
Kalksalpeter (Düngemittelqualität)* 45 Gew.-Teile
Natriumnitrat 4 Gew.-Teile
Harnstoff 5 Gew.-Teile
Wasser 4 Gew.-Teile
Aethylenglycol " 1,5 Gew.-Teile
Tapiocastärke o,4 Gew.-Teile
Guar-Gummi o,1 Gew.-Teile
Total 1oo,o Gew.-Teile
■"Dieser Kalksalpeter enthielt etwa 79 % Calciumnitrat j
6 % Ammoniumnitrat und 15 %lassero
Die ersten fünf Komponenten wurden unter Rühren auf etwa 65°C erwärmt. Dann wurden die "beiden letzten Komponenten
(Dickungsmittel) im Aethylenglycol dispergiert und zu der
Salzlösung gegeben. Bei Kühlung unter Eühren beginnt bei etwa 3o°C eine Salzausfällung. Das Gemisch behält jedoch
seine Pumpfähigkeit und die Eigenschaften einer viskosen Dispersion bis zu Temperaturen zwischen 1o und 2o°G. Durch
Zersetzung dieses Gemisches werden bei der Detonation etwa 21o g Sauerstoff pro Kilogramm freigesetzt und sind für
die Verbrennung der anderen Stoffe disponibel
Eine viskose Mischung der brennbaren Komponenten wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
Aethylenglycol 72,2 Gew.-Teile
Dickungsmittel "Polyhall" 295 ο,4 Gew.-Teile
Aluminiumflocken ■ 18,ο Gew.-Teile
Asphaltpulver 9Λ Gew.-Teile
1oo,o Gew.-Teile
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Das Dickungsmittel wurde in dem aiii' etwa 800C erwärmten
Glycol dispergiert. Hierbei entstand eine klare Lösung,
die nach Abkühlung eine Viskosität von etwa 2ooo cP hatte.
In diesel Lösung wurden die beiden letzten Komponenten dispergiert. Dieses Teilgemisch benötigt für die vollständige
Verbrennung etwa 14oo g Sauerstoff pro Kilogramm.
Durch Mischung von 87 Teilen des Teilgemisches A mit 13
Teilen des Teilgemisches B erhält man einen in der Sauerstoffbilanz
ausgewogenen Sprengstoff. Während des Mischens wurden 0,$ Gew.-Teile einer 5o%igen Natriumbiehromatlösung
zugegeben. Dies führt zu einer gel-artigen Konsistenz und
einer erhöhten Wasserbeständigkeit der Sprengstoffmischung.
Beispiel 2
Teilgemisch A
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Gemisch aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
Ammoniumnitrat ■ 4o,o Gew.-Teile
Kalksalpeter (Düngemittelqualität) 4-3,3 Gew.-Teile
Natriumnitrat 6,5 Gew.-Teile
Wasser 6,5 Gew.-Teile
Aethylenglycol 2,5 Gew.-Teile
Tapiocastärke o,9 Gew.-Teile
Guar-Gummi o,3 Gew.-Teile
Total 1oo,o Gew.-Teile
Dieses Gemisch zeigte eine anfängliche Öalzausfällung bei
etwa 350C, es konnte jedoch bei Temperaturen bis zu etwa
2o°G gepumpt werden. Bs liefert etwa 235 S disponibelen
Sauerstoff pro Kilogramm.
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Bine viskose Mischung der brennbaren Komponenten wurde aus
folgenden Bestandteilen hergestellt:
Eingedampfte Sulfitlauge aus der Ammoniumsulfit-
Pulpenherstellung
(etwa 55 % Trockensubstanz)
Zerstäubungsgetrocknetes Pulver des gleichen
Materials
(etwa 92 % Trockensubstanz)
Aluminiumf locken
Total
7o Gew.-Teile
15 Gew.-Teile
15 Gew.-Teile 1oo Gew.-Teile
2,5 ml einer Lösung folgender Zusammensetzung:
Natriumbichromat
Dinatriumhydrogenphosphat Wasser
2o
5o
5o
1oo
wurden obiger Paste pro Kilogramm zugesetzt. Diese Paste
benötigt zur vollständigen Verbrennung etwa 82o g Sauerstoff pro Kilogramm.
Durch Mischung von 77 j5 Teilen des Teilgemisches A mit
22,5 Teilen des Teilgemisches B erhält man einen in der
Sauerstoffbilanz ausgeglichenen Sprengstoff.
Die beiden beschriebenen Sprengstoffe dstoniesen vollständig
in einer Ladungssäule von etwa 75 farn Durchmessen bei etwa
Iq0C, wenn sie mit einem Penbolit-Primei1 initiiert
208ίΓ;8/091 3
Claims (1)
- PatentansprücheVerfahren zur Herstellung einer wasserhaltigen Sprengstoffmischung, bei der eine vorher zubereitete verdickte Lösung oder Dispersion, die als wesentliche Bestandteile die Sauerstoff liefernden Komponenten der 3prengst off mischung enthält, mit den brennbaren bzw. Sauerstoff verbrauchenden Komponenten gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Sauerstoff verbrauchenden Komponenten zu einer viskosen oder verdickten Lösung oder Dispersion verarbeitet werden, die nahezu die gleiche Konsistenz wie das Gemisch der oxidierenden Komponenten aufweist.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssige Komponente für das die brennbaren Substanzen enthaltende Teilgemisch Wasser oder eine wasseilösliche verbrennbare flüssigkeit oder eine solche .Flüssigkeit in Mischung mit Wasser verwendet wird.3o Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssige Komponente Aethylenglycol, verdickt mit einer Verbindung von hohem Molekulargewicht, verwendet wixd, so dass eine Viskosität erreicht wird, bei der die disp er gier ten feststoffe nicht sedimentären.4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das die brennbaren Substanzen enthaltende Teilgemisch Melasse in wesentlichem Ausmass verwendet wird.5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das die brennbaren Substanzen enthaltende Teilgemisch eingedampfte Sulfitlauge aus der Sulfitpulpenherstallung in wesentlichem Ausiaaaa verwendet wi.·. i.6o Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, ei «clinch gekennzeichnet,■ / O bdass sich unter den brennbaren Substanzen des Teilgemisches eine per se explosive Substanz, vorzugsweise Trinitrotoluol, befindet.7o Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in das Teilgemisch mit den brennbaren Substanzen Aluminium in sehr feinzerteilter Form, vorzugsweise in Form von Flocken, eingemischt wird.8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente für das Teilgemisch mit den brennbaren Substanzen Pulver aus Kohle, Asphalt, Pech, Torf, Holz, Kork, Baumrinde sowie aus den Metallen Aluminium, Magnesium, Silicium und deren Legierungen verwendet werden.9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei viskosen oder pastösen Teilgemische in einem solchen Mengenverhältnis zusammengemischt werden, dass die Sauerstoffbilanz des Sprengstoffes nahezu ausgeglichen ist.209838/0913
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