DE2241343A1

DE2241343A1 - Gelierte sprengstoffaufschlaemmung

Info

Publication number: DE2241343A1
Application number: DE2241343A
Authority: DE
Inventors: Walter Harrison Carter; Wesley Albright Jordan
Original assignee: General Mills Chemicals Inc
Current assignee: General Mills Chemicals Inc
Priority date: 1971-08-27
Filing date: 1972-08-23
Publication date: 1973-03-01
Also published as: CA981468A; JPS4833007A; FR2150857B1; FR2150857A1; JPS5318570B2; DE2241343C3; ZA725752B; GB1390117A; DE2241343B2

Description

tlCHTSANWÄlTE ^S/G

DR. JÜ2. DIPL-CHEM. WALTER BESI 7 ?

ALFRED MC^PPENER DS. JUS. WL-ZMrJA. H.-J. ¥/OLFF DR. JUK. IiAiIS ChS. OCSL

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Unsere Nr. 18 040

General Mills Chemicals, Ine Minneapolis, Minnesota, V₀St.A.

Gelierte Sprengstoffaufschlämmung

Die vorliegende Erfindung betrifft gelierte Sprengstoffaufschlämmungen, insbesondere gelierte Sprengstoffaufschlämmungen mit einer Kombination aus Xanthomonasgummi und Carubin (locust bean gum) als Gelierungsmittel_o

Der hier verwendete Ausdruck "Xanthomonasgummi" bezieht sich auf die allgemeine Klasse von Heteropolysacchariden₉ die durch Einwirkung von Bakterien der Gattung Xanthomonas auf eine Vielzahl von Kohlehydratsubstanzen, einschließlich einfachen Zuckern, wie Glucose und Fructose, Saccharose und Stärke, erzeugt werden. Beispiele für diese Bakterien sind Xanthomonas Campestris, Xanthomonas Phaseoli, Xanthomonas Mulvacearam, Xanthomonas Carotae, Xanthomonas-- Translucens , Xanthomonas Hederae und Xanthomonas Papavericola. Der durch die Bakterien Xanthomonas Campestris erzeugte Gummi wird für die erfindungsgemäßen Zwecke bevorzugt.

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Sprengstoffaufschlämmungen werden je nach den Erfordernissen des Sprengverfahrens in flüssiger, plastischer oder gelierter Form verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft gelierte Sprengstoffaufschlämmungen. Sie werden bei der Auffindung und Gewinnung von öl, im Bergbau und im Straßenbau angewandt. In weitem Umfang werden sie zum Sprengen von offenen Gruben (open pit blasting) verwendet, da sie sich auf sehr hartes Gestein und als "Bodenladungen" (bottom loads) für alle Gesteinsarten anwenden lassen. Wie leicht ersichtlich ist, sollte die Sprengstoffaufschlämmung gegenüber Veränderungen durch Säure, Alkali oder Feuchtigkeit der Umgebung, in der sie eingesetzt wird, möglichst beständig sein.

Unter dem Begriff Sprengstoffaufschlämmung wird ein Lösungsmittel verstanden, das einen suspendierten und gelösten Sprengstoff enthält. Das am häufigsten in Sprengstoffaufschlämmungen verwendete Lösungsmittel ist Wasser. Der Wassergehalt einer Sprengstoffaufschlämmung beträgt in der Regel etwa 15 Gew.-?, manchmal jedoch auch etwa 20 Gew.-?. Obgleich eine Lösung mit einer geringeren Konzentration als der Sättigungskonzentration des gelösten Stoffes explosionsfähig sein kann, liegt der gelöste Stoff in der Praxis in der Regel in übersättigten Konzentrationen vor. übliche Sprengstoffe sind Ammoniumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Calciumnitrat und Ammoniumperchlorat. Gemische von zwei oder mehreren dieser Sprengstoffe können in Mengen bis 90 Gew.-? der Aufschlämmung verwendet werden. In der Regel werden etwa 50 bis 70 Gew.-? Sprengstoff verwendet. Ein übliches Gemisch enthält etwa 40 bis 45 Gew.-? Ammoniumnitrat und etwa 15 bis 20 Gew.-? Natriumnitrat. Die Sprengstoffe werden im allgemeinen durch den Zusatz von solchen

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Bestandteilen, wie Aliminium, Trinitrotoluol, Cyclonit und Nitratester der Cellulose, wie Nitroglycerin sensibilisiert. Aluminium wird gewöhnlich in Mengen von etwa 10 bis 20 Gew.-% der Aufschlämmung verwendet. Das Sensibilisierungsmittel erhöht.die Detonationsfähigkeit und die seismis"cKe"TCraTf~"der Sprengstoffe. Es wurde festgestellt*, daß die Teilchengröße der festen Bestandteile, wie Aluminium, die seismische Kraft einer Aufschlämmung beeinflußt. Je kleiner die Teilchengröße, desto wirksamer ist der Sprengstoff. Vorzugsweise passieren die festen Bestandteile ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,23 nan (65 mesh). Sprengstoffaufschlämmungen enthalten im allgemeinen neben den vorstehend genannten Bestandteilen ein Verdiekungs- und/ Oder Gelierungsmittel. Diese Verdickungs- und/oder Gelierungsmittel sind im allgemeinen hydrophile Kolloide, wie Guargummi und Xanthomonasgummi..Die Konsistenz der Aufschlämmung wird weitgehend durch das Verdickungs- und/oder Gelierungsmittel bestimmt. Die Konsistenz der Aufschlämmung kann so beschaffen sein, daß die Aufschlämmung fast vollkommen erstarrt ist, wie in gelierten Sprengstoffaufschlämmungen; andererseits kann die Konsistenz fast der von Wasser entsprechen.. Wenn gelierte Aufsehlämmungen erwünscht sind, wurde das hydrophile Kolloid bisher durch den Zusatz von Metallionen und entsprechende Einstellung des pH-Wertes der Aufschlämmung vernetzt»

Zum Verdicken oder Gelieren, der Sprengstoffaufschlämmungen wurde gewöhnlich Guargummi in Mengen von etwa 0,*J bis I₉O Gew.-/S der Aufschlämmung verwendet. Wenn Sole von Guargummi als Verdickungsmittel verwendet werden, ist die Aufschlämmung normalerweise eine weiche, gießbare', in Wasser dispergierbare dicke Flüssigkeit. Guargummi kann mit Metallionen

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unter Bildung von Gelen vernetzt werden. Mit einem Boration vernetzter Guargummi war das erste erfolgreich verwendete Gel für die Sprengstoffaufschlämmungen. Z.Zt. werden für Guargummi eine Reihe von nernetzenden Metallionen verwendet. Die besondere Vernetzungswirkung hängt vom spezifischen Vernetzungsmittel und dem pH-Wert der Aufschlämmung ab. Antimonoxid oder Kaliumantimontartrat wurden in die Aufschlämmung eingearbeitet und der pH-Wert der Aufschlämmung wurde durch den Zusatz eines alkalischen Bestandteils, wie Ammoniumhydroxid auf über etwa 5»5 eingestellt, worauf eine gelierte Aufschlämmung gebildet wurde. Die gelierte Aufschlämmung hat die Konsistenz eines zähen, zusammenhängenden, sich langsam bewegenden, wasserunlöslichen, halbfesten Stoffes. Die Gelierungsreaktion ist bei Verringerung des pH-Werts der Aufschlämmung reversibel. Fällt der pH-Wert der Aufschlämmung aufgrund saurer Bestairfceile im fossilen Wasser, mit dem sie in Berührung kommen kann, oder aufgrund von Reaktionen anderer Bestandteile der Aufschlämmung unter etwa 5»5, so zersetzt sich das Gel und die Konsistenz der Aufschlämmung wird wieder die einer weichen, gießbaren, in Wasser dispergierbaren dicken Flüssigkeit. Mit Guargummi verdickte Aufschlämmungen können bei pH-Wert ei unter etwa 5,5 durch Vernetzung mit Kaliumpyroantimonät geliert werden. Auch hier ist die Reaktion bei Änderungen des pH-Werts reversibel, und wenn die Aufschlämmung alkalisch wird, zersetzt sich das Gel. Auch Xanthomonasgummi wurde zum Verdicken und Gelieren von Sprengstoffaufschlämmungen verwendet. Wenn gelierte Sprengstoffaufschlämmungen erwünscht sind, wird ein lösliches Borat zum Vernetzen des Xanthomonasgummis unter Bildung eines Gels verwendet. Der Xanthomonasgummi wird in Mengen von etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-Ji der Aufschlämmung und das Borat in Mengen von etwa 5 bis etwa 50 Gew.-Ϊ des Gummis eingesetzt.

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Wie leicht ersichtlich ist, bestimmt die Art der Vernetzung die Empfindlichkeit der gelierten Sprengstoffaufschlämmung gegenüber Veränderungen des pH-Werts durch die Zusammensetzung der Aufschlämmung oder durch die Umgebung. Der pH-Wertsbereich, dem die gelierten Sprengstoffe in der Regel durch ihre Umgebung ausgesetzt sind, umfaßt pH-Werte von etwa 5 bis 7 in Sumpfgewässem bis etwa 8 bis 12 in Gesteinsformationen.

Das Verdickungs- und/oder Gelierungsmittel reguliert auch weitgehend die Wasserfestigkeit der Sprengstoffaufschlämmung. Eine der wichtigen Funktionen des Verdickungs- und/oder Gelierungsmittels ist diese Wasserfestigkeit. Beispiels-

/ISt

weise bekannt, daß die seismische Kraft von Ammoniumnitrat- und Natriumnitrataufschlämmungen, die etwa 10 Gew.-% Aluminium enthalten, rasch abnimmt, wenn der Wassergehalt etwa 20 Gew.-% übersteigt. Daher ist es erwünscht und häufig wesentlich, daß das Verdickungs- und/oder Gelieungsmittel für eine Aufschlämmung diese gegenüber der Absorption von Wasser aus der Umgebung im wesentlichen wasserfest macht. Die Umgebung einer Aufschlämmung kann Wasser sein, in das sie . eingetaucht wird. Aufschlämmungen, die Guargummi oder Xanthomonasgummi als Gelierungsmittel enthalten, sind nur bei pH-Werten wasserfest, bei denen das Gel sijene Integrität behält.

Es wurde .nun gefunden, daß gelierte Sprengstoffaufschlämmungen, die unter Verwendung von Gemischen aus Carubin und Xanthomonasgummi hergestellt wurden, bemerkenswert wasserfest und unempfindlich gegenüber Veränderungen des pH-Werts sind.

Sie können wochenlang ohne merkliche Beeinträchtigung durch Wasserabsorption in Wasser eingetaucht werden. Zur

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Bildung des Gels sind keine Metallionen-Vernetzungsmittel oder pH-Werteinstellungen erforderlich. Daher ist das Gel im wesentlichen unempfindlich gegenüber der Azidität oder Alkalinität, die durch die Zusammensetzung der Gesteinsschichten, des Sumpfwassers oder des Einflusses der anderen Bestandteile der gelierten Aufschlämmung verursacht werden. Sollte die Aufschlämmung entweder extrem alkalisch oder extrem sauer werden, so kann sich das Gel zersetzen. Diese Extreme treten jedoch gewöhnlich bei der Verwendung der Sprengstoffaufschlämmungen nicht auf oder werden auf der pH-Wertskala gemessen. Erfindungsgemäß wird das Gummigemisch gewöhnlich in Mengen von etwa 0,5 bis 3 Gew.-J» der Sprengstoffaufschlämmung verwendet. Das Gemisch setzt sich aus etwa 15 bis 85 Gew.-Si Carubin und etwa 15 bis 85 Gew.-? Xanthomonasgummi zusammen, jeweils bezogen auf das Gemisch.

Die gelierten Sprengstoffaufechlämmungen, in die das Gummigemisch eingearbeitet ist, werden hergestellt, indem man einen Sprengstoff, ein Sensibilisierungsmittel, ein Lösungsmittel und das Carubin-Xanthomonasgummi Gemisch vereinigt, die Mischung auf Temperaturen zwischen etwa 56 und 80 C erhitzt und das erhaltene Gemisch abkühlen läßt. Nach dem Abkühlen bildet die Zusammensetzung ein Gel. Obgleich Wasser das bevorzugte Lösungsmittel ist, kann jedes Lösungsmittel verwendet werden, in dem die Gummigemische gelöst werden können. Die üblichen Sprengstoffe sind die Salze mit einwertigen Kationen, Nitrat- und Perchloratanionen. Die am häufigsten verwendeten Kationen sind Kalium-, Natrium- ' und Ammoniumionen. Die Sprengstoffe sind jedoch nicht auf einwertige Kationensalze beschränkt. Es können auch Salze, wie Calciumnitrat verwendet werden. Es kann jeder Sprengstoff

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verwendet werden, der ohne zu explodieren auf etwa 56 bis 80 C erhitzt wer'den kann.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die wirksamen Gelierungseigenschaften der erfindungs-gemäßen Gummigemische.

Der in den Beispielen, verwendete Xanthomonasgummi wurde durch Fermentation von sterilen wässrigen Saccharoselösungen mit Xanthomonas Campestris Bakterien hergestellt. Das Verfahren umfaßt 5 Stufen. In der ersten Stufe werden die Bakterien auf einem Agarschrägnahrboden gezüchtet. In der zweiten Stufe werden die Bakterien aus dem Schrägnährboden zum Beimpfen von 2 Liter Proben einer Fermentationsbrühe verwendet, die pro Liter enthält: 20 g Saccharose, 8 g Na₂HPO₁,-12 H₃O; lg.NaH₃PO₁,; 0,25 g MgSO₄.7 H₃O und 90 g gekochte Sojamehldispers, on. Die gekochte Sojamehldispersion wurde hergestellt, indem man 90 g Sojamehl 30 Minuten bei einer Temperatur von 90°C mit I80 UpM in 6OO ml Wasser verrührte, anschließend zertrirf-ugierte und den Rückstand verwarf. Die vorstehend beschriebene Brühe ließ man 31 Stunden bei einer Temperatur von etwa 28 bis 30 C gären. In der dritten Stufe wurde die Brühe zum Beimpfen von 15 Liter Brühe der gleichen Zusammensetzung verwendet. Die Brühe der dritten Stufe ließ man 29 Stunden bei einer Temperatur von etwa 28 bis 3O⁰C gären. Sie wurde dann zum Beimpfen von 15OO Liter Brühe verwendet, die pro Liter folgende Zusammensetzung hatte: 20 g Saccharose; 6 g gekochte Sojamehldispersion, 0,65 g Rapsöl, 0,53 g Schwefelsäure, 0,25 g MgSO₁₁^H₂O, 15 g Na₂HP0_1J.12 H₃O und Leitungswasser. Den letzten Ansatz ließ man etwa 72 Stunden bei einer Temperatur von etwa 28 bis 3O⁰C gären. Nach der letzten Gärung wurde die Brühe mit Dampf sterilisiert, um alle lebensfähigen Mikroorganismen abzutöten. Der pH-Wert der Brühe

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wurde anschließend mit Kaliumhydroatid auf 7,9 eingestellt, und der Gummi durch Zusatz von Isopropylalkohol aus der Brühe gewonnen. .

Xanthomonasgummi enthält Mannose, Glucose und neutralisierte Glucoronsäuregruppen. Der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Xanthomonasgummi enthält Glucoronsäuregruppen, von denen etwa die Hälfte bis 3/4 mit Natriumionen und etwa IM bis 1/2 mit Kaliumionen neutralisiert sind. Vorzugsweise sind etwa 1/3 der Glucoronsäuregruppen mit Kaliumionen und etwa 2/3 mit Natriumionen neutralisiert. Xanthomonasgummi mit dem vorstehenden Kaliumionen- und Natriumionenverhältnis wird für die erfindungsgemäßen Zwecke bevorzugt. Xanthomonasgummi, bei dem mehr Glucoronsäuregruppen mit Kaliumionen als mit Natriumionen neutralisiert sind, können verwendet werden, jedoch wird die Gelstabilität gegenüber den anderen Bestandteilen der Aufschlämmung etwas beeinträchtigt. Wie leicht ersichtlich ist, können bei der Herstellung des bevorzugten Xanthomonasgummia Modifizierungen vorgenommen werden, die das Natriumionen- und Kaliumionenverhältnis nicht beeinflussen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Gelierung einer Sprengstoffaufschlämmung durch ein Gemisch aus Carubin uli Xanthomonasgummi, und zum Vergleich die Beschaffenheit der Aufschlämmung, wenn Carubin und Xanthomonasgummi einzeln oltfl Vernetzung in der Aufschlämmung verwendet wurden. Das Beispiel zeigt auch die in jedem Fall erzielte Wasserfestigkeit.

Aufschlämmungen, die die nachstehend aufgeführten Bestandteile und die in Tabelle I aufgeführten Gummi enthielten, wurden hergestellt, indem man die Bestandteile in der

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— Q _

angegebenen Reihenfolge vereinigte und das Gemisch auf eine Temperatur von 80⁰C erhitzte, wobei das Gemisch mit einem mechanischen Rührer gerührt wurde. Nachfem eine Temperatur von 80 C ereicht war, wurde das Rühren unterbrochen und die Aufschlämmungen wurden auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach 24 Stunden wurden ihre Geleigenschaften festgestellt. Die gelierten Aufschlämmungen wurden aus ihren Behältern entfernt und 96 Stunden in Wasser getaucht« Nach dem Eintauchen wurden ihre Geleigenschaften wieder ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

Bestandteile Gew. -% der Aufschlämmung

Ammoniumnitrat . 44

Natriumnitrat 20

Wasser 20

Aluminiumflocken 15

Gummigemisch 1

100

	Tabelle	Xanthomonas-	100	I	75 .	100	0
	Beurteilung der	gummi	Aufs chlämmung
Gew.-%			25
Carubin	0	25 50

75 50 '

Geleigenschaft breiig sehr fest fest, fest, keine nach 24-stündi- keine gute Gel- gute gute Gelstrukgem Altern vor Gelstruk- struktur Gelstruk- Gel- tür dem Eintauchen tür tür struk

tur

Geleigenschaft schwim- zahj.es . weiches zer-

nach 96-stündi- mend, . Gel halb- Gel fallen gern Eintauchen breiig zähes Gel

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Die ein Gemisch aus Carubin und Xanthomomasgummi enthaltenden Aufschlämmungen wurden durch das Eintauchen in Wasser im wesentlichen nicht beeinträchtigt. Sie behielten ihre Stzuktur und Wasserfestigkeit.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung von sauren und alkalischen Umgebungen auf gelierte Sprengstoffaufschlämmungen. In den nachstehenden Versuchen wird die Überlegenheit des Carubin-Xanthomonasgummi Gelsystems gegenüber Standardverdicku^ngssytemenJRr Sprengstoffaufschlämmungen gezeigt. Es sind drei Sprengstoffaufschlämmungen aufgeführt. Eine enthält ein Gemisch aus Carubin und Xanthomonasgummi. Die beiden anderen enthalten mit verschiedenen Vernetzungsmitteln vernetzten Guargummi.

Die Sprengstoffaufschlämmungen wurden gemäß den nachstehend aufgeführten Formulierungen hergestellt.

Bestandteile der Aufschlämmungen

Aufschlämmung Nr.	60	I	-	Teile	-	]	60	EI	m	Teile	III
Bestandteile	20		Teile	-		20		m
1. Ammoniumnitrat	19	Teile	-	19	Teile	Teile	60 Teile
2. Nat ri umnitrat	-	Teile	-	1	Teile		20 Teile
3. Wasser	,5	Teile			Teile		19 Teile
4. Guargummi	,5			Teil		1 Teil
5. Carubin 0	-	0JD5	—
6.Xanthomonasgummi 0	-	-·	—
7. Antimonoxid	-	3.0	—
8. Antimonpyroartimonat	-	—	0,05 Teile
9. Ammoniaklösung ⁺			—
10. lOiige HNO	,1	8,3	0,5 Teile
pH-Wert der Auf
schlämmung 7	5.8

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3*t,5 % NH₄NO₃

50,0 % NH₄OH - 28 %

15,5 £If₂CT

Misch- und Beurteilungsverfahren

Die Aufschlämmung Nr. I wurde hergestellt, indem die aufgeführten Bestandteile in der gezeigten Reihenfolge in ein Becherglas gewogen wurde» Das Gemisch wurde gerührt und in einem Dampfbad auf 70°C erhitzt und 5 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Das Gemisch bestand aus einer weichen fließfähigen Aufschlämmung. Fünf 250 ml Beehergläser wurden mit einem Teil der heißen Aufschlämmung gefüllt und sum Abkühlen beiseite gestellt. Nach dem Abkühlen bestanden die Aufschlämmungen aus einem festen Gel. Die fünf Gele wurden aus den 250 ml Bechergläsern entfernt, gewogen und in 500 ml Bechergläser gebracht., die Wasser mit den pH-Werten 3,5, 6,8₉ 7,0, 8,0, bzw. 9₉5 enthielten. Die Verän*erungen in der Form und im Gewicht der eingetauchten Gele wurden festgestellt. .

Die Aufschlämmung Nr. II wurde hergestellt, indem die Bestandteile 1, 2, 3, 4 und 7 in ein Beehergläs gewogen wurden. Mit einem mechanischen Rührer wurden die Bestandteile 15 Minuten vermischt und 1 Stunde gealtert. Nach dem Altern wurde eine Ammoniaklösung zugesetzt. Die Vernetzung erfolgte unter Bildung eines zähen Gels. Das zähe Gel wurde in 5 250 ml Bechergläser gebracht. Die fünf Gele wurden zur Alterung 24 Stunden beiseite gestellt; in dieser Zeit · erfolgte die vollständige Vernetzung. Nach dem Altern wurden die Gele aus den 250 ml Bechergläsern entfernt,

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gewogen und in 500 ml Bechergläser gebracht, die Wasser mit den pH-Werten 3,5, 6,8, 7,0, 8,0 bzw. 9,5 enthielten. Die Veränderungen im Gewicht und in der Form der eingetauchten Gele wurden festgestellt.

Die Aufschlämmung Nr. III wurde hergestellt, indem die Bestandteile 1, 2, 3, ^, 8 und 10 in der gezeigten Reihenfolgen in ein Becherglas gewogen wurden. Sie wurden 5 Minuten vermischt und ein Teil der erhaltenen Aufschlämmung wurde in 5 250 ml Bechergläser gebracht. Etwa ^5 Minuten später hatten die Aufschlämmungen ein festes Gel gebildet. Nach 2¹l-stündigem Altern wurden die Aufschlämmungen aus den 250 ml Bechergläsern entfernt und in 500 ml Bechergläser gebracht, die Wasser mit den pH-Werten 3,5, 6,8, 7,0, 8,0 bzw. 9,5 enthielten. Die Veränderung im Gewicht und in der Form des eingetauchten Gels wurden festgestellt.

Nach der Entfernung aus den 250 ml Bechergläsern und vor dem Eintauchen in die Wasserbäder mit den eingestellten pH-Werten hatten die Aufschlämmungen Nr. I, Nr. II und Nr. III eine zylindrische Form. Der pH-Wert der Wasserbäder wurde mit Essigsäure und Ammoniumhydroxid eingestellt,

In der Tabelle 2 ist die Veränderung des Gewichts und der Form jeder Aufschlämmung gezi^ergt, nachdem sie 5 Tage in 5OO ml Wasser eingetaucht worden war, dessen pH-Wert 3,5 bis 9,5 betrug.

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Tabelle 2
Beurteilung der Aufschlämmungen

pH-Wert des Wasserbads 3,5 6,8 7,0 8_s0 9,5

Aufschlämmung Nr. I

ursprüngl. Gewicht 244 g 245 g 248 g 246 g 25Og

Gew.-% Wasser vor dem

Eintauchen 19 % 19 % 19 % 19 % 19 %

Gewicht nach 5-tägigem

Eintauchen 246 g 247 g 250 g 248 g 252 g

% Wasser in der

Aufschlämmung nach 5^Tg. 20 % 20 % 20 % 20 % 20 % Strukturveränderung keine keine keine keine keine

Aufschlämmung Nr. II

ursprüngl. Gewicht 248 g 253 g 249 g 251 g 246 g

Gew.-% Wasser vor dem

Eintauchen 18,4 % 18,4 % 18_S4 % 18,4 % 18,4 %

Gewicht nach 5-tägigem

Eintauchen 273 g 320 g 322 g 326 g 318 g

Gew.-% Wasser in der Aufschlämmung nach 5-tägigem .
Eintauchen 27,2 % 37 % 38 % 38 % 38 %

Struktur Verio- Verio- Verio- Verio- Verlorene rene rene rene rene Form Form Form Form Form Anm. 1 Anm. 1 Anm. 1 Annu 1 Anm.

Aufschlämmung Nr. III

ursprüngl. Gewicht 260 g 248 g 240 g 321 g 255 g

Gew.-% . Wasser vor dem

Eintauchen 18,9 % 18,9 % 18,9 % 18,9 % 18,9 %

Gewicht nach 5 Tagen 273 g 272 g 265 g 240 g 284 g

% Wasser in der Aufschlämmung nach 5-tägigem Eintauchen 24,5 % 26,8 % 23,8 % 23,4 % 28 %

Strukturveränderung Verlo- schwam- schwam- schwam- schwam-

rene mig mig mig mig

Form Anm. 2 Anm. 2 Anm. 2 Anm. Anm. 2

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22ΛΊ 3Λ3

Anmerkung 1

Nachdem die 5 vernetzten Aufschlämmungen der Aufschlämmung Nr. II 5 Tage in Wasser mit pH-Werten von 3,5 bis 9,5 eingetaucht worden waren, hatten sie alle ihre Form verloren und die Form des Bodens des Becherglases angenommen, in das sie eingetaucht wurden. Die 5 Aufschlämmungen der Aufschlämmung Nr. I blieben fest und behielten die Form eines Zylinders. Alle Aufschlämmungen Nr. II hatten an Volumen zugenommen.

Anmerkung 2

Nachdem die Vernetzten Aufschlämmungen der Aufschlämmung Nr. III in Wasser mit pH-We:rten von 3,5 bis 9,5 eingetaucht worden waren, hatte nur die Aufschlämmung im Wasser mit einem pH-Wert von 3,5 ihre Form verloren und die Form des Becherglasbodens angenommen. Die anderen Aufschlämmungen behielten ihre zylindrische Form. Jedoch hatten die in Wasser mit pH-Werten von 6,8 und 9,5 eingetauchten Aufschlämmungen an Volumen zugenommen und waren schwammig geworden.

Aufschlämmungen mit einem Wassergehalt von mehr als 20 % detonieren nicht oder nur mit großer Schwierigkeit. Daher ist die Aufschlämmung Nr. I den Aufschlämmungen Nr. II und III nach dem Eintauchen in Wasser mit pH-Werten von 3,5 bis 9,5 überlegen. Die Aufschlämmung Nr. I wird von saurer oder alkalischer Umgebung weniger beeinträchtigt und behält ihre Struktur in fließenden Gewässern wie Flüssen aufgrund ihrer festen Gelstruktur.

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Wenn eine Gelstruktur einer Aufschlämmung zu zerfallen beginnt, wird sie zunäclEb weich, absorbiert Wasser und tut dies so lange, bis die Masse eine dünne Flüssigkeit ist. In diesem Zustand kann eine Aufschlämmung die wasserlöslichen Sprengstoffbestandteile nicht zurückhalten und daher nicht detonieren.

Beispiel 3

.verwendet, Mit Borax vernetzter Xanthomonasgummi wurde bisher um Sprengstoffaufschlämmungen zu verdicken und um diesen Wasserfestigkeit zu verleihen. Auch Chromnitrat kann verwendet werden, um eine vernetzte Aufschlämmung zu erhalten, die gegenüber Zerfall durch Wasser widerstandsfähig ist. Es ist auch bekannt, daß Carubin zum Verdicken von Sprengstoffaufschlämmungen verwendet werden kann. Nach der Vernetzung des hydratisierten Gummis mit Chromnitrat oder Borax wird ein homogenes, wasserfestes, weiches plastikartiges Gemisch erhalten.

Dieses Beispiel zeigt die überlegene Wasserfestigkeit einer Sprengstoff aufschlämmung, die mit einem 50 : 50 Gemisch aus Carubin und Xanthomonasgummi verdickt wurde, gegenüber einer Sprengstoffaufschlämmung der gleichen Zusammensetzung, die entweder mit Xanthomonasgummi oder mit Carubin verdickt und anschließend mit Borax oder Chromnitrat vernetzt wurde.

Fünf Sprengstoffaufschlämmungen wurden gemäß der nachstehenden Formulierung hergestellt:

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Bestandteile der Aufschlämmungen

Aufschlämmung Nr. I II III IV V Bestandteile Teile Teile Teile Teile Teile

1. Ammoniumnitrat 44 44 44 44 44

2. Natriumnitrat

3. Wasser

4. Aluminiumflocken 15

5. Xanthomonasgummi

6. Carübin

7. Borax

8. Chromnitrat — 0,05 -- — 0,05

₇Nr. I
Die Aufschlämmung wurde hergestellt, indem zunächst 44 Teile NH₁₁NO₃ und 20 Teile NaNO, in 20 Teilen H₃O gelöst wurden und dieses Gemisch unter Rühren mit einem Teil Xarit homonasgummi versetzt wurde. Das Gemisch wurde 1 Minute gerührt und unter Rühren mit 15 Teilen Aluminiumflocken versetzt. Das Rühren wurde fortgesetzt, wobei das Gemisch auf einem Dampfbad auf 7O⁰C erhitzt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde

20	20	20	20	20
20	20	20	20	20
15	15	15	15	15
1	1	0,5	—	—
—	--	0,5	1	1
,1	—		ο,ι	—

0,1 Teil Borax (Na₂B₁₁O₇^lO H₂O) zugesetzt und das Gemisch wurde noch zwei Minuten gerührt. Die heiße Aufschlämmung wurde zum Abkühlen beiseite gestellt, und 24 Stunden später hatte sich ein festes Gel gebildet.

Die Aufschlämmung Nr. II wurde auf die gleiche Weise wie die Aufschlämmung Nr. I hergestellt, mit der Abweichung, daß 0*05 Teile Chromnitrat anstelle des Borax in der Vernetzungsstufe verwendet wurden. Wie bei der Aufschlämmung Nr. I wurde das Gemisch zum Abkühlen beiseite gestellt, und 24 Stunden später hatte sich ein weiches Gel gebildet.

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Die Aufschläinmung Nr. Ill wurde hergestellt, indem zunächst 44 Teile NH.NO und 20 Teile NaNO₃ in 20 Teilen H₃O gelöst wurden und dieses Gemisch unter Rühren mit einem Teil eines 50 : 50 Gemische aus Carubin und Xanthomonasgummi versetzt wurde. Das Gemisch wurde 1 Minute gerührt und unter Rühren mit 15 Teilen Aluminiumflocken versetzt. Das Rühren wurde fortgesetzt, wobei man das Gemisch auf_ einem Dampfbad auf 70°C erhitzte. Nach 2 Minuten langem Rühren und Erhitzen des Gemische wurde der Rührer aus dem Gemisch entfernt und das Gemisch zum Abkühlen beiseite gestellt. Es wurde kein Vernetzungskatalysator verwendet.

Die Aufschlämmung Nr. IV wurde auf die gleiche Weise wie die Aufschlämmung Nr. I hergestellt, mit der Abweichung, daß anstelle von Xanthomonasgummi Carubin verwendet wurde.

Die Aufschlämmung Nr. V wurde auf die gleiche Weise wie die Aufschlämmung Nr. II hergestellt, mit der Abweichung, daß anstelle von Xanthomonasgummi Carubin verwendet wurde.

Nachdem die fünf Aufschlämmungen abgekühlt und 24 Stünden gealtert waren, wurden sie alle aus ihren Behältern ent-.fernt, gewogen und ihre Form und Konsistenz festgestellt; jede Aufschlämmung wurde darauf in etwa die dreifache Volummenge Leitungswasser eingetaucht. Nach 96-stündigem Eintauchen wurde die Veraaerung der Form, der Konsistenz und des Gewichts festgestellt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.

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Tabelle 3 Beurteilung der Aufschlämmung

Aufschlämmung Nr.

Zustand vor dem
Eintauchen

III

IV

Form	zylin drisch	zylin drisch	zylin drisch	zylin drisch	zylin drisch
Konsistenz	fest	weich	fest	sehr fest	weic
Gewicht	472 g	481 g	468 g	466 g	452 g
Zustand nach dem Eintauchen

Form

Konsistenz

Gewicht

% HpO in der
Aufschlämmung

zylindrisch

weich

zylin- zylin- zer- zerdrisch drisch fallen fallen

sehr weich

fest

530 g 463 g 467 g

28,7 20,0

20,0

Die Aufschlämmung Nr. I nahm während des Eintauchens an Volumen zu. Da sie durch Absorption von Wasser an Gewicht zugenommen hatte und weich geworden war, deutet dies darauf hin, daß sie sich in den ersten Stadien des Zerfalls befand.

Die Aufschlämmung Nr. II wurde sehr weich und an der Oberfläche schlammig, was auf einen Zerfall hindeutet.

Die Aufschlämmung Nr. III war die einzige, die nach dem Eintauchen praktisch unverändert war.

Diese Daten xLgen, daß ein Gemisch aus Carubin und Xanthomonasgummi bessere Konsistenz und Wasserfestigkeit verleiht als sie bei Aufschlämmungen erreicht werden, die mit den Einzelkomponenten des Gemischs verdickt und darauf vernetzt wurden.

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Claims

Patentansprüche:

1. Wasser und einen Sprengstoff enthaltende gelierte Sprengst off aufs chlämmung, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gelierungsmittel ein Gemisch aus etwa 15 bis 85 Gew.-% Carubin und etwa 15 bis 85 Gew.-% Xanthomonas.gummi, jeweils bezogen auf das Gemisch, enthält. .

2. Gelierte Sprengstoffaufschlämmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Gemisch aus Xanthomonasgummi und Carubin in Mengen von etwa 0,5 bis 3 Gew.-56, bezogen auf die Aufschlämmung, enthält.

3. Gelierte Sprengstoffaufschlämmung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff aus"Ammoniumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumnitrat j Calciumnitrat, Ammoniumperchlorat oder einem Gemisch dieser Sprengstoffe besteht.

4. Gelierte Sprengstoffaufschlämmung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 1/4 bis 1/2 der Glucoronsäurereste im Xanthomonasgummi mit Kaliumionen und 1/2 bis 3/4 der Glucoronsäurereste mit Natriumionen neutralisiert sind.

5. Gelierte Sprengstoffaufschlämmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 1/3 der Glueoronsäurereste im Xanthomonasgummi mit Kaliumionen und etwa 2/3 der Glucoronsäurereste mit Natriumionen neutralisiert sind.

6. Gelierte Sprengstoffaufschlämmung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie, bezogen'auf die Aufschlämmung etwa 1 Gew. ^-% eines Gemischs aus etwa 50 Gew.-Jf Xanthomonas-

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gummi und 50 Gew.-% Carubin enthält, der Xanthomonasgummi neutralisierte Glucoronsäurereste aufweist, von denen etwa 1/3 mit Kaliumionen und etwa 2/3 mit Natriumionen neutralisiert sind, und der Sprengstoff ein mit Aluminium sensibilisiertes Gemisch aus Ammoniumnitrat und Natriumnitrat ist.

Für

General Mills Chemicals, Ine

(Dr.(η.J. Wolff) Rechtsanwalt

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