DE2553055C3 - Sicherheitssprengstoff - Google Patents
SicherheitssprengstoffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sicherheitssprengstoff, der sich im wesentlichen im Sauerstoffabgleich befindet, mit einem Gehalt an selbstexplosivem
Sensibilisator, Ammoniumchlorid, Harnstoff oder Thioharnstoff, Alkalimetall- sowie gegebenenfauVAmmoniumnilrat.
Derartige Sicherheitssprengstoffe werden hauptsächlich in Bergwerken verwendet, beispielsweise beim
Sprengen von fester Kohle und Gestein. Um die unter diesen Bedingungen erforderlichen Sicherheitskriterien
zu erfüllen, ist es erforderlich, daß die genannten Sprengstoffmassen nicht brennen oder glimmen. Ferner
sollen sie, wenn sie in einem Bohrloch der Detonation
einer benachbarten Patrone ausgesetzt sind, jenseits des Bereiches einer mitschwingenden Detonation liegen.
Bekannte Sicherheitssprengstoffe dieser Art enthalten selbst-explosive Sensibilisatoren, wie Nitroglyzerin, und
andere brennstoffliefernde Salze, wie Ammoniumchlorid. Ferner enthalten derartige Massen zur Herabsetzung der Brenneigenschaften Salze, wie Natriumchlorid
und andere Bestandteile.
Ferner sind Sprengstoffmassen der genannten Art mit geringem Deflagrationsvermögen bekannt, die
außer den genannten Bestandteilen zur Herabsetzung des Dcflagraiionsvermögens verschiedene Bestandteile
u. a. Harnstoff enthalten.
Schließlich sind Sicherheitssprengstoffmassen be·
kannt, die neben dem selbst-explosiven Sensibilisator Alkalinitrat, Ammoniumchlorid und zur Regulierung des
SäuefMöffabgleichs Harnstoff oder Harnstoffderivate enthalten.
Alle diese bekannten Massen enthalten das Ammoniumchlorid in einem Anteil, der maximal äquimolar zug
vorhandenen Alkalinitratmenge ist. Da bei der Detonation solche Sprengstoffmassen, die einen hohen Anteil
an Ammoniumchlorid besitzen, große Mengen an Chlorwasserstoff liefern und dieses Gas selbstverständlich in Bergwerken als äuQer&t schädlich anzusehen ist,
hat man bisher davon abgesehen, in den genannten Massen den Ammoniumchlorid-Anteil in einer größeren
Menge vorzusehen als derjenigen, die mit dem vorhandenen Alkatinitrat bei der Detonation reagiert
Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Sicherheitssprengstoff zur Verfügung zu stellen, der sich nicht nur
im Sauerstoffabgleich befindet, sondern flammlöschende Eigenschaften -besitzt, wobei diese Eigenschaften
ίο durch eine der Brennstoffkomponenten selbst eingebracht werden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei den Sicherheitssprengstoffen
der genannten Art das Ammoniumchlorid in einer
größeren Menge vorliegt als zur äquimolaren Umsetzung mit dem Alkalimetallnitrat erforderlich ist und die
vorhandene Harnstoff- oder Thioharnstoffmenge 0,15 bis 0,8 Teile je Teil derjenigen Ammoniumchlcj-^imenge
beträgt, welche im Oberschuß zu der für die Umsetzung
mit dem Alkalimetallnitrat erforderlichen Menge vorliegt.
Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, daß das Ammoniumchlorid während der Detonation neben
seiner Funktion als Brennmaterial infolge der Entwick
lung von Chlorionen ebenfalls wirksam in der
Verhütung oder Unterdrückung von Grubengasexplosionen oder deren Auslösung ist
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Sprengstoffe der Erfindung nach der Detonation nicht
JO nur eine äußerst erwünschte Sauerstoffbilanz, d. h.
Sauerstoffwerte nahe 0 aufweisen, sondern auch trotz ihres hohen Anteils an Ammoniumchlorid im Detonationsgas nur sehr geringe Mengen an Chlorwasserstoff
entwickeln. Dies ist insofern überraschend, als bei den
bekannten Sicherheitssprengstoffmassen mit einem
Gehalt an Alkalinitrat und Ammoniumchlorid die einzige Möglichkeit zur Verhinderung der Entstehung
größerer Mengen an O.lorwasserstoff darin gesehen wurde, die Menge an Ammoniumchlorid in der
Ausgangsmischung zu begrenzen. Es konnte auch nicht erwartet werden, daß der zur Regulierung der
Sauerstoffbilanz in derartige Massen einverleibte Harnstoff den Chlorwasserstoff neutralisieren würde, da
sich der Harnstoff bei der Detonation in Wasser,
*'< Kohlendioxid und Stickstoff, gegebenenfalls Stickoxide,
zersetzt. Demgemäß hat man bisher zwar kleinere oder größere Mengen Harnstoff zwecks Erreichung eines
Sauerstoffabgleichs verwendet, um die Erzeugung von Stickoxiden aus sauerstoffpositiven Massen oder Koh-
so lenstoffmonoxid aus sauerstoffnegativ.n Massen zu
vermeiden, wobei die Menge an Ammoniumchlorid stets insoweit begrenzt wurde, als überschüssiges
AmmoniumchlorU über die zur Umsetzung mit
vorhandenem Nitrat erforderliche Menge zur erhöhten
Der erfindungsgemäße Sicherheitssprengstoff mit einem Gehalt an Ammoniumchlorid als Brennstoff und
als flammenlöschendes Material enthält Harnstoff oder Thioharnstoff als ein Ergänzungsbrennmaterial, welches
überraschenderweise die Chlorwasserstoffmenge in den Explosionsprodukten herabsetzt, wenn der Harnstoff
oder Thioharnstoff in einer Menge im Bereich von O1IS
bis 0,8 Teilen pro Anteil Ammoniumchlorid vorhanden ist, das im Überschuß über die anwesende Menge, die
sich mit in der Masse vorhandenem Alkalinitrat umsetzt, vorliegt. Es ist bevorzugt, daß der Harnstoff oder
Thioharnstoff 2 bis 10 Gewichts-% der gesamten Sprengstoffmasse ausmacht
Die Sprengstoffmasse sollte vorzugsweise keine wesentliche Menge irgendeines fasrigen Zellulosebrennmaterials enthalten, welches nach Detonation der
Masse glimmen oder brennen könnte. Der Sprengstoff soll iich weitgehend in Sauerstoffabgleich befinden. In
lceinem Fall soll weniger als 75% des verfügbaren
Sauerstoffs durch insgesamt vorhandenes Ammoniumchlorid plus Harnstoff oder Thioharnstoff gebunden
werden.
Die Masse kann, falls gewünscht, zusätzlich flammenhemmende Bestandteile, wie Natriumchlorid und
China-Ton neben Ammoniumchlorid enthalten, und ebenso können gewünschtenfalls Materialien, wie
Guargummi und Kalciumstearat enthalten sein, um die Wasserbeständigkeit zu erhöhen.
In Massen, die zunn Sprengen von fester Kohle bestimmt sind, sollten die Anteile der brennstoffliefernden und flammenlöschenden Bestandteile eingestellt
sein, um die Sprengkraft (Stärke je Gewicht) im Bereich von 15 bis 45% Sprenggelatine zu halten, wobei solche
Einstellungen und ihre Wirkung in der Sprengstofftechnik Qblich und bekannt sind.
Ein bevorzugter Sicherheitssprengstoff ist gemäß Anspruch 3 zusammengesetzt.
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele und die begleitende Tabelle erläutert. Die
Beispiele, die durch »A« und eine davor stehende Zahl bezeichnet sind, sind erfindungsgemäß und die anderen
Beispiele dienen nur als Vergleich.
Beispiel | 8.0 | Nr. | 3 | 4 | 8A | 4A | 9 | 8.0 | 5 | I | 5A | 9A | 6 | 10 | 6 A | |
1 | 0.05 | 2 | 0.1 | |||||||||||||
Masse (Gew.-%) | 25.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 25.0 | 10.0 | 10.0 | 8.0 | 10.0 | 8.0 | 10.0 | ||||
Nitroglycerin/Nitroglykol | 10.0 | 10.0 | - | - | 0.1 | - | 0.05 | 0.05 | 0.1 | 0.05 | 0.1 | 0.05 | ||||
Nitrobaumwolle | - | - | - | - | 12.0 | - | 25.0 | 25.0 | 25.0 | 19.0 | 20.0 | 19.0 | ||||
Ammoniumnitrat | - | - | 44.0 | 44.0 | 44.0 | 20.0 | 20.0 | 30.0 | 30.0 | |||||||
Natriumnitrat | 55.24 | 44.0 | 28.7 | 36.0 | 36.0 | 18.0 | 18.0 | 25.0 | 25.0 | |||||||
Ammoniumchlorid | 34.76 | 27.7 | 17.3 | 10.0 | 6.0 | 25.45 | 23.45 | 14.45 | 11.45 | |||||||
Natriumchlorid | - | 18.3 | - | - | - | - | - | - | - | |||||||
China-Ton | - | - | - | - | - | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |||||||
Guargummi v | - | - | - | - | - | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |||||||
Kalziumstearat | - | - | - | - | 4.0 | - | - | - | 3.0 | |||||||
Harnstoff | - | - | - | - | - | - | 2.0 | - | - | |||||||
Thioharnstoff | - | - | ||||||||||||||
Eigenschaften | 27 | 33 | 32 | 35 | 36 | 40 | ||||||||||
Gewichtsbrisanz, % | 33 | 27 | ||||||||||||||
Sprenggelatine | +8.1 | +4.8 | + 1.6 | +4.0 | + 1.5 | +4.4 | +2.0 | |||||||||
SaucrstofTwert (g/100 g) | + 10.7 | +8.5 | 47 | 60 | 6 | 54 | 34 | 55 | 21 | |||||||
HCI erzeugt (cc/kg) | 23 | 17 | 1 | 8.3 | 8.3 | 5.4 | 5.4 | 6.1 | 6.1 | |||||||
Überschuß an NH4CI über | 0 | 0 | ||||||||||||||
NaNO3-Äquivalcnl (als % | ||||||||||||||||
vom gesamten Sprengstoff) | - | - | 0.53 | - | 0.37 | - | 0.49 | |||||||||
Harnstoff- oder Harnstoff- | - | - | ||||||||||||||
dcrivuUintcilc pro Anteil | ||||||||||||||||
Übcrschuß-NII4Cl | 61.5 | 78.2 | 78.2 | 55.1 | 55.1 | 61.7 | 61.7 | |||||||||
% des gesamten verfügbaren | 59.5 | 59.3 | ||||||||||||||
Sauerstoffs abgeglichen durch | ||||||||||||||||
NH4CI | - | - | 15.5 | - | 17.2 | - | 13.2 | |||||||||
% des gesamten verfügbaren | - | - | ||||||||||||||
Sauerstoffs abgeglichen durch | ||||||||||||||||
Harnstoff | ||||||||||||||||
Tabelle (Fortsetzung) | ||||||||||||||||
Beispiel | Nr. | 8 | 1OA | |||||||||||||
7 | 7Λ | |||||||||||||||
Masse (Gew.·0/.) | 10.0 | 8.0 | ||||||||||||||
Nitroglycerin/Nitroglykol | 8.0 | 0.1 | 0.1 | |||||||||||||
Nitobaumwolle | 0.05 | 12.0 | 20.0 | |||||||||||||
Ammoniumnitrat | 25.0 | |||||||||||||||
Fortsetzung. | ■ .-. | 25 | Nr. | 53 055 | 8A | 1.0 | 9 | 6 | 10 | 10Λ | |
5 | Beispiel | 7A | 0.5 | ||||||||
7 · | -■ | 39.0 | 4.0 | 20.0 | 25.0 | 25.0 | |||||
Masse (Gew.-%) | 16.9 | 33.4 | - | 21.4 | 9A | 22.0 | 22.0' | ||||
Natriumnitrat- | 16.9 | 16.0 | 24.0 | 19.4 | 16.4 | ||||||
Ammoniumchlorid | 16.0 | 30.2 | - | 45 | - | 20.0 | 4.0 | 4.0 | |||
Natriumchlorid | 32.45 | - | 39.0 | 1.0 | 21.4 | 1.0 | 1.0 | ||||
Cina-Ton | - | 1.0 | 33.4 | +0.2 | 0.5 | 22.0 | 0.5 | 0.5 | |||
Guiirgummi | 1.0 | 0.5 | 4.0 | 5 | - | - | - | 3.0 | |||
Kal/iumstearat | 0.5 | 2.25 | - | 8.9 | - | 1.0 | - | - | |||
Harnstoff | - | - | 1.0 | 0.5 | |||||||
Thioharnstoff | - | 0.5 | 36 | 2.0 | 33 | 33 | |||||
Eigenschaften | 33 | - | 0.45 | - | |||||||
Gewichtsbrisanz, % | 30 | - | +2.4 | +3.5 | + 1.1 | ||||||
Sprenggelatine | +1.6 | 35 | 36 | 30 | 5 | ||||||
Sauerstofl'wert (g/100 g) | +3.4 | 22 | 45 | 71.4 | 8.8 | 6.3 | 6.3 | ||||
HCI er/.eugt (cc/kg) | 43 | 5.4 | +0.8 | ||||||||
- Überschuß an NH4Cl über | 5.4 | +3.4 | 24 | ||||||||
NaNO-.-Äquivalent (als % | 16 | 15.2 | - | 8.8 | - | 0.48 | |||||
vom gesamten Sprengstoff | 0.42 | 8.9 | |||||||||
Harnstoff- oder Harnstoff | - | ||||||||||
derivatanteile pro Anteil | 65.7 | 0.23 | 61.8 | 61.8 | |||||||
UbCrSClIuB-NH4CI | 54.6 | - | |||||||||
% des gesamten verfügbaren | 54.6 | ||||||||||
Sauerstoffs abgeglichen durch | - | 75.7 | - | 15.0 | |||||||
NH4CI | 13.7 | 71.4 | |||||||||
% des gesamten verfügbaren | - | ||||||||||
Sauerstoffs abgeglichen durch | 10.9 | ||||||||||
Harnstoff | - | ||||||||||
Die Massen wurden in üblicher Weise gemischt, indem man Materialien in der herkömmlichen Form zur
Sprengstoffherstellung verwendet. Somit waren die oxidierenden und flammenlöschenden Salze und der
Harnstoff kristalline Feststoffe, von denen mehr als 90 Gew.-% ein 30-Maschensieb (Br. St) passierten und
mehr als 70% auf einem 120-Maschensieb (Br. St.) zurückgehalten wurden. Der Guargummi, das Kalciumstearat
und der China-Ton waren die gewöhnlichen, fein gepulverten technischen Materialien.
Beim Test in Patronen (3,65 cm Durchmesser, 7,5 cm Länge) brannte keine der Massen unbegrenzt oder
ergab irgendein Verpuffungsanzeichen, wenn die Patronen, getrennt in einem Stahlrohr, in einem
Verpuffungstest, wie er in der brit. PS Nr. 10 16 462 beschrieben ist, gezündet wurden. Alle Massen besaßen
gleiche Sprengstoffeigenschaften zur Sprengung in fester Kohle.
Der bei der Detonation erzeugte Chlorwasserstoff wurde bestimmt, indem man 100 g — Ladungen des
Sprengstoffs in einem 20-1-Stahlgefäß zündete und den
erzeugten Rauch analysierte. Wie die Beispiele zeigen, erzeugten die Sprengstoffe mit einem Gehalt an
Harnstoff bedeutsam niedrigere Chlorwasserstoffmengcn
als die entsprechenden Massen, bei denen der Harnstoff durch das gleiche Gewicht an Natriumchlorid,
welches bei der Detonation nicht zersetzt wird, ersetzt war.
Die Beispiele 3, 4 und 4A weisen Ammoniumchlorid im Überschuß zur Menge auf, die zum Natriumnitratge·
halt äauivalent ist. Beispiele 5 bis 1OA enthielten einen Anteil Ammoniumnitrat.
Ammoniumchlorid war der einzige Brennstoff in den Beispielen 1 bis 4. Obwohl die Beispiele 1 und 2 eine äquivalente Menge Natriumnitrat zur vollständigen Umsetzung enthielten, erzeugten sie erhebliche Chlorwasserstoffmengen, und sie waren zur Anwendung in Bergwerken zu sauerstoffreich. Die l°/oige Erhöhung in der Ammoniumchloridmenge in Beispiel 3, verglichen mit Beispiel 2, erhöhte den erzeugten Chlorwasserstoff wesentlich und eine weitere Erhöhung im Ammoniumchloridgehalt in Beispiel 4, zur Reduzierung des Sauerstoffwertes auf einen praktischen Wert, führte zu einer weiteren Erhöhung des erzeugten Chlorwasserstoffs. Der Ersatz von etwas Natriumchlorid c
Harnstoff in Beispiel 4A reduzierte fen-Sauerstoffwert und setzte den erzeugten Chio
stoff merklich herab.
Ammoniumchlorid war der einzige Brennstoff in den Beispielen 1 bis 4. Obwohl die Beispiele 1 und 2 eine äquivalente Menge Natriumnitrat zur vollständigen Umsetzung enthielten, erzeugten sie erhebliche Chlorwasserstoffmengen, und sie waren zur Anwendung in Bergwerken zu sauerstoffreich. Die l°/oige Erhöhung in der Ammoniumchloridmenge in Beispiel 3, verglichen mit Beispiel 2, erhöhte den erzeugten Chlorwasserstoff wesentlich und eine weitere Erhöhung im Ammoniumchloridgehalt in Beispiel 4, zur Reduzierung des Sauerstoffwertes auf einen praktischen Wert, führte zu einer weiteren Erhöhung des erzeugten Chlorwasserstoffs. Der Ersatz von etwas Natriumchlorid c
Harnstoff in Beispiel 4A reduzierte fen-Sauerstoffwert und setzte den erzeugten Chio
stoff merklich herab.
so D'-i restlichen Beispiele enthielten Ammoniumnitrat
als einen Teil des oxidierenden Salzes. Deren Massen waren sensitiver a!* die der Beispiele 1 bis 4 und 4A1 und
sie enthielten ebenso Guargummi und Kalciumstearat,
um die Wasserbeständigkeit zu erhöhen. Sie alle enthielten eine größere Ammoniumchloridmenge ,ah
zur vollständigen Umsetzung mit dem anwesenden Natriumnitrat erforderlich ist. Die Beispiele, die durch
»A« und eine vorstehende Zahl bezeichrct sind, entsprechen den Beispielen, die nur durch die
entsprechende Zahl bezeichnet sind, mit der Ausnahme, daß sie Harnstoff anstelle einer äquivalenten Menge
Natriumchlorid enthielten, und in allen Fällen erzeugten die Beispiele mit Harnstoff weniger Chlorwasserstoff.
Claims (3)
1. Sicherheitssprengstoff, der sich im wesentlichen
im Sauerstoffabgleich befindet, mit einem Gehalt an
selbst-explosivem Sensibilisator, Ammoniumchlorid,
Harnstoff oder Thioharnstoff, Alkalimetall- und ggf. Ammoniumnitrat, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumchlorid in einer größeren
Menge vorliegt als zur äquimolaren Umsetzung mit dem Alkalimetallnitrat erforderlich ist und die
vorhandene Harnstoff- oder Thioharnstoffmenge 0,15 bis 0,8 Teile je Teil derjenigen Ammoniuinchloridmenge beträgt, welche im Überschuß zu der für
die Umsetzung mit dem Alkalimetallnitrat erforderlichen Menge vorliegt .
2. Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Harnstoff oder Thioharnstoff 2 bis
10% des Gesamtgewichts beträgt
3. Sprengstoff nach Anspruch i; gekennzeichnet
durch 5 bis 15 Gew.-% Nitroglycerin, Nitroglykol oder eine Mischung davon, 0 bis 30 Gew.-%
Ammoniumnitrat, 15 bis 50 Gew.-% Natriumnitrat, 15 bis 40 Gew.-% Ammoniumchlorid, 0 bis 25
Gew.-% Natriumchlorid und X bis 10 Gew.-%
Harnstoff. Z
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GB53945/74A GB1479157A (en) | 1974-12-13 | 1974-12-13 | Safety explosive composition |
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---|---|
DE2553055A1 DE2553055A1 (de) | 1976-06-16 |
DE2553055B2 DE2553055B2 (de) | 1981-08-06 |
DE2553055C3 true DE2553055C3 (de) | 1982-05-13 |
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ID=10469487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 1974-12-13 GB GB53945/74A patent/GB1479157A/en not_active Expired
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- 1975-11-11 IN IN2158/CAL/75A patent/IN144492B/en unknown
- 1975-11-13 ZA ZA757134A patent/ZA757134B/xx unknown
- 1975-11-26 DE DE2553055A patent/DE2553055C3/de not_active Expired
- 1975-12-08 BE BE162551A patent/BE836402A/xx not_active IP Right Cessation
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- 1975-12-10 CS CS758389A patent/CS200179B2/cs unknown
- 1975-12-12 FR FR7538128A patent/FR2294150A1/fr active Granted
- 1975-12-12 CA CA242,084A patent/CA1053905A/en not_active Expired
Also Published As
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FR2294150B1 (de) | 1979-09-07 |
IN144492B (de) | 1978-05-13 |
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FR2294150A1 (fr) | 1976-07-09 |
CA1053905A (en) | 1979-05-08 |
GB1479157A (en) | 1977-07-06 |
DE2553055B2 (de) | 1981-08-06 |
ZA757134B (en) | 1977-07-27 |
PL97321B1 (pl) | 1978-02-28 |
BE836402A (fr) | 1976-06-08 |
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