DE3026228A1

DE3026228A1 - Verfahren zur herstellung von nitroglycerin-explosivstoffen

Info

Publication number: DE3026228A1
Application number: DE19803026228
Authority: DE
Inventors: Marian Dipl Ing Chem Ambrozek; Zygmunt Dipl Ing Chem Borosz; Joachim Dipl Ing Chem Grzesiek; Jan Dipl Ing Chem Guga
Original assignee: ZAKLADY TWORZYW SZTUCZNYCH NIT
Current assignee: ZAKLADY TWORZYW SZTUCZNYCH NIT
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-02-05
Also published as: SE450380B; FR2460903A1; FR2460903B1; GB2054551A; GB2054551B; SE8004995L; DE3026228C2

Description

DR. BEUG DIPL. ING. STAP5 ^ Π ? R ?

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SaNDMAIR ^

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte 31009 ^q j_uj| 1980

Zakiady Tworzyw Sztucznych "Nitron-Erg" Krupski MZyn, Polen

Verfahren zur Herstellung von Nitroglycerin-Explo sivstoffen

030066/074B

»(089)988272 Telegramme: vwwvrwv» ■* , -τ Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nitroglycerin-Explosivstoffen, die sowohl für das Sprengen von (Je st ein geeignet als auch gegenüber Kohlenstaub und Methan sicher sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet für die Herstellung von Explosivstoffen bzw. Sprengstoffen, die einen Gehalt an flüssigen Explosivsubstanzen von mehr als 20 Gew.-% aufweisen.

Die übliche Herstellung von Nitroglycerin-Explosivstoffen verläuft wie folgt: Man vermengt die flüssigen Explosivstoffe, d.h. Trinitroglycerin und/oder Nitroglykol, vorsichtig mit Nitrozellulose und mischt dann vorsichtig durch. Wenn das Gel sich verfestigt, werden die restlichen Bestandteile des Explosivstoffs zugesetzt und eingemischt. Das vermischte Material wird dann in Papier- oder Kunststoff-Hülsen oder -Patronen eingefüllt.

Der Nachteil der in herkömmlicher Weise hergestellten Nitroglycerin-Explosivstoffe ist darin zu sehen, daß sie ihre Explosionseigenschaften im Verlauf ihrer Lagerung ändern. Diese Änderung ist besonders nachteilig und manifestiert sich insbesondere in einer beträchtlichen Verminderung der

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Detonationstransmission und der Empfindlichkeit.

Die Verminderung der Empfindlichkeit oder der Initiierbarkeit ist häufig so groß, daß das Material nicht mit einem Detonator initiiert werden kann. Dies hat zur Folge, daß das Material, das während längerer Zeitdauer gelagert worden ist, nicht mehr verwendet werden kann und zerstört werden muß. Somit zeigen die in herkömmlicher Weise hergestellten Nitroglycerin-Explosivstoffe eine maximale Lagerbeständigkeit von etwa 3 Monaten.

Ein weiterer Nachteil der in üblicher Weise hergestellten Explosivstoffe ist in dem Ausschwitzen des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols während der Lagerung zu sehen. Das frisch hergestellte Gel aus Nitroglycerin und/oder Nitroglykol und Nitrozellulose ist starr oder fest. Die Festigkeit des Gels kann mit der mechanischen Aktivität der in dem Gel enthaltenen unvollständig gelösten Nitrozellolosefasern erklärt werden. Mit der Zeit erweichen diese Fasern als Folge der Lösungswirkung des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols, so daß ihre Festigkeit abnimmt, wobei gleichzeitig ihr Absorptionsvermögen für Nitroglycerin und/oder Nitroglykol vermindert wird. Wenn ein solches Gel Druckänderungen oder Temperaturänderungen ausgesetzt wird, trennen sich Tröpfchen des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols von dem Gel ab, was als Ausschwitzen des Nitroglycerins bezeichnet wird.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, diese Nachteile der herkömmlich hergestellten Nitroglycerin-Explosivstoffe zu überwinden und ein besseres Verfahren zur Herstellung dieser Explosivstoffe anzugeben.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß die Löslichkeit von Luft in Nitroglycerin schnell bei Temperaturen oberhalb 2O⁰C abnimmt und daß man diesen Effekt ausnützen kann, indem man den als Gelieren bezeichneten Vorgang des Auflösens der Nitrozellulose in Nitroglycerin bei Temperaturen unterhalb 2O⁰C durchführt und gleichzeitig während des G-elierens eine ausreichend große Oberfläche des Nitroglycerins erzeugt und die in dieser Weise gebildete Oberfläche ständig mit Luft in Kontakt hält.

Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren zur Herstellung von Nitroglycerin-Explosivstoffen gemäß Hauptanspruch.

Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man anstelle von Nitroglycerin auch Nitroglykol oder vorzugsweise Mischungen aus Nitroglycerin und Nitroglykol verwenden. Bei der Anwendung von Nitroglykol liegt die Temperatur, unterhalb der die Löslichkeit von Luft in Nitroglykol stark abnimmt, bei 15⁰C. Bei der Anwendung von Mischungen mit einem Nitroglycerin/

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Nitroglylcol-Yeiiiältnis von 1ί1 und mehr liegt die Temperatur in der Praxis im allgemeinen bei etwa 2O⁰C. Der Sauerstoff steigert das chemische Vermögen der Nitrozellulose Nitroglycerin und/oder Nitroglykol zu absorbieren, stellt einen höheren osmotischen Druck des Geles sicher und verbessert das Absorptionsvermögen der Nitrozellulose im Hinblick auf Nitroglycerin und/oder Nitroglykol. Gleichzeitig beschleunigt der Sauerstoff die Lösung der Nitrozellulosefasern in Nitroglycerin und/oder Nitroglykol, so daß während des Geliervorgangs keine Stufe der Bildung eines starren Übergangsgels durchlaufen wird.

Die in dieser Weise gebildete vorläufig gelierte Mischung aus Nitroglycerin und/oder Nitroglykol und Nitrozellulose wird mit den restlichen Bestandteilen des Explosivstoffs vermengt, durchgemischt und dann bei einer Temperatur unterhalb 20⁰C in Papier- oder Kunststoff-Hülsen oder -Patronen abgefüllt. Der in die Hülsen abgefüllte Explosivstoff wird vorzugsweise in Verpackungsbehältern bei Temperaturen von mehr ale 20⁰C während mindestens 7 Tagen gealtert.

Beim Durchmischen der vorläufig gelierten Mischung aus Nitroglycerin und/oder Nitroglykol und Nitrozellulose wird die Mischung mit einer dünnen Schicht des Granulatbestandteils dee Explosivstoffs bedeckt. Im Verlaufe der Alterung bei einer Temperatur oberhalb 20⁰C geliert die Mischung weiter auf dem G-ranulatbestandteil des Explosivstoffs, wodurch gleichzeitig mikroskopische Luftblasen gebildet werden, die als Ergebnis

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der hohen Viskosität des sich bildenden Gels nicht zur Oberfläche der Schicht wandern, sondern in dem Gel eine getrennte Phase bilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise wie folgt durchgeführt:

Man vermengt Nitroglycerin und/oder Nitroglykol und Nitrozellulose vorsichtig und mischt bei einer Temperatur von unterhalb 20⁰C vorsichtig in der Weise durch, daß die Oberfläche des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols, die mit Luft in Kontakt steht, um mindestens den Faktor 5 größer ist als die Oberfläche des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols in ruhendem Zustand, d.h. vor Beginn des Mischvorgangs. Zu der in dieser Weise erhaltenen Mischung gibt man die restlichen Bestandteile des Explosivstoffs und mischt durch. Das erhaltene Material wird in Papier- oder Kunststoff-Hülsen eingebracht, in Pakete und Kartons verpackt und dann während einer Zeitdauer von mindestens 7 Tagen bei einer Temperatur oberhalb 20⁰C gealtert.

Der Explosivstoff behält seine Explosionseigenschaften praktisch unverändert während einer Zeitdauer von mindestens 1 1/2 Jahren bei.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt man das beanspruchte Verfahren wie folgt durch:

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Man vermengt Nitroglycerin und/oder Nitroglykol und Nitrozellulose vorsichtig und mischt vorsichtig in der Weise durch, daß die mit Luft in Kontakt stehende Oberfläche des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols mindestens um den Faktor 5 größer ist als die Oberfläche des Nitroglycerins und/ oder Nitroglykols in ruhendem Zustand» d.h. vor Beginn des Mischvorgangs. Zu der in dieser Weise erhaltenen Mischung gibt man die restlichen Bestandteile und mischt durch. Das erhaltene Material wird nicht später als 8 Stunden nach Beginn des Vermischens des Explosivstoffs in Papier- oder Kunststoff-Hülsen oder -Patronen abgefüllt und in Pakete oder Kartons verpackt.

Nitroglycerin und/oder Nitroglykol stellen starke Explosivstoffe dar, die sehr empfindlich gegen mechanische Impulse sind und sehr gefährlich zu vermischen sind. Vorzugsweise bewirkt man das Vermischen des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols mit Nitrozellulose» bei dem eine mindestens fünffache Vergrößerung der Oberfläche der vermischten Flüssigkeit sichergestellt wird, mechanisch ohne die Anwesenheit von Personal wie folgt durch:

Man führt Nitrozellulose und Nitroglycerin und/oder Nitroglylcol in eine Mischeinrichtung in Form eines horizontalen Troges mit einem halbzylindrisch geformten Boden ein. In dem Trog wird eine Rühreinrichtung eingeführt, die aus einer horizontalen Welle besteht, an der eine Reihe von flachen Schei-

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ben in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Dabei verläuft die Achse der Welle in der Achse des Bodens des Troges. Während der Rotation der Welle nehmen die Scheiben die zu durchmischenden Bestandteile auf und heben sie hoch* so daß in der nächsten Phase der Drehbewegung die gemischten Bestandteile über die Scheiben in Form einer dünnen Schicht nach unten fließen, wobei ihre gesamte Oberfläche mit Luft in Kontakt bleibt. Die Wirksamkeit des Durchmischens und der Oberflächenvergrößerung kann dadurch verbessert werden, daß man flache Ringe verwendet, die mit Hilfe von flachen Armen mit der Welle verbunden sind, wobei die Ebene der Ringe nicht senkrecht zu der Wellenachse verläuft,

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man beschickt einen horizontalen Behälter mit halbzylindrisch geformtem Boden mit 23 kg einer Mischung aus Nitroglycerin und Nitroglykol in einem Verhältnis von 1:1 und 0»8 kg Nitrozellulose. Dann führt man in das Gefäß eine Rühreinrichtung ein, die aus einer horizontalen Welle besteht, an der unlösbar eine Reihe von flachen Armen befestigt ist, die Ringe tragen. Der Abstand der Ringe von der Bodenwandung beträgt 2 cm, während der Winkel, in der sie gegenüber der Welle geneigt sind, 70° beträgt. Die Abstände zwischen den Ringen betragen 5 cm. Die Rühreinrich-

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-χ.

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tung wird während 15 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 15 min um ihre Achse gedreht. Das Durchmischen erfolgt bei einer Temperatur von 15⁰C. Aus der in dieser Weise erhaltenen dichten Flüssigkeit zieht man zwei Proben von jeweils 10Og. Die erste Probe unterwirft man einer weiteren Gelierung bei einer Temperatur von 15⁰C während 20 Tagen. Die zweite Probe wird ebenfalls während einer Zeitdauer von 20 Tagen bei einer Temperatur von 40⁰C geliert. Die in dieser Weise erhaltenen Proben liegen in Form eines elastischen Gels vor» wobei das bei einer Temperatur von 15⁰C erhaltene Gel eine Dichte von 1»478 g/cnr und das bei einer Temperatur von 40⁰C erhaltene Gel eine Dichte von 1»220 g/cnr besitzt. Die Schnittoberfläche des Gels zeigt Poren, die schwach unter dem Mikroskop sichtbar sind.

Anschließend wird die dicke Flüssigkeit durch Herausziehen der Rühreinrichtung in einen runden Behälter überführt, worauf die restlichen Bestandteile des Explosivstoffs, nämlich 69,2 kg Ammoniumnitrat, 6 kg Dinitrotoluol und 1 kg Holzmehl, mit Hilfe von zwei vertikalen Rühreinrichtungen während 12 Minuten eingemischt werden. Das in dieser Weise erhaltene Material mit einer plastischen und weichen Konsistenz wird in Mengen von jeweils 150 g in Papierhülsen mit einem Durchmesser von 32 mm eingebracht. Die Explosionseigenschaften des Materials 5 Stunden nach dem Abfüllen in die Hülsen bzw. Patronen sind die folgenden:

Bleiblockausbauchung: 320 ml

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!»stoaator Hr, nioht su beobachten«

aaa äissas Material während 15 Monaten in einem Haisa bsi ©ijasr Sempsratur foa 23⁰G unu siner relativen Feuchtigkeit von 80 $ lagsrts so besitzt es die folgenden Sxplosionseigenschaftens BleiblockausbaucMingg 350 ml Detonationsgescliwindigkaits 3200 m/ß Detonations-Transmissions 9 esa relative Explosionskrafts Initiator; Äasscliwitzen;
&efrier/Auftau-Sest;

80 $

Detonator Nr.1 nicht zu beobachten zufriedenstellend.

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Man beschickt sin horisoatslss S©£ä3 mit iialbaylinclrisah .geformt srn Boden sit 23 leg slaer MiSGhuag aus ilitr-ogiycsri:; "..1:1-; Mitroglyl^ol is siasai SsifioIitsverMyLtsis tqzl 1?1 122,4 OjS 5c>i litrossllulossc Baaa führt aas, siae Sührsinriohtv^i.3 Ia ilen Behälter sin, die aus ©inor horisositalas. I¹JeIIs begtshtj ar, der eins Reihe von flachen mit Eingsn versehenen, iirasn sortiert ist» Der Abstaad der Hiage von dsr BodeSifefancLmig beträgt 2 cap während der IfinKsl ihrer iTalgung gegeniifcsr Ίst Welle 70° beträgt _o Der Ab ist sad swisohss. äsn Eiligst esträgt 5 eis= Di© Rükr@inrichtung wird während 15 I-iia"wtsn Eiit ein sr

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Drelizaiil τοπ 15 ηιχγα vm. ilire Achse gadrs&t.

AaschlieSsad überführt man durcli Heraussialien der Eührainrichtmig die fiiclre Plüssigksit in ein naides Gefäß, gibt die restlichen Bestandteile des Explosivstoffe, näailich 69,2 kg Ammoniumnitrat» 6 feg Dinitrotolnol und 1 leg Holzmehl, zu₉ und mischt die füllstoffe eit Hilfe zweier vertikaler Eülireinriclituiigsa während ©iner Zeitdauer von 12 Minu ten ein. Das erhaltene Materials das eine plastische und weiche Konsistenz besitzt» wird in Portionen von jeweils 150 g in Papisrhülssn mit einem Durchmesser von 32 mm eingebracht. Bie Sxplosionseigensehaften des Materials am dritten Sag nach dem Abfüllen in die Hülsen sind die folgenden s
Bleibloclsausbauehungs 360 si

Detonationsgeselwindiglceits 3200 m/s

Detonations-Transmission: 7 cm

relative Explosionskraft; 80 %

Initiator: Detonator Nr.1

Ausschwitzen: nicht zu beobachten.

Wenn man dieses Material während 9 Monaten in einem Raum mit einer Tempratur von 23⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 80 # lagert, so ergeben sich die folgenden Explosionseigenschaften:

Bleiblockausbauchung: 355 ml Detonationsgeschwindigkeits 3120 m/s Detonations-Transmission: 6 cm relative Explosionskraft % 78 % Initiator: Detonator Nr.1

Ausschwitzen: nicht zu beobachten

Gefrier/Auftau-Test: zufriedenstellend.

Beispiel 3

Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1» mit dem Unterschied, daß man 45 kg einer 1:1~Misehung aus Nitroglycerin und Nitroglykol, 2 kg Nitrozellulose, 49 kg Ammoniumnitrat, 2 kg Dinitrotoluol und 2 kg Holzmehl verwendet. Die Explosionseigenschaften des Materials 3 Tage nach dem Abfüllen in die Hülsen sind die folgenden:

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Bleiblockausbauchung: Detonationsgeschwindigkeit: Detonations-Transmission: relative Explosionskraft: Initiator:
Ausschwitzen:

428 ml 6200 m/s 11 cm 95 # Detonator Nr.1 nicht zu beobachten.

Die Explosionseigenschaften nach 20-monatigem Lagern des Materials in einem Raum mit einer Temperatur von 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 70 $> sind die folgenden: Bleiblockausbauchung: 450 ml Detonationsgeschwindigkeit: 6000 m/s Detonations-Transmission: 8 cm

relative Explosionskraft:

Initiator:

Ausschwitzen:

G-ef rier/Auf tau-Test:

95 $> Detonator Nr.1 nicht zu beobachten, zufriedenstellend.

Ende der Beschreibung

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Claims

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Anwaltsakte· 31009 D R. B E R G D I P L. - I N G. S T A P F

DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIH

PATENTANWÄLTE β UONCHEN 80 · MAUERKIRCHERSTR.4S

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von Nitroglycerin-Explosivstoffen durch Herstellen einer Sprenggelatine aus Nitroglycerin und/oder Nitroglylcol und Nitrozellulose» Versetzen der Gelatine mit den restlichen Bestandteilen des Explosivstoffs» Vermischen der Bestandteile und Einbringen der Mischung in Papier- oder Kunststoff-Hülsen» dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Nitroglycerine und/oder Nitroglykols während des Vermischens mit der Nitrozellulose um mindestens das 5-fache gegenüber der Oberfläche des Nitroglycerine und/oder des Nitroglykols vor Beginn des Vermischens vergrößert; daß man ein Gelieren des Nitroglycerine und/ oder Nitroglykols bewirkt, bis man eine halbflüssige Masse erhält; daß man die Masse mit den restlichen Bestandteilen des Explosivstoffs vermischt; und daß man die Mischung innerhalb eines Zeitraums von weniger als 8 Stunden, vom Beginn der Herstellung des Explosivstoffs gerechnet, in Hülsen einfüllt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gelieren des Nitroglycerine und/oder Nitroglykols bei einer Temperatur von weniger als 20⁰C durchführt, bis man eine halbflüssige Masse erhält, die anschließend mit den restlichen Bestandteilen des Explosivstoffs vermengt und bis zum Erhalt einer homogenen Mischung vermischt wird, und daß man die Mischung in die Hülsen einfüllt und während einer Zeitdauer von mindestens 7 Tagen bei einer Temperatur von mehr als 20⁰C altert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vermischen des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols mit der Nitrozellulose in einer horizontalen Mischeinrichtung mit halbzylindrisch geformtem Boden durchführt, in deren Symmetrieachse des Bodens Rühreinrichtungen gedreht werden, die die zu vermischenden Bestandteile aufnehmen und hochheben, so daß in der nächsten Phase der Drehbewegung die gemischten Bestandteile in Form einer dünnen Schicht über die Rührerarme nach unten zu dem Boden der Mischeinrichtung fließen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vermischen des Nitroglycerins und/oder Nitroglykols mit der Nitrozellulose in einer horizontalen Mischeinrichtung mit halbzylindrisch geformtem Boden durchführt, in deren Symmetrieachse des Bodens Rührer gedreht werden, die die zu vermischenden Bestandteile

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aufnehmen und hochheben, so daß in der nächsten Phase der Drehbewegung die vermischten Bestandteile in Form einer dünnen Schicht über die Rührerarme nach unten zu dem Boden der Mischeinrichtung fließen.

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