DE3141979A1

DE3141979A1 - Explosionsfaehige wasser-in-oel-emulsionszubereitung

Info

Publication number: DE3141979A1
Application number: DE19813141979
Authority: DE
Inventors: Harold T. 20715 Bowie Fillman, Md.; Charles Gary 18235 Lehigton Pa. Wade
Original assignee: Atlas Powder Co
Current assignee: Atlas Powder Co
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE3141979C2; GB2086364B; CH651282A5; GB2086364A; PH15235A; US4383873A; MX160777A; CA1160053A

Description

- ΒΟΚΐ] · DEUFEL · SOli'öüT

PATENT ATTOKNEYS

ATLAS POWDER COMPANY, 127 00 Park Central Place, Dallas, Texas 75251, USA.

DR. WOUFCANG Ml)LLER-BORi (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

A 2605

Explosionsfähige Wasser-in-öl-EmuIsionszubereitung

MÜNCHEN 86, SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 · KABEL: MUEBOPAT - TEL. (0 89) 474005 · TELECOPIER XEROX 400 · TELEX 5-24235

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Beschreibung

Sprengmittel des Wasser-in-Öl-Emulsionstyps werden erstmais in der US-PS 3 447 978 beschrieben. Diese Sprengmittel· des Emulsionstyps enthaiten eine wäßrige Lösung anorganischer oxidierender Salze, die als dispergierte Phase innerhalb einer kontinuieriichen Phase aus einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff emulgiert ist, und eine gleichmäßig verteilte gasförmige Komponente. Später wurden explosionsfähige sprengkapselempfindliche Emulsionszubereitungen unter Verwendung von explosionsfähigen Additiven, wie Trinitrotoluol sowie Pentaerythrittetranitrat hergestellt (vgl. beispielsweise die US-PS 3 770 522). Explosionsfähige WasSCr-Xn-Oi-EnU^sionsZubereitungen wurden auch Sprengkapsel-empfindlich gemacht durch die Zugabe von nicht-explosionsfähigen Detonationskatalysatoren (vgl. beispielsweise die US-PS 3 715 247 und 3 765 964). Neuere explosionsfähige und Sprengkapsel-empfindliche Zubereitungen des Wasser-in-Öl-Emulsionstyps, die weder explosionsfähige Bestandteile noch Detonationskatalysatoren enthalten, werden in den US-PS 4 110 134, 4 149 916 und 4 149 917 beschrieben.

Die in den vorstehend angegebenen Patentschriften beschriebenen expiosionsfähigen Sprengkapsei-empfindlichen Zubereitungen erfüilen einen breiten Bereich von Anforderungen, dennoch gibt es bestimmten Sprengzwecke, für welche noch höhere als bisher verfügbare Empfindlichkeiten beim Einsatz derartiger Zubereitungen vorteilhaft sind. Ein anerkanntes Maß für eine erhöhte Empfindlichkeit ist der Standardhalbpatronenluftzwischenraumempfindlichkeitstest (standard half cartridge air gap sensititvity test). Zur Durchführung dieses Tests wird die Empfindlichkeit in bezug auf die Länge des LuftZwischenraums gemessen, über den hinweg eine Hälfte einer Standardpatrone mit einem explosionsfähigen Material eine zweite Hälfte einer Patrone zu detonieren vermag. Die bevorzugten Sprengkapsel-empfindlichen ex-

plosionsfähigen Materialien, die gemäß der US-PS 4 110 134 hergestellt werden, weisen eine "Luftzwischenraumempfindlichkeit" ("air gap sensitivity") von ungefähr 50 mm (2 inches) auf. Wie vorstehend erwähnt, strebt man für bestimmte Sprengzwecke Sprengkapsel-empfindliche Zubereitungen mit Empfindlichkeiten an, die größer sind als die Empfindlichkeiten der bisher verfügbaren Sprengkapsel-empfindlichen explosionsfähigen Emulsionszubereitungen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch eine Herabsetzung des Wassergehaltes der Matrix von explosionsfähigen Wasser-in-öl-Zubereitungen auf unterhalb ungefähr 10 % Sprengstoffe, d.ia im Prinzip ei no kontinuierlich Kohlenwasserstoffphase, eine diskontinuierliche wäßrige Phase, die anorganische oxidierende Materialien enthält, sowie in Form von geschlossenen Zellen vorliegenden Leerstellen aufweisen, eine erhöhte Explosionsempfindlichkeit verliehen bekommen. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen weisen eine Emulsionsmatrix mit ungefähr 3,5 bis ungefähr 8 Gew.-% eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs einschließlich eines Emulgiermittels, unge-fähr 4 bis weniger als ungefähr 10 Gew.-% Wasser und ungefähr 65 bis ungefähr 85 Gew.-% anorganischer oxidierender Salze auf. Zu derartige Materialien werden ungefähr 0,25 bis ungefähr 15 Gew.-% Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen aufweisende Materialien und gegebenenfalls bjs zu ungefähr 5 Gew.-% nicht-explosionsfähige Detonationskatalysatoren, bis zu ungefähr 20 % niedere Alkylamin- oder Alkanolaminnitratsensibilisierungs-0 mittel und bis zu ungefähr 20 Gew.-% Hilfsbrennstoffe unter Bildung der explosionsfähigen Emulsion zugegeben.

Die Erfindung beruht auf der unerwarteten Erkenntnis, daß Sprengkapsel-empfindliche explosionsfähige Emulsionszubereitungen, die mit einer Nr. 6-Sprengkapsel bei Durchmessern von 31 mm und wc-riger detonierbar sind, bezüglich ihrer Empfindlichkeit, gemessen durch den Halbpatronenluftzwischenraumtest, erheblich dadurch gesteigert werden

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können, daß der Wassergehalt der Matrix auf Werte unterhalb ungefähr 10 % eingestellt wird. In den erfindungsgemäßen Zubereitungen werden keine herkömmlichen hochexplosionsfähigen Sensibilisierungsmittel verwendet, ferner sind sie wasserbeständig aufgrund ihrer Emulsionseigenschaften, unempfindlich gegenüber einer Initiierung durch Feuer, Stoß, Reibung oder statischer Elektrizität und zeigen gute Tieftemperaturdetonationseigenschaften, wobei sie außerdem für eine technische Verwendung stabil genug sind.

Unter dem Begriff "Matrix" und/oder "Emulsionsmatrix" wird erfindungsgemäß die Öl-in-Wasser-Emulsion einschließlich Brennstoff, Emulgiermitteln, Wasser und anorganischen oxidierenden Salzen verstanden, wobei jedoch die Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen enthaltenden Materialien und Hilfsbrennstoffe, wie Aluminium, ausgeschlossen sind. Es wurde festgestellt, daß durch Verwendung von weniger als 10 Gew.-% Wasser in der Emulsionsmatrix die Empfindlichkeit der explosionsfähigen Emulsionszubereitung selbst (hergestellt durch Vermischen von Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen enthaltenden Materialien und gegebenenfalls Sensibilisierungsmittel mit der Matrix) in nichterklärbarer Weise erhöht, wird.

Die erfindungsgemäßen explosionsfähigen Wasser-in-Öl-Emulsionen weisen als kontinuierliche Phase ungefähr 3,5 bis ungefähr 8,0 und vorzugsweise urgefähr 4,5 bis ungefähr 5,5 Gew.-% einer kohlenstoffhaltigen Brennstoffkomponente einschließlich eines Emulgiermittels auf. Die kohlenstoffhaltige Brennstoffkomponente kann aus den meisten Kohlenwasserstoffen bestehen, beispielsweise paraffinischen, olefinischen, naphthenisehen, aromatischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff em. Im allgemeinen besteht der kohlenwasserstoffhaltige Brennstoff aus einem mit Wasser nicht-mischbaren emulgierfähigen Brennstoff, der bei einer Temperatur von bis zu ungeifähr 93°C (200⁰F) und vor-

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zugsweise zwischen ungefähr 43"G und ungefähr 71⁰G (110 und 160⁰F) flüssig oder verflüssigbar ist. Wenigstens ungefähr 2,0 Gew.-% der gesamten Zubereitung sollten entweder ein Wachs oder ein Öl oder eine Mischung davon sein. Wird eine Mischung aus Wachs und öl verwendet, dann kann der Wachsgehalt vorzugsweise zwischen ungefähr 1,0 und ungefähr 3,0 Gew.-% und der Ölgehalt zwischen ungefähr 3,0 und ungefähr 1,0 Gew.-% (in Abhängigkeit von dem Wachsgehalt) der gesamten Emulsion liegen.

Geeignete Wachse mit Schmelzpunkten von wenigstens ungefähr 27°C (80⁰F), wie Petrolatumwachs, mikrokristallines Wachs, Paraffinwachs, Mineralwachse, wie Ozokerit und Montanwachs, tierische Wachse, wie reines Walratfett, und Insektenwachse, wie Bienenwachs und chinesisches Wachs, können erfindungsgemäß verwendet werden. Beispiele für bevorzugte Wachse sind Wachse, die unter den Warenzeichen INDRA in den Handel gebracht werden, wie INDRA 5055-GE, INDRA 4350-E sowie INDRA 2119 (Industrial Raw Materials Corporation). Geeignet ist ferner ARISTO 143°, das von der Union 76 in den Handel gebracht wird. Andere geeignete Wachse sind WITCO 110X, WITCO ML-445 und X145-A, die von der Witeο Chemical Company, Inc. vertrieben werden. Die bevorzugtesten Wachse sind Mischungen aus mikrokristallinen Wachsen und Paraffin, wie das Wachs, das unter dem Warenzeichen INDRA 2119 (vgl. oben) in den Handel gebracht wird. In dieser Hinsicht können noch empfindlichere Emulsionen erhalten werden, indem eine Mischung aus mikrokristallinem Wachs und Paraffin anstelle von mikrokristallinem Wachs oder Paraffinwachs allein verwendet wird.

Geeignete Öle, die sich für die erfindungsgemäßen Zubereitungen eignen, sind die verschiedenen Petroleumöle, pflanzliehen öle und verschiedene Dinitrotoluolgrade, ferner ein stark raffinierU'S weißes Mineralöl, das von der Witco Chemical Company, Inc. unter dem Warenzeichen KAYDOL in den Handel gebracht wird, oder dgl.

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Die kohlenstoffhaltige Brennstoffkomponente, die erfindungsgemäß eingesetzt wird, enthält auch das Emulgiermittel, das zur Bildung der explosionsfähigen Emulsions-Zubereitungen eingesetzt wird. Man kann eine Vielzahl von Wasser-in-Öl-Emulsionen verwenden, wobei folgende, den Anmeldungsgegenstand nicht beschränkende Beispiele erwähnt seien. Geeignete Emulgiermittel, die in den erfindungsgemäßen explosionsfähigen Emulsionen eingesetzt werden können, sind diejenigen, die auf Sorbit durch Veresterung und Entfernung von 1 Molekül Wasser erhalten werden, wie Sorbitanfettsäureester, beispielsweise Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmonooleat, Sorbitanmonopalmitat, Sorbitanmonostearat sowie Sorbitantristearat. Andere geeignete Materialien sind Mono- und Diglyceride von fettbildenden Fettsäuren, ferner Polyoxyethylensorbitester, wie Polyethylensorbitbienenwachsderivatmaterialien und Polyoxyethylen(4)laurylether, Polyoxyethylen(2)ether, Polyoxyethylen(2)stearylether, Polyoxyalkylenoleate, Polyoxyalkylenlaurate, Oleylsäurephosphat, substituierte Oxazoline und Phosphatester, Mischungen davon oder dgl. Im allgemeinen sollten die Emulgiermittel in einer Menge zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 2,0 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, und vorzugsweise in einer Menge zwischen ungefähr 0,8 und ungefähr 1,2 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, vorliegen.

Die diskontinuierliche wäßrige Phase der erfindungsgemäßen explosionsfähigen Emulsionen ist insofern außergewöhnlich, als die Emulsionsmatrix weniger als ungefähr 10 Gew.-% Wasser enthält. Die Emulsionsmatrices der erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten ein Minimum von ungefähr 4,0 % Wasser, weniger als ungefähr 10 Gew.-% Wasser und vorzugsweise ungefähr 6 bis ungefähr 8 % Wasser. Die exakte eingesetzte Wassermenge hängt in einem gewissen Ausmaß von der Mischung aus den eingesetzten anorganischen oxidierenden Salzen ab.

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Die. anorganischen oxidierenden Salze, die in dieser ungewöhnlich niedrigen Menge Wasser aufgelöst"werden, machen ungefähr 65 bis ungefähr 85 Gew.-% der explosionsfähigen Emulsionszubereitung aus. Ein größerer Anteil des anorganischen oxidierenden Salzgehaltes besteht vorzugsweise aus Ammoniumnitrat, man kann jedoch auch Mischungen aus Ammoniumnitrat und anderen Alkali- und Erdalkalimetallnitraten sowie Alkali- und Erdalkalimetallperchloraten erfolgreich als anorganische oxidierende Salzkomponenten der ecfindungsgemäßen Emulsionen verwenden. Als bevorzugte anorganische oxidierend wirkende Salze seien zusätzlich zu Ammoniumnitrat noch Natriumnitrat und Natriumperchlorat erwähnt. Andere Nitrate und Perchlorate, beispielsweise Calciumnitrat, Calciumperchlorat, Kaliumnitrat sowie Kaliumperchlorat, können ebenfalls verwendet werden.

Die Auswahl der Arten und Mengen der anorganischen oxidierenden Salze zur Gewinnung einer wäßrigen oxidierenden Salzlösungsphase für die Emulsionsmatrix, welche verminderte Mengen an Wasser enthält, ist ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung. Besonders bevorzugte Mischungen aus anorganischen oxidierend wirkenden Salzen enthalten ungefähr 55 bis ungefähr 7 0 % Ammoniumnitrat in Kombination mit ungefähr 5 bis ungefähr 20 % Natriumnitrat und bis zu ungefähr 10 % Ammonium- und Natriumperchlorat. Infolge der wechselnden Löslichkeitseigenschaften geeigneter anorganischer oxidierend wirkender Salze, wie beispielsweise Ammoniumperchlorat im Vergleich zu Ammoniumnitrat, kann eine Einstellung des Wassergehaltes innerhalb des spezifizierten Bereichs in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Mischung aus anorganischen oxidierend wirkenden Salzen erforderlich sein.

Sowohl die Mischung cus anorganischen oxidierend wirkenden Salzen als auch der exakte Wassergehalt unterhalb ungefähr 10 Gew.-% der Fmulsionsmatrix sind Variablen, die zur Einstellung der erhöhten Empfindlichkeit der erfin-

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dungsgemäßen Zubereitungen eingesetzt werden können.

Zusätzlich zu der vorstehend erwähnten Phase aus kohlenstoffhaltigem Brennstoff sowie der Phase aus wäßriger Oxidationsmittellösung enthalten die explosionsfähigen Emulsionen gemäß vorliegender Erfindung Sensibilisierungsmittel, die aus drei Kategorien ausgewählt werden. Die ersten zwei Kategorien von Sensibilisierungsmitteln sowie Mischungen davon können in Mengen von ungefähr 0 bis ungefähr 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte explosionsfähige Emulsionszubereitung, eingesetzt werden. Die erste Sensibilisierungsmittelkategorie besteht aus niederen Alkylamin- und Alkanolaminnitraten, wie Methylaminnitrat, Ethylaminnitrat, Ethanolaminnitrat, Propanolaminnitrat, Ethylendiaminnitrat sowie ähnlichen Aminnitraten mit ungefähr 1 bis ungefähr 3 Kohlenstoffatomen. Das bevorzugte Aminnitratsensibilisierungsmittel für die erfindungsgemäßen Emulsionen besteht aus Ethylendiamindinitrat. Die zweite Sensibilisierungsmittelkategorie besteht aus nicht-explosionsfähigen Zubereitungen, die als Detonationskatalysatoren beschrieben werden können. Diese Detonationskatalysatoren bestehen aus anorganischen Metallverbindungen mit einer Atomzahl von 13 oder darüber mit Ausnahme von Metallen der Gruppen IA und ITA des Periodischen Systems der Elemente, wobei ferner Dioxide ausgeschlossen sind. Bevorzugte Detonationskatalysatoren sind Verbindungen von Kupfer, Zink, Eisen oder Chrom, da diese Metalle die größte Empfindlichkeit zueinander bewirken.

Verbindungen von Aluminium, Magnesium, Kobalt, Nickel, Blei, Silber und Quecksilber, sind ebenfalls geeignet. Für die erf induncjMgonw'ißi'n JSwc:ckcj worden :3ili/.ium und Arsen nicht als Metalle angesehen. Nitrate, Halogenide, Chromate, Dichromate sowie Sulfate werden aufgrund ihrer Empfindlichkeit und Löslichkeit bevorzugt. Oxide können ebenfalls verwendet werden, sind jedoch nicht so zweckmäßig wie die anderen Verbindungen wegen ihrer geringen Löslichkeit. Mischungen aus den verschiedenen Detonationskatalysatoren können eben-

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falls vorgesehen werden. Ein besonders bevorzugter Detonationskatalysator ist Kupferchlorid. 0 bis ungefähr 5 Gew.-% dieser zweiten Kategorie von Sensibilisierungsmitteln können in den erfindungsgemäßen explosionsfähigen Emulsionen in einer Menge von 0 bis ungefähr 5 Gew.-% verwendet werden. Die löslichen Detonationskatalysatoren können durch Zumischen mit der anorganischen oxidierenden Salzlösung zugegeben werden. Relativ unlösliche Oxiddetonationskatalysatoren können der Emulsionsmatrix zugegeben werden.

In den erfindungsgemäßen explosionsfähigen Emulsionszubereitungen mit niedrigem Wassergehalt wird ferner eine dritte Kategorie von Sensibilisierungsmitteln in Form von Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen enthaltenden Materialien verwendet. Derartige Materialien sind alle in Form von Einzelteilchen vorliegenden Materialien aus geschlossenen Zellen und Hohlräumen. Jedes Teilchen des Materials kann eine oder mehrere geschlossene Zellen aufweisen, wobei die Zellen ein Gas, wie Luft, enthalten oder evakuiert oder teilweise evakuiert sein können. Es sollte eine solche Menge eines Leerstellen in geschlossenen Zellen enthaltenden Materials verwendet werden, daß eine Dichte der erhaltenen Emulsion von ungefähr 0,9 bis ungefähr 1,3 g/ccm erzielt wird. Im allgemeinen können ungefähr 0,25 bis ungefähr 10 Gew.-% derartiger Materialien in den erfindungsgemäßen explosionsfähigen Emulsionszubereitungen für diesen Zweck verwendet werden.

Die bevorzugten Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen enthaltenden Materialien, die in den erfindungsgemäßen Zubereitungen eingesetzt werden, sind diskrete Glaskügelchen mit einer Teilchengröße zwischen ungefähr 10 und ungefähr 175 Mikron. Im allgemeinen liegt die Teilchendichte derartiger Kügelchen zwischen ungefähr 0,1 und 0,7 g/ccm. Einige bevorzugte Typen von Glasmikrokügelchen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können,

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sind solche Mikrokügeichen, die von der 3M Company in den Handel gebracht werden und eine Teilchengrößenverteilung in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 160 Mikron und eine nominelle Größe im Bereich von ungefähr 60 bis 70 Mikron und Dichten im Bereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,4 g/ccm aufweisen. Bevoirzugte Mikrokügelchen, die von der 3M Company in den Handel gebracht werden, werden unter der Warenbezeichnung Bl5/250 in den Handel gebracht. Weitere Beispiele für derartige Materialien werden unter der Warenbezeichnung Eccospheres von der Emerson & Cumming, Ine. in den Handel gebracht und weisen im allgemeinen einen Teilchengrößenbereich von ungefähr 44 bis ungefähr 175 Mikron bei einer Teilchendichte von ungefähr 0,15 bis ungefähr 0,4 g/ccm auf. Mikrokügelchen, die unter der Bezeichnung Q-CeIl 200 von der Philadelphia Quartz Company in den Handel gebracht werden, sind ebenfalls geeignet. Werden Glasmikrokügelchen in den erfindungsgemäßen Zubereitungen verwendet, dann machen sie ungefähr 1 bis ungefähr 5 Gew.-% derselben aus.

HilfsbrennstQffe können ebenfalls verwendet werden. Ein ausgezeichneter Hilfsbrennstoff, dec nicht-explosiv ist, besteht aus Aluminium in Form von Einzelteilchen. Aluminium sowie andere nicht-explosive Hilfsbrennstoffe können in Mengen von ungefähr 0 bis ungefähr 20 Gew.-% der explosionsfähigen Emulsionszubereitung eingesetzt werden. Natürlich kann die zweite Kategorie von Sensibilisierungsmitteln, die vorstehend diskutiert worden ist, ebenfalls als Hilfsbrennstoff infolge der negativen Sauerstoffbilanz wirken.

Die erfindungsgemäßen explosionsfähigen Emulsionen mit niedrigem Wassergehalt können durch Vorvermischen des Wassers mit den anorganischen oxidierend wirkenden Salzen in einer ersten Vormischstufe, während der kohlenstoffhaltige Brennstoff und das Emulgiermittel in einer zweiten Vormischstufe vermischt werden, hergestellt werden. Die zwei Vor-

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mischungen werden gegebenenfalls erhitzt. Die erste Vormischung wird im allgemeinen solange erhitzt, bis die Salze vollständige aufgelöst sind (ungefähr 49 bis ungefähr 104⁰C) (120 bis 220⁰F), während die zweite Vormischung erforderlichenfalls solange erhitzt wird, bis der kohlenstoffhaltige Brennstoff verflüssigt ist (im allgemeinen ungefähr 49⁰C oder darüber, falls wachsartige Materialien verwendet werden). Die Vormischungen werden dann miteinander vermischt und emulgiert unter Bildung der Emulsionsmatrix, worauf die Glasmikrokügelchen oder andere Gaseinschließende Materialien zugesetzt werden, bis die Dichte auf den gewünschten Bereich vermindert worden ist. Bei der kontinuierlichen Herstellung von explosionsfähigen Emulsionszubereitungen ist es vorzuziehen, eine wäßrige Lösung herzustellen, welche die Oxidationsmittel in einem Tank enthält, um eine Mischung aus den organischen Brennstoffkomponenten (ausschließlich des Emulgiermittels) in einem anderen Tank zu erzeugen. Die zwei flüssigen Mischungen sowie dcis Emulgiermittel werden dann getrennt in eine Mischvorrichtung eingepumpt,, in welcher sie emulgiert werden. Die Emulsionsmatrix wird anschließend in einen Mischer gepumpt, in dem die Glasmikrokügelchen und der unlösliche Hilfsbrennstoff gegebenenfalls zugesetzt und gleichmäßig zur Fertigstellung des explosionsfähigen Wasser-in-Öl-Emulsionsproduktes vermischt werden. Der erhaltene Emulsionssprengstoff wird dann mittels einer Bursa-Füllvorrichtung oder einer anderen herkömmlichen Vorrichtung zu Packungen mit den gewünschten Durchmessern verarbeitet. Beispielsweise können die Emulsionssprengstoffe in Form von Spiralenwicklungen oder gewickelten laminierten Polymerpapierpatronen gepackt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Die Zubereitungen gemäß der in der folgenden Tabelle I zusammengefaßten Beispiele werden in der folgenden Weise hergestellt: Eine erste Vormischung aus Wasser und den anorganischen Oxidationsmitteln wird bei ungefähr 104⁰C (220⁰F) hergestellt. Eine zweite Mischung aus dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff und dem Emulgiermittel wird bei einer Temperatur von ungefähr 66⁰C (150⁰F) hergestellt. Die erste Vormischung wird dann langsam der zweiten Vormischung unter Rühren zur Gewinnung einer Wasser-in-Öl-Emulsion zugesetzt. Anschließend werden die Glasmikrokügelchen in die Emulsion unter Bildung der fertigen explosionsfähigen Emulsionszubereitungen eingemischt.

Tabelle I

Zubereitungen Bestandteile 1 2 3 4 5 6 7 8

Wasser 8,0 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Wachs 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0

Öl 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Emulgiermittel 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Ammoniumnitrat 62,0 64,0 64,0 67,0 62,0 69,0 68,5 66,5

Natriumnitrat 10>& 10,0 10,0 10,0 13,0 10,0 12,0 10,0

EthylendiamLndinitrat 10,0 10,0 10,0 5,0 10,0 5,0 2,5 7,5

Kupferchlorid 3,0 3,0 1,0 3,0 - 1,0 2,0 1,0

Glasmikrokügelchen 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Dichte, g/ccm 1,18 1,18 1,17 1,18 1,17 1,16 1,17 1,18

1/2-Patronenzwischen- 125 100 125 1Ό0 75 75 75 75 raumempfindlichkeit
(mm)

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Alle in der Tabelle I angegebenen Zubereitungen werden zu Papierrohren mit einem Durchmesser von 3 0 mm extrudiert oder gestampft und verschlossen. Die Patronen wer-C-den dann in Hälften zerschnitten und entsprechend den in "30 CFR 15 ff" angegebenen Bestimmungen getestet, d. h. nach den Standards, die von dem Bureau of Mines angewendet werden, um die 1/2-Patronenzwischenraumempfindlichkeit zugelassener Sprengstoffe zu bestimmen.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß weitere verschiedene Modifikationen ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fallen.

Claims

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Patentansprüche

Explosionsfähige Wasser-in-Öl-Emulsionszubereitung mit einer 1/2-Patronenzwischenraumempfindlichkeit von wenigstens ungefähr 75 mm (3 incliuts) aus einer Emu.lsionsmatrix mit ungefähr 4 bis weniger als ungefähr 10 Gew.-% Wasser.
2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 65 bis ungefähr 85 Gew.-% der gesamten Zubereitung aus anorganischen oxidierenden Salzen, ungefähr 3,5 bis ungefähr 8 Gew.-% der gesamten Zubereitung aus kohlenstoffhaltigen Brennstoffen einschließlieh eines Emulgiermittels und ungefähr 0,25 bis ungefähr 1 0 Gew.-% der Gesamtzubereitung aus geschlossenzelligen Leerstellen enthaltenden Materialien bestehen.
3. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein Sensibilisierungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, die aus niederen Alkylamin- und Alkanolaminnitraten besteht, enthält.
4. Zubereitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensibilisierungsmittel bis zu ungefähr 20 Gew.-% der explosionsfähigen Emulsion ausmacht.
5. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß sie außerdem einen Detonationskatalysator, ausgewählt aus wasserlöslichen Nitraten, Halogeniden, Chromaten, Dichromaten und Schwefelverbindungen, die ein Metall, ausgewählt aus Aluminium, Magnesium, Kobalt, Nickel, Blei, Silber, Quecksilber, Kupfer, Zink, Eisen und Chrom, enthalten, enthält.
6. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detonationskati. lysator bis zu ungefähr 5 Gew,-% der explosionsfähigen Emulsion ausmacht.
7. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem bis zu ungefähr 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, Hilfsbrennstoffe enthält.
8. Zubereitung nach Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet, daß der Hilfsbrennstoff aus Aluminium in Form von Einzel teilchen besteht.
9. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Emulgiermittel in den kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in einer Menge von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,0 Gew.-%, bezogen auf die explosionsfähige Emulsionszubereitung, vorliegt.
10. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen oxidierenden Salze aus ungefähr 55 bis ungefähr 70 Gew.-%, bezogen auf die Zubereitung, aus Ammoniumnitrat, zu ungefähr 5 bis ungefähr 20 Gew.-% der Zubereitung aus Natriumnitrat und zu ungefähr 0 bis ungefähr 20 Gew.-% der Zubereitung'aus Ammoniumperchlorat bestehen.
11. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet,

daß der kohlenstoffhaltige Brennstoff aus einem mit Wasser nicht mischbaren emulgierfähigen Material, ausgewählt aus Petrolatum, mikrokristallinen Wachsen, . Paraffinwachsen, Mineralwachsen, Tierwachsen oder Insektenwachsen, Petroleumölen, pflanzlichen ölen oder Mischungen davon besteht.
12. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Form von geschlossenen Zellenleerstellen enthaltende Material aus Glasmikrokugeln in einer Menge von ungefähr 1,0 bis ungefähr 5 Gew.-%, bezogen auf die ganze Zubereitung, besteht.
13. Explosionsfähige 'Äfasser-in-Öl-Emulsion aus einer dis— kontinuiorl iclion wußrj .cjun Oxidation !«salz Lösung ε; phase , einer kontinuierlichen Phase aus einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff und Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen enthaltenden Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wäßrige oxidierende Salzlösung mit weniger als ungefähr 10 % Wasser, bezogen auf das Gewicht der Emulsionsmatrix der Zubereitung, enthält, um die 1/2-Patronenluftzwischenraumempfindlichkeit der explosionsfähigen Emulsion zu erhöhen.
14. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in der Matrix in einer Menge von ungefähr 6 bis ungefähr 8 Gew.-% vorliegt.
15. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser aus dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff einschließlich eines Emulgiermittels in einer Menge von ungefähr 3,5 bis ungefähr 8 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, vorliegt.
16. Zubereitung nach Anspruch T>3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Form von geschlossenen Zellenleerstellen enthaltenden Materialien in Mengen vorliegen, die dazu ausreichen, eine Dichte von ungefähr 0,9 bis ungefähr 1,3 g/ccm der gesamten Zubereitung -zu. erzielen.
17. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerstellen in Form von geschlossenen Zellen enthaltenden Materialien in einer Menge von ungefähr 0,25 bis ungefähr 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, vorliegen.
18. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser aus; Einern kohlenstoffhaltigen Brennstoff ein Wasser-in-Öl-Emulgiermittel in einer Menge von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,0 Gew.-%, bezogen auf die

- 4 gesamte Zubereitung, enthält.
19. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen oxidier2nden Salze, die in der diskontinuierlichen wäßrigen oxidierenden Salzlösungsphase vorliegen, zu ungefähr 55 bis ungefähr 70 Gew.-% der gesamten Zubereitung aus Ammoniumnitrat, zu ungefähr 5 bis ungefähr 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung aus Natriumnitrat und zu ungefähr 0 bis ungefähr 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung aus Ammoniumperchlorat bestehen.
20. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ungefähr 0 bis ungefähr 20 Gew."-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, eines Sensibilisierungsmittels, ausgewählt aus niederen Alkylamin- und Alkanolaminnitraten, enthält.
21. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ungefähr 0 bis ungefähr 5 Gew.—%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, eines Detonationskatalysators enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die aus wasserlöslichen Oxiden, Nitraten, Halogeniden, Chromaten, Dichromaten und Schwefe]verbindungen, die ein Metall enthalten, ausgewählt ai s Aluminium, Magnesium, Kobalt, Nickel, Blei, Silber, Quecksilber, Kupfer, Zink, Eisen und Chrom.
22. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ungefähr 0 bis ungefähr 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zubereitung, eines Hilfsbrennstoffs enthält.
23. Zubereitung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsbrennstoff aus Aluminium in Form von Einzelteilchen besteht.