DE3642139C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen Sprengstoffes auf der Basis von Ammoniumnitrat oder eines anderen anorganischen oxidierenden Salzes als Sauerstoffträger und einem Kohlenstoffträger, vorzugsweise einem flüssigen Kohlenstoffträger.The invention relates to a process for the preparation a solid explosive on the base of ammonium nitrate or another inorganic oxidizing salt as an oxygen carrier and a Carbon carrier, preferably a liquid Carbon support.
Es sind Gesteinssprengstoffe unter der Bezeichnung ANC bekannt, die im wesentlichen aus ca. 91 bis 94 Gew.-% Ammoniumnitrat und 5,7 bis 6,3 Gew.-% Mineralöl sowie einem Inertstoff bestehen.They are rock explosives under the name ANC known, which consists essentially of about 91 to 94% by weight of ammonium nitrate and 5.7 to 6.3% by weight Mineral oil and an inert material.
Diese Sprengstoffe haben eine schwach negative Sauerstoffbilanz, was zur Folge hat, daß bei der Detonation in den Sprengstoffschwaden zwar relativ wenig Stickoxid entsteht, doch sehr viel Kohlenmonoxid. Das bedeutet, daß diese Sprengstoffschwaden toxische Eigenschaften haben, so daß besondere Maßnahmen für das Personal erforderlich sind.These explosives have a weak negative Oxygen balance, with the result that in the Although detonation in the explosive swaths relatively little nitrogen oxide is formed, but a lot of carbon monoxide. This means that these explosive swaths have toxic properties, so that special Measures are required for the staff.
Es sind auch Sprengstoffe bekannt, welche aus einer Emulsion einer hochkonzentrierten wäßrigen Lösung von Ammoniumnitrat mit Mineralöl bestehen, wobei Geliermittel, Stabilisatoren und noch Sensibilisatoren (Explosivstoffe) zugesetzt sind. Diesen Emulsionssprengstoffen werden auch Hohlglasperlen zu dem Zweck der Erhöhung und der Einstellbarkeit der Detonationsfähigkeit zugesetzt. Deren Wirkung beruht darauf, daß beim Eintreffen der Stoßwelle die durch die Hohlglasperlen gebildeten Lufteinschlüsse nahezu adiabatisch zusammengepreßt werden, wodurch an der Frontgrenze an vielen Stellen gleichzeitig hohe Temperaturen im Gemisch auftreten, die den Reaktionsvorgang einleiten und weiterführen. There are also explosives known which from an emulsion of a highly concentrated aqueous Solution of ammonium nitrate with mineral oil, gelling agents, stabilizers and even sensitizers (Explosives) are added. These emulsion explosives are also hollow glass beads for the purpose of elevation and adjustability the detonability added. Their effect is based on the fact that on arrival the shock wave formed by the hollow glass beads Air inclusions almost adiabatically compressed be, which at the front border at many At the same time put high temperatures in the Mixture occur, which initiate the reaction process and continue.
Emulsionssprengstoffe entwickeln im Gegensatz zu festen Sprengstoffen der ANC-Art weniger toxische Stoffe bei der Detonation. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Emulsionssprengstoffe wegen des Zusatzes von solchen Stoffen, die die Entmischung verhindern, bei der Detonation sich nahezu vollständig umsetzen.Emulsion explosives develop as opposed to solid explosives of ANC-type less toxic Substances in the detonation. This is due to, that the emulsion explosives because of Addition of such substances, the segregation prevent the detonation almost completely realize.
Der Emulsionssprengstoff wird in Steinbrüchen bereits mit Erfolg eingesetzt. Es wäre gerade im Bergbau eine Lösungsmöglichkeit für die angesprochenen Probleme. Seiner Einführung stehen jedoch arbeitstechnische Hindernisse im Wege. Der Transport eines Emulsionssprengstoffes von über Tage zum Sprengstofflager unter Tage läßt sich beispielsweise nicht durch Falleitungen bewerkstelligen. Außerdem ist die Sprengtechnik unter Tage vor Ort eine grundsätzlich andere als die im Steinbruch. Es sind pro Raumeinheit abzusprengenden Gesteins vor Ort unter Tage wesentlich mehr Bohrlöcher geringeren Durchmessers zu bohren und mit Sprengstoff zu füllen als im Steinbruchbetrieb. Bei diesen geringen Durchmessern wird das Einbringen der pastösen Masse eines Emulsionssprengstoffes in mehrfacher Hinsicht zum Problem.The emulsion explosive is already in quarries used successfully. It would be just in mining a solution for the mentioned Problems. Its introduction, however, are work-related Obstacles in the way. The transport of a Emulsion explosives from over days to explosives storage For example, you can go underground do not accomplish through fallow lines. also is the blasting technique underground on the ground a basically other than those in the quarry. There are pro Room unit to be demolished rock on site below Days significantly more holes of smaller diameter to drill and to fill with explosives as in the quarry plant. With these small diameters is the introduction of the pasty mass of a Emulsion explosive in several ways to the problem.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sprengstoffes bekannt, bei dem eine wäßrige Ammoniumnitratlösung einem Verdampfer zugeführt wird, in dem das Wasser zur Erhöhung der Ammoniumnitrat- Konzentration verdampft wird, worauf dem eingedampften Ammoniumnitrat Aluminiumsulfat in wäßriger Lösung zugesetzt wird und dieses Gemisch einem Prilliervorgang im Prillturm dadurch unterworfen wird, daß in dem Prillturm die heiße flüssige Mischung im Wege des freien Falls zu Prills verfestigt wird, wobei die Verfestigung und die Entstehung der Prills durch die Abkühlung der beim freien Fall entstehenden Flüssigkeitstropfen zustande kommt.Furthermore, a method for producing a Explosive known in which an aqueous ammonium nitrate solution is fed to an evaporator, in which the water is used to increase the ammonium nitrate Concentration is evaporated, whereupon the evaporated Ammonium nitrate aluminum sulfate in aqueous solution is added and this mixture a Prilliervorgang subject in the Prill Tower thereby that in the Prill Tower the hot liquid Mixture by free fall to prills solidified becomes, whereby the solidification and the emergence the prills by the cooling of the Free fall resulting liquid drop comes.
Bei diesem Verfahren entstehen jedoch keine Prills mit Gaseinschlüssen; vielmehr entstehen lediglich Prills, welche eine zerklüftete Oberfläche haben. Diese zerklüftete Oberfläche ist deshalb erwünscht, damit der flüssige Kohlenstoffträger optimal aufgenommen werden kann, vgl. DE 29 53 920 A1 (PCT).However, this method does not produce prills with gas inclusions; rather, they only arise Prills, which have a rugged surface. This rugged surface is therefore desirable so that the liquid carbon carrier optimally absorbed can be, cf. DE 29 53 920 A1 (PCT).
Darüber hinaus sind Sprengstoffe aus Ammoniumnitrat, Calciumnitrat sowie einem Kohlenstoffträger, wie z. B. Öl, bekannt, dem zusätzlich noch ein oberflächenaktives Mittel zugegeben wird, damit dieser Mischung eine fettartige Konsistenz gegeben wird. Auf diese Weise soll ein fester Sprengstoff entstehen, der wasserbeständig, nicht entmischbar und pumpfähig ist. Dabei werden dieser Sprengstoffmasse zum Zweck der Sensibilisierung Silicatglaskugeln zugesetzt, vgl. DE-OS 21 28 253.In addition, explosives are ammonium nitrate, Calcium nitrate and a carbon carrier, such as As oil, known, in addition to a surfactant is added so that This mixture given a fat-like consistency becomes. In this way, a solid Explosives arise, the water resistant, not is demixable and pumpable. This will be this Explosive mass for the purpose of sensitization Silica glass beads added, cf. DE-OS 21 28 253.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorteile des Emulsionssprengstoffes mit den Vorteilen der festen, granulierten ANC-Sprengstoffe zu kombinieren. Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines festen Gesteinssprengstoffes, der rieselfähig und daher leicht auch in Bohrlöcher mit geringem Durchmesser einzublasen ist, der beim Abtun der Schüsse jedoch in geringerem Maße toxische Stoffe in die Sprengschwaden abgibt als herkömmlicher ANC-Sprengstoff. The invention is therefore based on the object the advantages of the emulsion explosive with the Advantages of solid, granulated ANC explosives to combine. The invention employs itself with a procedure for the production of a solid rock explosive, the free-flowing and therefore easy even in holes with low Diameter is blown, the Abtun the Shots, however, to a lesser extent toxic substances into the blasting cloud gives off as conventional ANC explosives.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß eine Mischung aus Ammoniumnitrat oder einem anderen anorganischen oxidierenden Salz, Wasser und Hohlglasperlen hergestellt wird, daß diese Mischung granuliert wird, vorzugsweise auf eine Korngröße von 1 bis 3 mm; worauf das Granulat getrocknet wird, vorzugsweise auf einen Wassergehalt von 0,2 bis 4,0 Gew.-%; worauf dem Granulat ein Kohlenstoffträger zugesetzt wird. Als flüssiger Kohlenstoffträger dient Spindelöl.The invention solves this problem by that a mixture of ammonium nitrate or a other inorganic oxidizing salt, water and hollow glass beads is produced, that these Mixture is granulated, preferably to one Grain size from 1 to 3 mm; whereupon the granules are dried is, preferably to a water content from 0.2 to 4.0% by weight; on what the granules Carbon carrier is added. As a liquid Carbon carrier serves spindle oil.
Dabei besteht das Wesentliche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darin, daß zum Zweck der Granulierfähigkeit der Mischung aus Ammoniumnitrat und Wasser der Zusatz von Hohlglasperlen dafür sorgt, daß sich das mit Wasser benetzte Ammoniumnitrat an den Hohlglasperlen anlagert, wobei dann auch zugleich die Wirkungen mit erreicht werden, die mit Hohlglasperlen versetzte Emulsionssprengstoffe aufweisen.In this case, the essence of the invention Method in that for the purpose of Granulierfähigkeit the mixture of ammonium nitrate and Water the addition of hollow glass beads ensures that the wetted with water ammonium nitrate attached to the hollow glass beads, in which case also at the same time the effects are achieved, which with hollow glass beads added emulsion explosives respectively.
Die Wasserzugabe kann bis zu 10, vorzugsweise 6 bis 8 Gew.-%, betragen und ist nur dann erforderlich, wenn das Ammoniumnitrat selbst nicht genügend Wasser enthalten sollte. Die Hohlglasperlenzugabe beträgt bis zu 10 Gew.-%. Der Kohlenstoffträger wird in Mengen von 3 bis 9 Gew.-% zugesetzt.The addition of water may be up to 10, preferably 6 up to 8% by weight, and is only necessary if if the ammonium nitrate itself is insufficient Should contain water. The Hohlglasperlenzugabe is up to 10 wt .-%. The carbon carrier is added in amounts of 3 to 9 wt .-%.
Darüber hinaus kann der Mischung aus Ammoniumnitrat, Wasser sowie den Hohlglasperlen ein Bindemittel, z. B. Mono- oder Polysaccharide, insbesondere Stärke, zugegeben werden. In addition, the mixture of ammonium nitrate, Water and the hollow glass beads a binder, z. As mono- or polysaccharides, in particular Strength, to be added.
Ein besonderes Granulierverfahren bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines solchen festen Sprengstoffes besteht dabei darin, daß das befeuchtete Ammoniumnitrat auf 120 bis 150°C erhitzt und in die so entstandene schmelzartige Lösung Hohlglasperlen in Mengen bis zu 10 Gew.-% eingebracht werden und diese heiße Mischung in einem Prillturm granuliert wird, worauf das Granulat abgekühlt wird, vorzugsweise auf 20°C.A special granulation process in the implementation of the process according to the invention for the preparation consists of such a solid explosive in that the humidified ammonium nitrate heated to 120 to 150 ° C and in the sun resulting melt-like solution hollow glass beads be introduced in amounts up to 10 wt .-% and granulated this hot mixture in a prill tower is, whereupon the granules are cooled, preferably to 20 ° C.
Dabei wird im einzelnen so gearbeitet, daß eine wasserhaltige Ammoniumnitratschmelze von 120 bis 150°C kontinuierlich in eine kleinvolumige Mischvorrichtung eingespeist wird. Dabei werden über eine Zellenradschleuse die Hohlglasperlen eventuell zusammen mit anderen kristallwasserhaltigen Salzen und gegebenenfalls Silicagel eingespeist. Die Mischvorrichtung wird schnell durchströmt und totraumfrei Düsen oder Zentrifugalverteilern zur Zerkleinerung in Tropfen zugeführt und dann in einem Prillturm durch Wasserentzug und Kühlung zur Erstarrung gebracht.It is worked in detail so that a hydrous ammonium nitrate melt from 120 to 150 ° C continuously in a small volume mixing device is fed. It will be over a rotary valve may hollow glass beads together with other salts containing water of crystallization and optionally silica gel. The mixing device is flowed through quickly and dead space free nozzles or centrifugal distributors for Crushing fed in drops and then in a prilling tower by dehydration and cooling brought to paralysis.
Ein anderes Granulierverfahren bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines festen Sprengstoffes besteht darin, daß die Ammoniumnitratschmelze, die die Hohlglasperlen enthält, auf einer Kühlwalze abgekühlt wird, worauf die dabei entstehenden Schülpen schorend gebrochen werden, so daß Granulate von einer Korngröße von 1 bis 3 mm entstehen. Durch die Kühlwalze wird die Ammoniumnitratschmelze vorzugsweise auf eine Temperatur von 20 bis 50°C abgekühlt, so daß sich Schülpen gleicher Temperatur bilden, die durch schonendes Brechen auf eine entsprechende Korngröße gebracht werden können. Die Fraktion von 1 bis 3 mm wird herausgesiebt. Das Unterkorn und das Überkorn (nach schonender Mahlung) wird wieder zurückgeführt.Another granulation process in the implementation of the process according to the invention for the preparation a solid explosive is that the Ammonium nitrate melt containing the hollow glass beads contains, is cooled on a chill roll, whereupon the resulting scabs broken schorend be so that granules of a grain size from 1 to 3 mm arise. Through the chill roll For example, the ammonium nitrate melt is preferred cooled to a temperature of 20 to 50 ° C, so that slugs form the same temperature, which by gentle breaking on an appropriate Grain size can be brought. The faction of 1 to 3 mm is sieved out. The undersize and the oversize (after gentle grinding) will be restored recycled.
Ein weiteres Granulierverfahren bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des festen Sprengstoffes besteht darin, daß das kristalline Ammoniumnitrat mit den Hohlglasperlen und mit dem Bindemittel unter Anfeuchten mit 6 bis 8 Gew.-% Wasser gemischt wird und diese Mischung auf dem Drehteller oder in einer Rolltrommel unter Nachstellung der Grünfeuchte durch Aufdüsen von Wasser und/oder Dampf granuliert wird. Durch Trocknen der grünen Granalien, z. B. auf dem Fließbett, wird der Wassergehalt der Granulate auf 0,2 bis 4 Gew.-% gebracht. Dabei haben sich als Bindemittel Mono- und Polysaccharide, z. B. in Form von Stärke, besonders bewährt. Ein Zusatz von Silicagel hat sich als vorteilhaft erwiesen.Another granulation process in the implementation of the process according to the invention for the preparation of the solid explosive is that the crystalline ammonium nitrate with the hollow glass beads and with the binder while moistening with 6 to 8 wt .-% water is mixed and this mixture on the turntable or in a roller drum Adjustment of the green moisture by spraying on Water and / or steam is granulated. By drying the green granules, z. On the fluidized bed, the water content of the granules is 0.2 to 4 wt .-% brought. It has become a binder Mono- and polysaccharides, e.g. In the form of starch, especially proven. An addition of silica gel has proved to be advantageous.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Granulate
werden dann mit 5,2 bis 6,5 Gew.-% Spindelöl behandelt,
das in die porösen Granulatkörner eindiffundiert.
The granules produced by this process are then treated with 5.2 to 6.5 wt .-% spindle oil, which diffuses into the porous granules.
90 kg kristallines Ammoniumnitrat mit einem Wassergehalt von 7% werden mit Hilfe indirekten Wärmeaustausches bei 150°C geschmolzen. Über eine Zellenradschleuse werden 1,5 kg Hohlglasperlen hinzugefügt und in der Schmelze suspendiert. Über eine Zentrifugalverteilung gelangt die Mischung in Tropfenform in einen Prillturm und wird dort unter Wasserverdampfung abgekühlt. Das Granulat wird gesiebt, das Unterkorn (unter 1 mm) und eventuell vorhandenes Überkorn (über 3 mm) werden zurückgeführt und wieder aufgeschmolzen. Das Granulat der Korngröße 1 bis 3 mm, das nun noch 2% Wasser enthält, wird schließlich mit 6,2% Spindelöl bedüst.90 kg of crystalline ammonium nitrate with a water content of 7% are using indirect heat exchange melted at 150 ° C. Via a rotary valve 1.5 kg hollow glass beads are added and in the Melt suspended. Via a centrifugal distribution The mixture comes in droplet form in a prill tower and is cooled there with evaporation of water. The granules are sieved, the undersize (less than 1 mm) and possibly existing oversize (over 3 mm) returned and melted again. The granules the grain size 1 to 3 mm, which now still 2% water contains, is finally sprayed with 6.2% spindle oil.
50 kg trockenes Ammoniumnitrat (Wassergehalt 0,3%) werden mit zurückgeführtem Feingut und vermahlenem Überkorn und 1 kg Hohlglasperlen gemischt und unter Zusatz von 4 kg Wasser und 0,5 kg Stärke als Bindemittel auf dem Drehteller bei Umgebungstemperatur granuliert, in ein Fließbett überführt und bei 110°C auf einen Restwassergehalt von 0,5 Gew.-% getrocknet. 50 kg of dry ammonium nitrate (water content 0.3%) are recycled with fines and ground Oversize and 1 kg hollow glass beads mixed and under Addition of 4 kg of water and 0.5 kg of starch as a binder granulated on the turntable at ambient temperature, transferred to a fluidized bed and at 110 ° C on a residual water content of 0.5 wt .-% dried.
Mit dem nach der Erfindung hergestellten Sprengstoff werden in Anlehnung an den "Stahlrohrtest" Sprengversuche durchgeführt. Vgl. dazu: Prüfverfahren der Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin - Sonderdruck Nr. 1 und 2, Zeitschrift: "Explosivstoffe", 49. Jahrgang, (1961). "Sicherheitstechnische Kenndaten explosionsfähiger Stoffe".With the explosive produced according to the invention are based on the "steel tube test" blasting experiments carried out. See also: Test method of Federal Institute for Materials Testing, Berlin - reprint Nos. 1 and 2, journal: "Explosives", 49th year, (1961). "Safety characteristics explosive substances ".
In einem Raum mit 2×4 m Grundfläche und einer Höhe von 2,50 m wird auf einem Sandbett ein Stahlrohr senkrecht aufgestellt. Dieses Stahlrohr hat eine Höhe (Länge) von 300 mm, einen Innendurchmesser von 25,3 mm und eine Wandstärke von 4 mm. Auf der einen Stirnseite ist das Rohr mit einem Deckel verschweißt, auf der anderen Seite mit Deckel und Schraubgewinde versehen.In a room with 2 × 4 m floor space and a height 2.50 m becomes a steel pipe on a sand bed placed vertically. This steel tube has one Height (length) of 300 mm, an inner diameter of 25.3 mm and a wall thickness of 4 mm. on the one Front side, the tube is welded with a lid, on the other side with lid and screw thread Provided.
In diesem Stahlrohr werden jeweils 92 g des zu untersuchenden Sprengstoffs bei einer Ladesäulenlänge von 240 mm untergebracht; der restliche Hohlraum wird mit Lehm besetzt. Der drehbare Deckel enthält eine Öffnung für den elektrischen Momentzünder, der mit einer Zündmaschine zur Detonation gebracht wird.In this steel tube are each 92 g of the examined Explosives at a charging column length housed by 240 mm; the remaining cavity is filled with clay. The rotatable lid contains an opening for the electric instant igniter, the is detonated with a blasting machine.
Aus der Prüfkammer wird nach dem Sprengversuch über einen Schlauch ein definiertes Luftvolumen mit den Sprengschwaden durch Drägerröhrchen gesaugt. From the test chamber is after the blast over a hose a defined volume of air with the Sprengschwaden sucked through Drägerröhrchen.
Die Anzeigewerte für die erfindungsgemäßen Sprengstoffe und Vergleichsbeispiele finden sich in der folgenden Tabelle:The readings for the explosives according to the invention and comparative examples can be found in the following Table:
Es wird gezeigt, daß der Sprengstoff gemäß der Erfindung gegenüber dem konventionellen festen Sprengstoff verbesserte CO- und NO x -Werte in den Sprengschwaden aufweist.It is shown that the explosive according to the invention has improved CO and NO x values in the explosive swaths compared to the conventional solid explosive.
Die folgende Zusammensetzung hat sich als günstig herausgestellt: (ein fester, gewerblicher Ammoniumnitratsprengstoff, in rieselfähiger Form):The following composition has been found to be favorable: (a solid, commercial ammonium nitrate explosive, in free-flowing form):
wobei die Prozentzahlen Gewichtsprozentzahlen sind.wherein the percentages are weight percentages.
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