DE3925234A1

DE3925234A1 - Verfahren zur herstellung explosionsgefaehrlicher stoffgemische

Info

Publication number: DE3925234A1
Application number: DE3925234A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Chem Dr Krone; Willi Luebbers
Original assignee: Nico Pyrotechnik Hanns Juergen Diederichs GmbH and Co KG
Current assignee: Nico Pyrotechnik Hanns Juergen Diederichs GmbH and Co KG
Priority date: 1989-07-29
Filing date: 1989-07-29
Publication date: 1991-01-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ex plosionsgefährlicher Stoffgemische, insbesondere pyrotech nischer Sätze.

Pyrotechnische Sätze werden durch Vermischen von Oxida tions- und Reduktionsmitteln hergestellt. Sie werden in der pyrotechnischen Industrie zu Feuerwerkskörpern oder pyrotechnischer Munition weiterverarbeitet. Pyrotechnische Sätze zählen zu den explosionsgefährlichen Stoffen und ihre Herstellung sowie der Umgang mit ihnen unterliegt strengen Sicherheitsmaßnahmen. Durch mechanische Bela stung, wie Schlag oder Reibung, aber auch durch thermi schen Einfluß, wie Funken oder Flammen, kann ungewollt Zündung eintreten.

Aufgrund dieser potentiellen Gefahren bei Herstellung und Umgang sind die Sätze im Rahmen von Unfallverhütungsvor schriften ihrem Grad der Gefährlichkeit nach in Gruppen eingeteilt. Dabei ist die Menge des Satzes während der Her stellung und der Bearbeitung um so niedriger, je höher die Gefahr der Gruppe ist, in welcher der Satz eingeordnet ist.

Auch die Anzahl von Personen, die gleichzeitig in einem Raum mit einer bestimmten Menge Satz umgehen darf, unter liegt diesen Sicherheitskriterien und ist begrenzt.

Bei einigen pyrotechnischen Sätzen ist die Herstellung lediglich in geringer Chargengröße und nur maschinell, d. h. bei Abwesenheit von Personen im Mischraum gestattet. Hier wurde also auch bisher schon mit Verfahren gearbei tet, die einen direkten Kontakt von Personen mit dem pyro technischen Satz während der Herstellung oder der Bearbei tung ausschließen.

Dazu verwendet man in der Regel Taumelmischer, Tetraeder mischer oder andere Vorrichtungen, welche bei möglichst geringer mechanischer und thermischer Beanspruchung die Ausgangsstoffe innig miteinander vermischen. Der fertig gemischte pyrotechnische Satz kann dann unter Verwendung von Lösemittel/Binder granuliert werden. Dies geschieht in einigen Fällen von Hand, aber auch mit Hilfe von Granu liertellern oder Dragierkesseln.

Diese bisher in der Pyrotechnik bekannten und auch heute verwendeten Misch- und Bearbeitungsmethoden sind sehr zeit aufwendig. So dauert eine Mischung in einem herkömmlichen Taumelmischer zwischen 25 und 30 Minuten, da das Mischgut bei jeder Umdrehung nur gering bewegt wird. Die wegen der potentiellen Gefahr geringe Menge der jeweiligen Charge erschwert und verzögert eine rationelle Produktion zusätz lich.

Bei Weiterbearbeitung des Gemisches zur Herstellung von Granulat oder Pellets muß die Charge in Granulierteller oder in Dragierkessel gefüllt werden, da sich auch bei Zusatz von Lösemitteln die Gefahrgruppe nicht notwendiger weise ändert und die Granulation von Hand mittels Sieben nur die Ausnahme darstellt.

Eine weitere Unterbrechung des Herstellungsvorganges stellt das dann folgende Trocknen dar, um das Granulat von dem zum Granulieren benötigten Lösungsmittel zu befreien. Alle diese unterschiedlichen Arbeitsgänge bedingen einen zwischenzeitlichen Umgang mit dem Gemisch und damit auch eine Erhöhung der Gefährdung.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, zeitsparendes Verfahren zur Herstellung von explosionsgefährlichen Mischungen anzugeben, bei dem eine schonende Verarbeitung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst.

Besondere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung erge ben sich aus den Unteransprüchen.

Die Nachteile der bisherigen maschinellen Methode, bei spielsweise zur Herstellung eines freifließenden, mit enger Kornverteilung vorliegenden granulierten pyrotech nischen Satzes, wie zeitaufwendige Herstellung, ein bis mehrfach unterbrochener Kleinchargenbetrieb und damit einhergehende zusätzliche Gefährdung der damit beschäftig ten Personen durch Umfüllen und Transport werden bei Anwen dung des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Herstellungs zeit minimiert und, wie sich überraschenderweise gezeigt hat, die mechanische Belastung niedrig gehalten. Ohne zusätzliche Manipulation kann ein pyrotechnischer Satz im Eintopfverfahren gemischt granuliert und getrocknet werden. Vom Dosieren der Ausgangsstoffe bis zum Entnehmen des fertigen Produkts findet kein Kontakt zwischen Mensch und Produkt statt; die Herstellung geschieht maschinell automatisch und unter Sicherheit.

Aus der pharmazeutischen Industrie kennt man zwar auch die Anwendung eines Wirbelbettverfahrens zur Herstellung rieselförmiger Produkte durch Granulation oder Coaten sowie zur Trocknung und Agglomerierung von pulverförmigen Produkten zu Pellets und aus der Erdölverarbeitung die Verwendung von Wirbelbettgeneratoren zum Cracken der Erdölfraktionen, doch ist eine Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung pyrotechnischer Sätze bisher nicht bekanntgeworden.

Auch sind aus der chemischen Industrie Verfahren bekannt, die zum Reagieren von feinverteilten Substanzen mitein ander sich der Technik eines Wirbelbettes bedienen (Kohle feuerung, Erzrösten, Trocknen staubförmiger Güter, Gas und Flüssigextraktionen u. dgl. (vgl. z. B. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 3, Seite 434 ff).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand ei nes Ausführungsbeispieles und mit Hilfe von Figuren be schrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Wirbelbettgenerator mit den eingewogenen Komponenten vor dem Einschalten des Gerätes;

Fig. 2 den Wirbelgenerator nach Fig. 1 beim Mischen und Granulieren im Wirbelbett; und

Fig. 3 den Wirbelbettgenerator gemäß Fig. 1 nach Ende des Misch- und Granuliervorganges.

In Fig. 1 ist mit 10 der Wirbelbettgenerator und mit 20 eine dem Generator nachgeschaltete Filtereinheit bezeich net. Der Wirbelbettgenerator enthält im wesentlichen einen Siebboden 11 und eine Einsprühvorrichtung für Lösungsmit tel 12. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich in dem Wirbelbettgenerator bereits eingewogene Kompo nenenten 13, 14, 15 und 16. Bei einem praktischen Ausfüh rungsbeispiel handelte es sich dabei um folgende Chemika lien: Ba O₂ (75%), Mg (15%), Holzkohle (7%), Binder (3%).

Wie Fig. 2 zeigt, werden die von Hand eingewogenen oder automatisch eindosierten Ausgangschemikalien 13 bis 16 durch einen Luftstrom 30 aufgewirbelt und zum überwiegen den Teil während einer regulierbaren Zeit im Wirbelzustand gehalten. Die Führung des Luftstroms 30 geschieht durch Ansaugen oder durch Blasen. Der Lufteintritt erfolgt durch den Siebboden 11.

Beim Verwirbeln der Ausgangskomponenten 13 bis 16 werden diese, unterstützt auch durch die äußere Form des Gene rators 10, intensiv miteinander vermischt, ohne daß nen nenswerte mechanische Reibungs- und/oder Scherkräfte auf treten. Der Mischvorgang ist in aller Regel binnen drei Minuten abgeschlossen.

Soll der pyrotechnische Satz lediglich gemischt werden, kann er bereits nach dieser kurzen Zeit entnommen werden.

Die Weiterverarbeitung zu Granulat geschieht im unmittel barem Anschluß an den Mischvorgang. In den Behälter 10 wird bei Aufrechterhaltung des Wirbelbettes durch entspre chende Steuerung der Luftzufuhr zentral in die im Wirbel bett befindliche Masse ein Lösungsmittel eingedüst (vgl. Fig. 2), welches einen in der Mischung befindlichen Kleb stoff aktiviert oder selbst einen Binder gelöst enthält.

In beiden Fällen bilden sich Agglomerate der Mischung. Durch geeignete Prozeßführung von Luftdurchsatz und Luft temperatur läßt sich das gewünschte Granulat in verarbei tungsfertiger Form herstellen. Eine kurze Aufrechterhal tung des Wirbelbettes nach erfolgter Lösungsmittelzugabe mit vorgeheizter Luft ergibt eine schnelle und wirkungs volle Beseitigung des Restlösungsmittels. Der Vorgang:
Mischen-Granulieren-Trocknen kann so in sehr kurzer Zeit ohne Unterbrechung durchgeführt werden. Typische Verweil zeiten von Eingabe bis Entnahme des fertigen Granulats bei in der Pyrotechnik typischen Chargengrößen sind 10 bis 20 Minuten.

Fig. 3 zeigt den Wirbelbettgenerator nach Ende des Misch- und Granuliervorganges mit dem gemischten und granulierten Gut 18.

Eine räumliche Trennung der elektrischen Steuerelemente vom eigentlichen Generator und eine thermische Luftaufbe reitung über einen Zweikreiswärmeaustauscher stellt die unabdingbare äußere Sicherheit des Verfahrens dar. Um jeg liche Zündquellen, wie sie auch durch Funkenstrecken in elektrisch betriebenen Geräten dargestellt werden, auszu schließen, wird die gesamte elektrische Steuereinheit vom eigentlichen Wirbelbettgenerator getrennt und in einem an deren Raum installiert, in dem lediglich Steuerfunktionen ausgeführt werden. Eine weitere Ausführungsart, welche die entsprechende Zündgefahr ausschließt, ist die Steuerung mittels Pneumatik.

Um das Risiko eines Materialbruches oder einer Undichtig keit im Heizungssystem auszuschließen, wird - ebenfalls in einer vom Wirbelbettgenerator getrennten Raum - ein flüssi ges Medium (z. B. Wasser) aufgeheizt und dieses als Primär kreislauf in einen Wärmetauscher zur Aufheizung der für das Wirbelbett benötigten Luft verwendet.

Bezugszeichenliste:

10 Wirbelbettgenerator
11 Siebboden
12 Einsprühvorrichtung
13 eingewogene dosierte Chemikalien
14 eingewogene dosierte Chemikalien
15 eingewogene dosierte Chemikalien
16 eingewogene dosierte Chemikalien
17 Lösungsmittel
18 Granulat
20 Filtereinheit
30 Luftstrom

Claims

1. Verfahren zur Herstellung explosionsgefährlicher Stoff gemische, insbesondere pyrotechnischer Sätze, aus vor her abgewogenen oder volumetrisch dosierten Chemika lien (13 bis 16), dadurch gekenn zeichnet, daß der Mischvorgang in einem Wirbel bettgenerator (10) mittels eines angesaugten oder durch blasenen Luftstroms (30) ausgeführt wird.

2. Verfahren zur Herstellung explosionsgefährlicher Stoff gemische nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Mischvorgang durch Eindüsen von geeignetem Lösungsmittel (17) in das Wirbelbett die Adhäsion eines in der Mischung befind lichen festen Bindemittels aktiviert wird und dadurch zur Agglomeratbildung führt.

3. Verfahren zur Herstellung explosionsgefährlicher Stoff gemische nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Mischvorgang durch Eindüsen von in geeignetem Lösungsmittel (17) verteiltem Binder eine Agglomerierung des Mischgutes erzielt wird.

4. Verfahren zur Herstellung explosionsgefährlicher Stoff gemische nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der das Wirbelbett bilden de Luftstrom (30) geheizt werden kann, sobald das gebil dete Agglomerat im Verlauf der Verweilzeit im Wirbel bettgenerator (10) wieder vom Lösungsmittel (17) durch Verdampfen befreit wird und man schließlich als End produkt ein lösungsmittelfreies Granulat (18) erhält.