DE4143631A1 - Zerkleinerung von pulverförmigen Initialsprengstoffen - Google Patents

Description

Die Anmeldung ist eine Teilanmeldung der DE 41 17 717.7
Die Erfindung betrifft die mechanische Zerkleinerung von pulverförmigen Initial­ sprengstoffen auf eine Teilchengröße von weniger als 50 µm.

Zur Herstellung von elektrischen Zündsatzgemischen besteht ein Bedarf an besonders fein kristallinen Initialsprengstoffen. Nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren fällt jedoch ein relativ grobkörniges Material an.

Initialsprengstoffe lassen sich bekanntermaßen bereits durch relativ schwachen mechanischen Stoß oder durch Funken zur Explosion bringen und dienen, in Sprengkapseln angewendet, zur Initiierung von solchen Sprengstoffen, die direkt nicht zur Detonation zu bringen sind. In Mischung mit Friktionsmitteln und ande­ ren Bestandteilen werden sie als Initialsprengmittel in Zündhütchen geladen.

Von einem Initialsprengstoff werden hohe Brisanz und hohe Auslösungsge­ schwindigkeit gefordert. Im Gegensatz zu Sekundärsprengstoffen sind die Initial­ sprengstoffe von einer weit größeren Explosionsgefahr bei der Verarbeitung und Herstellung begleitet.

Aus EP-0 353 794 A1 und der darin genannten Literaturstelle in "Chemistry and Technology of Explosives", Band 3 von T. Urbanski, Pergamon Press 1967, S. 1781179 sind Verfahren zur Herstellung von Bleiazid mit einem Durchmesser von 100 µm bis 200 µm bekannt. Aus der GB-PS 13 36 561 ist ein Verfahren zur Darstellung von Initialsprengstoffen, wie beispielsweise Bleiazid, bekannt. Wäh­ rend der Darstellung wird die Lösung heftig gerührt.

Die DE-OS 17 96 010 betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Initialsprengmitteln. Weniger brisante Primärsprengstoffe, die sämtlich in Nadelform vorliegen, kön­ nen einer Behandlung in einer Hochleistungs-Rühreinrichtung während der Zubereitung der Suspension, die neben dem Initialsprengstoff wenigstens ein Bindemittel enthält, unterworfen werden. Hochbrisante Primärsprengstoffe, wie Bleiazid, werden direkt in der gewünschten Teilchengröße hergestellt.

Es bestand daher die Aufgabe, im Stand der Technik bekannte pulverförmige Initialsprengstoffe, insbesondere mit einer Korngröße oberhalb von 100 µm auf die gewünschte Korngröße zu zerkleinern.

Die vorgenannte Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden durch ein Verfahren zur Gewinnung von feinkristallinen pulverförmigen Initialsprengstoffen mit Korngrößen von weniger als 50 µm, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen, bestehend aus pulverförmigen Initialsprengstoffen, ausgenommen Bleiazid, in einem Nichtlösemittel mit Hochgeschwindigkeitsrührern nach dem Stator-Rotor-Prinzip auf die gewünschte Korngröße zerkleinert.

Obwohl in EP-0 353 794 A1 eine "hohe" Rührgeschwindigkeit des Rührwerks bei der Ausfällung von Bleiazid angegeben wird, so ergeben die genannten Rühr­ geschwindigkeiten Umdrehungszahlen im Bereich bis zu maximal 120 Upm.

Bei den erfindungsgemäß einzusetzenden Rührern nach dem Stator-Rotor- Prinzip ist der "Rotor" in der Regel ein Scheiben- oder Schaufelrührer, der von einem Strombrecherkranz ("Stator") umgeben ist. Dadurch werden hohe Scher­ kräfte auf engstem Raum bewirkt. Die mit diesen Hochleistungsrührern erreichten Feinverteilungen werden durch das komplexe Zusammenwirken von mehreren Zerkleinerungsmechanismen erreicht, wobei den Turbulenzkräften im Scherspalt ein entscheidender Einfluß zukommt. Hier treten dreidimensionale örtliche und zeitliche Geschwindigkeitsschwankungen auf, die mit hochfrequenten Druck­ schwankungen gekoppelt sind.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die äußerst reib- und stoßempfindli­ chen pulverförmigen Initialsprengstoffe mit derartigen Hochgeschwindigkeits­ rührern zerkleinert werden können, ohne daß ein Zerbrechen der Kristalle, d. h. der Abbau der polygonalen Kristallitform zu kleineren Bruchstücken zu Explosio­ nen führt.

Darüber hinaus wurde gefunden, daß auch die erhaltenen fein kristallinen pul­ verförmigen Initialsprengstoffe mit einer Korngröße von weniger als 50 µm ihre Rieselfähigkeit behalten, da im wesentlichen die ursprünglich eingesetzten Kristalle abgeschliffen sind. Dementsprechend werden vorzugsweise rieselfähige, d. h. nicht nadelförmige Initialsprengstoffe zerkleinert.

Bevorzugte pulverförmige Initialsprengstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Tetrazen, Bleitrinitroresorcinat, Bleipikrat, Silberazid und/oder Diazodinitro­ phenol, die auf Korngrößen von weniger als 50 µm zerkleinert werden können.

Die Auswahl des Nichtlösungsmittels für die pulverförmigen Initialsprengstoffe ist weniger kritisch. Gängige Nichtlösungsmittel für die genannten pulverförmigen Initialsprengstoffe sind beispielsweise aus R. Meyer, Explosivstoffe, 3. Auflage, Verlag Chemie, 1973 bekannt. Bevorzugtes Nichtlösemittel im Sinne der vorlie­ genden Erfindung für praktisch sämtliche Initialsprengstoffe ist Wasser und/oder Ethanol aufgrund der relativ schlechten Löslichkeit der pulverförmigen Initial­ sprengstoffe. Besonders bevorzugt sind 1 : 1 Gemische aus Alkohol und Wasser, da hierbei eine gute Benetzbarkeit der in Wasser meist schwer löslichen pul­ verförmigen Initialsprengstoffe erreicht wird. Prinzipiell können jedoch auch beliebige andere Netzmittel eingesetzt werden.

Das Verhältnis von Nichtlösemittel zu pulverförmigen Initialsprengstoff ist weniger kritisch. Erfindungsgemäß bevorzugt wird jedoch ,ein Verhältnis von Nichtlöse­ mittel zu pulverförmigen Initialsprengstoff von 100 : 1 bis 5 : 1 eingestellt, da eine größere Konzentration an pulverförmigen Initialsprengstoff eine höhere Ex­ plosionsgefahr beinhaltet, während eine größere Verdünnung weniger gefährlich ist, jedoch einer verlängerten Reaktionszeit oder erhöhter Umdrehungsgeschwin­ digkeiten bedarf.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, Initialspreng­ stoffe einer Korngröße oberhalb 100 µm zu zerkleinern. Derartige Korngrößen oberhalb 100 µm von pulverförmigen Initialsprengstoffen sind im Handel erhält­ lich.

Durch Steuerung der Rührgeschwindigkeit und der Rührzeit lassen sich ge­ wünschte Korngrößen einstellen. So kann die mittlere Korngröße beispielsweise auf 30 µm oder auch 5 µm erhalten werden. In gleicher Weise ist auch die Herstellung von Submikron-Pulvern (Teilchengröße < 1 µm) möglich.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Teilchengröße der pulverförmigen Initialsprengstoffe im Bereich von 10 µm bis 40 µm, da eine entsprechende Korngröße eine gute Rieselfähigkeit aufweist. Jedoch ist es auch ohne weiteres möglich, pulverförmige Initialsprengstoffe beispielsweise bis auf 1 µm oder kleiner zu zerkleinern, jedoch wird hierbei der Feinstaubanteil besonders groß.

Bei Einstellung eines mittleren Korndurchmessers von 30 µm kann beispielsweise eine Sedimentationsschüttdichte von 1,85 g/cm³ und bei 5 µm von 1,57 g/cm³ erhalten werden.

Entsprechende Hochgeschwindigkeitsrührer nach dem Stator-Rotor-Prinzip sind beispielsweise unter der Bezeichnung "Ultra Turrax ^®" im Handel erhältlich. Wäh­ rend einfache Geräte beispielsweise eine Umdrehungszahl von etwa wenigstens 1000 UpM leisten, läßt sich mit anderen Geräten die wirksame Frequenz vom unteren Schallbereich bis zum Ultraschallbereich hinauf ausdehnen. Geräte mit bis zu 60 000 UpM sind im Handel erhältlich.

Die Zerkleinerung der pulverförmigen Initialsprengstoffe findet üblicherweise bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur statt. Gegebenenfalls kann während der Zerkleinerung gekühlt werden, da die Eigenwärme der schnellen Rührbewegung sonst innerhalb kürzester Zeit eine Temperaturerhöhung auf etwa 50 bis 60°C bewirkt.

Die Dauer der Zerkleinerung mit Hochgeschwindigkeitsrührern richtet sich nach der gewünschten Korngröße. Eine verlängerte Rührzeit bewirkt dabei ebenso wie eine erhöhte Umdrehungsgeschwindigkeit eine feinere Korngrößenverteilung, während niedrige Drehzahlen und geringere Zerkleinerungszeiten relativ grobkör­ nige pulverförmige Initialsprengstoffe ergeben.

Während der Zerkleinerung können an sich bekannte Zusätze wie Dextrin, Polyvinylalkohol, Äpfelsäure und/oder Natriumcitrat zugesetzt werden. Diese Zusätze bewirken eine Umhüllung bzw. Imprägnierung der zerkleinerten pul­ verförmigen Initialsprengstoffe.

Beispiele Bezugsbeispiel

In einem offenen 10 l Gefäß wurden 500 g Bleiazid einer Korngröße von 0,07 bis 0,2 mm in 5 l eines 1 : 1 Gemisches aus Ethanol und Wasser mittels eines Ultra Turrax-Rührers bei 8000 UpM im Verlauf von 10 bin bei Raumtemperatur ge­ rührt. Durch externe Kühlung wurde die entstehende Eigenwärme abgeführt.

Man erhielt ein Bleiazid mit einer Korngröße von 100% von weniger als 0,04 mm bis hinab zu 0,01 mm.

Beispiel 1

Analog dem Bezugsbeispiel wurde Tetrazen im Verlauf von 5 min bei 4000 Upm zur gleichen Korngröße zerkleinert.

Claims (9)

1. Verfahren zur Gewinnung von feinkristallinen pulverförmigen Initialspreng­ stoffen mit Korngrößen von weniger als 50 µm, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen, bestehend aus pulverförmigen Initialsprengstoffen, ausge­ nommen Beiazid, in einem Nichtlösemittel mit Hochgeschwindigkeitsrührern nach dem Stator-Rotor-Prinzip auf die gewünschte Korngröße zerkleinert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Tetrazen, Bleitrinitroresorcinat, Bleipikrat, Silberazid und/oder Diazodinitrophenol zer­ kleinert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nichtlösemittel Wasser und/oder Ethanol einsetzt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verhältnis von Nichtlösemittel zu pulverförmigem Initialsprengstoff von 100 : 1 bis 5 : 1 einstellt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Initialsprengstoffe einer Korngröße oberhalb 100 µm zerkleinert.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Korngröße im Bereich von 10 µm bis 40 µm zerkleinert.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Korngröße im Bereich von 1 bis 10 µm zerkleinert.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rührgeschwindigkeit im Bereich oberhalb 1000 Upm bis hinauf in den Ul­ traschallbereich einstellt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man nichtnadelförmige Initialsprengstoffe zerkleinert.