DE68910781T2 - Verfahren zur Herstellung eines Emulsionssprengstoffs. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf verpackte Explosivstoffe und Verfahren zu deren Herstellung und im besonderen auf ein Verfahren zur Herstellung verpackter Emulsionsexplosivstoffe. Der Begriff "Emulsion" bedeutet, entsprechend der nachfolgenden Verwendung, eine Öl-kontinuierliche Emulsion mit einer kontinuierlichen organischen Brennstoffphase und einer diskontinuierlichen Oxydationslösungsphase, die als feine Tröpfchen in der Brennstoffphase dispergiert ist. Der Begriff "Explosivstoff" soll eine detonierbare Zusammensetzung bedeuten, die entweder zündkapselempfindlich oder zündkapselunempfindlich sein kann, wie dies gewünscht ist. Der Begriff "verpackt" soll sich auf zylindrische Rohre oder Stangen von Emulsionsexplosivstoff jeder gewünschten Länge und mit einem Durchmesser von im allgemeinen 50 mm oder weniger beziehen, obwohl Produkte mit größerem Durchmesser ebenfalls durch die hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden können.
• Die Erfindung stellt eine Einrichtung zur Verfügung, durch welche chemisch oder thermisch gasierte Emulsionsexplosivstoffe in symmetrischen Hülsen verpackt werden können, wie etwa zylindrische Papierverpackungen mit umgefalzten Enden. Dies wird erreicht bei einer minimalen Migration und Koaleszenz der Gasblasen und dementsprechendem Verlust der Detonationsempfindlichkeit. Die Produktschrumpfung innerhalb der Verpackung wird ebenfalls minimiert, da das Produkt vor dem Verpacken gekühlt wird. Im besonderen wird bei den Verfahren gemäß der Erfindung die gasierte Emulsion gekühlt vor dem endgültigen Verpacken. Nach der Herstellung wird der gasierte Emulsionsexplosivstoff als kontinuierlicher Streifen ausgebildet, mit im wesentlichen konstanter Breite und Höhe. Der Streifen wird dann durch ein Kühlbad geleitet, um den Emulsionsexplosivstoff auf eine vorbestimmte Temperatur zu kühlen. Eine bestimmte Länge der Emulsion wird dann von dem gekühlten Streifen abgeschnitten, und die abgeschnittene Länge wird mit einem Papierpackmaterial eingeschlagen, um eine Patrone aus Emulsionsexplosivstoff zu bilden.
• Zusätzlich zum Arbeiten mit chemisch oder thermisch gasierten Emulsionsexplosivstoffen gestattet das Verfahren gemäß der Erfindung auch das Verpacken von Emulsionsexplosivstoffen, die gasiert sind durch das Eindringen von Gasblasen während des Mischens der Emulsion oder durch das Auflösen eines Gases unter Druck, entweder in die Oxydationslösung oder die Brennstoffphase der Emulsion, wobei das gelöste Gas bei der Rückführung auf Umgebungsdruck ausperlt. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch eingesetzt werden, um Emulsionsexplosivstoffe zu verpacken, die sensibilisiert sind durch eine Kombination von Leerräume enthaltendem Material mit chemisch oder thermisch erzeugten Gasblasen.
• Die Zeichnungen sollen nachfolgend kurz beschrieben werden:
• Fig. 1 ist eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Streifens oder einer Tafel von Emulsionsexplosivstoff, der über ein Transportband in ein Kühlbad eingeführt wird;
• Fig. 2 ist eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung eines Streifens von Emulsionsexplosivstoff, der mit Hilfe eines Transportbandes aus dem Kühlbad herausgeführt wird und in ein Schneid- und Verpackungselement eintritt und
• Fig. 3 ist eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Reihe von Ansichten, die die verschiedenen Schritte bei der Verpackung einer vorbestimmten Länge des Explosivstoffs in zylindrische Verpackungen mit umgefalzten Enden zeigt.
• Die Zeichnungen (nicht maßstäblich dargestellt) zeigen eine erläuternde Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei gemäß Figur 1 ein Streifen 1 des Emulsionsexplosivstoffes aus einer Dimensionierungsdüse 2 austritt (und in die Düse 2 über eine Leitung 3 eingeführt wird, die von einer nicht dargestellten Emulsionsherstellungsquelle herführt) und in ein Kühlbad 4 eintritt, welches eine Kühlflüssigkeit 5 umfaßt, die sich in einem Trog 6 befindet. Der Streifen 1 wird mit Hilfe eines Transportbandes 7 durch das Kühlbad 4 in der dargestellten Richtung gefördert. Die Dimensionierungsdüse 2 formt den Emulsionsexplosivstoff zu einem kontinuierlichen Streifen 1 vorbestimmter Breite und Höhe.
• In Figur 2 ist der Streifen 1 dargestellt, wie er aus dem Kühlbad 4 am Punkt 8 über eine geneigte Transportbandverbindung 9 herausgeführt wird. Eine Dimensionierungswalze 10 modifiziert weiter die Breite und die Höhe des Streifens 1. Eine Schneidklinge 11 schneidet eine vorbestimmte Länge 12 des Explosivstoffes ab, welche aus dem Bad 4 durch die Schneidklinge 11 herausgehoben und dann mit Hilfe eines Schubarmes 13 in eine Verpackungsanordnung 14 hineingeschoben wird, in welcher die Länge 12 des Explosivstoffes mit einem Papierverpackungsmaterial eingeschlagen wird, um eine Patrone 15 des emulgierten Explosivstoffes zu bilden.
• Die Figur 3 zeigt die getrennten Schritte, die beim Verpacken einer Länge 12 des Emulsionsexplosivstoffes durchgeführt werden. Die linke Figur zeigt, wie die Länge 12 des Explosivstoffes durch den Schubarm 13 in eine Hülse 14 geschoben wird, die die runde und zylindrische Form der Länge 12 ausbildet. Zwischen der Länge 12 und der Hülse 16 ist Papierverpackungsmaterial 17 eingebracht. Die nächste Figur weiter nach rechts zeigt die Hülse 16, die um die Länge 12 herumgelegt ist und die Walzen 18, die das Papiermaterial 17 um den zylindrischen Explosivstoff herumlegen. Die nächste Figur weiter nach rechts zeigt hin- und hergehende Falzkappen 19 und 20, die die Enden der papierumhüllten Patrone 15 falzen. Die Figur auf der rechten Seite zeigt wie die Patrone 15 aus der Hülse freigegeben wird.
• Die Zusammensetzungen der verpackten Emulsionsexplosivstoffe umfassen einen unmischbaren organischen Brennstoff, der die kontinuierliche Phase der Zusammensetzung bildet, in einer Menge von im allgemeinen von etwa 3 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-% der Zusammensetzung, einen Emulgator, eine anorganische Oxydationssalzlösung (oder Schmelze), die die diskontinuierliche Phase der Zusammensetzung bildet, im allgemeinen enthaltend anorganisches Oxydationssalz in einer Menge von etwa 45 % bis etwa 95 % und Wasser und/oder wassermischbare organische Flüssigkeiten, vorzugsweise in einer Menge von etwa 2 % oder weniger bis etwa 15 %. Wahlweise können die Zusammensetzungen ohne irgendwelches Wasser hergestellt werden. Der "Wasser-in- Öl"-Emulgator wird im allgemeinen in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% eingesetzt. Vorzugsweise sind die organischen Brennstoffe Mineralöl, Nr. 2 Brennstofföl, Paraffinwachse, mikrokristalline Wachse und Mischungen hieraus. Die Oxydationssalze sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ammonium, Alkali- und Alkalierdmetallnitraten, -chloraten und -perchloraten. Ammoniumnitrat ist normalerweise das hauptsächliche Oxydationssalz, und geringere Mengen an Natriumnitrat oder Kalciumnitrat werden üblicherweise verwendet. Ein Teil des gesamten Oxydationssalzes kann in Partikel- oder Granulatform beigegeben werden.
• Die verpackten Explosivstoffe sind von ihrer natürlichen Dichte reduziert durch die Beigabe eines Dichtereduzierungsmittels, in einer Menge, die ausreicht, um die Dichte zu zersetzen und zu reduzieren innerhalb eines Bereiches von etwa 0,9 bis 1,4 g/cm³. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird eingesetzt zum Verpacken von Explosivstoffen, deren Dichte reduziert wurde mit Hilfe chemischer oder thermischer Gasierung, dem Einschluß oder Auflösung unter Druck, wie zuvor beschrieben, entweder allein oder in Kombination mit Leerräume enthaltenden Materialien, wie beispielsweise Glas oder organische Mikrokugeln oder Perlit.
• Das Verpackungsmaterial wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Papier, beschichtetem Papier (Wachs, Polymeres, usw.) und Laminaten aus Kunststoff und Papier. Verschiedene Verpackungsmaschinen, wie beispielsweise eine Rollex-Maschine, sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die tatsächlich eingesetzte Vorrichtung ist nicht kritisch und kann leicht ausgewählt oder entworfen werden durch Sachverständige auf diesem Gebiet.
• Die Emulsionsexplosivstoffe können in einer herkömmlichen Weise hergestellt werden. Typischerweise wird (werden) das (die) Oxydationssalz(e) zunächst in Wasser gelöst (oder eine wässrigen Lösung aus Wasser und hiermit mischbarem flüssigen Brennstoff) bei einer erhöhten Temperatur von etwa 25º C bis etwa 110º C oder höher, in Abhängigkeit von der Kristallisationstemperatur der Salzlösung. Die wässrige Lösung wird dann einer Lösung aus dem Emulgator und dem unmischbaren, flüssigen, organischen Brennstoff beigegeben, wobei die Lösungen sich vorzugsweise bei der gleichen erhöhten Temperatur befinden, und die sich ergebende Mischung wird gerührt mit hinreichender Heftigkeit, um eine Emulsion der wässrigen Lösung in einer kontinuierlichen flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffphase zu erzeugen. Normalerweise kann dies im wesentlichen augenblicklich erreicht werden durch intensives Rühren. (Die Zusammensetzungen können auch hergestellt werden durch Beigabe der flüssigen, organischen zu der wässrigen Lösung). Das Rühren sollte fortgesetzt werden bis die Formulierung gleichmäßig ist. Feste Bestandteile werden ggf. dann beigegeben und mit herkömmlichen Mitteln in die Formulierung eingerührt. Die Gasierungsmittel werden dann beigegeben und gleichmäßig durch die Formulierung vermischt. Diese Mittel reagieren oder zersetzen sich und erzeugen feinverteilte Gasblasen. Das Herstellungsverfahren kann auch in einer kontinuierlichen Weise zur Ausführung kommen, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Die gasierte Emulsion wird dann zu einem kontinuierlichen Streifen mit im wesentlichen konstanter Breite und Höhe ausgebildet, wobei die Breite vorzugsweise im Bereich von etwa 75 mm bis etwa 400 mm und die Höhe vorzugsweise in einem Bereich von 20 mm bis etwa 45 mm liegen.
• Der kontinuierliche Streifen wird dann in ein Kühlbad eingeleitet, bei welchem es sich um ein wässriges handelt und vorzugsweise um Wasser oder eine wässrige Salzlösung bei einer Temperatur vorzugsweise von etwa 2º C bis etwa 30º C. Das Kühlbad kann ein sich in die Lange erstreckender Trog sein von bis zu 100 m oder länger. Der Streifen wird vorzugsweise auf eine Mittel- oder Kerntemperatur von etwa 5º C bis etwa 40º C abgekühlt. Dies kann im allgemeinen erreicht werden in etwa 5 bis 30 Minuten Kühlzeit. Der gekühlte Streifen wird dann in eine Schneideinrichtung eingegeben, wobei eine vorbestimmte Länge von dem Streifen abgeschnitten wird, vorzugsweise während der Streifen noch eingetaucht ist, um die Schmiereigenschaften des Kühlmediums auszunutzen. Diese Schmierung verhindert, daß die Emulsion an den mechanischen Teilen anhaftet. Die Länge besteht im wesentlichen aus der Form einer Stange mit quadratischem Querschnitt, die in eine Papierverpackungseinrichtung eingeführt wird, welche die abgeschnittene Länge in Form bringt und umhüllt, um somit eine zylindrische Patrone aus Emulsionsexplosivstoff herzustellen. Die Patrone besitzt vorzugsweise die Form eines zylindrischen Stabes, und die Enden der Papierumhüllung sind vorzugsweise gefalzt. Die Größe der Patrone kann in gewünschter Weise variieren, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 20 mm bis etwa 45 mm im Durchmesser und von etwa 75 mm bis etwa 400 mm in der Länge (wobei es sich um die Breite des Streifens handelt).
• Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele in der Tabelle näher erläutert, die, entsprechend den oben beschriebenen Verfahren, hergestellt worden sind.
• Die Verfahrensparameter für die Beispiele sind wie folgt:
• 1. Die Emulsion wird hergestellt bei einer erhöhten Temperatur von 90º C.
• 2. Das Kühlbad wird bei einer Temperatur von 5º C gehalten.
• 3. Die Höhe und Breite des kontinuierlichen Streifens vor der Verpackung sind 400 mm bzw. 32 mm, wobei die Dimensionen ebenfalls der Endlänge bzw. dem Enddurchmesser der Patrone entsprechen.
• 4. Die Verweilzeit in dem Bad beträgt 20 Minuten.
• 5. Die Patronen in den Beispielen A und B sind mit herkömmlichem Manila-Papier verpackt, welches zum Verpacken von Dynamit dient.
• Die Zusammensetzungen in den Beispielen besitzen Detonationseigenschaften, wie sie in der Tabelle angegeben sind.
• Die verpackten Emulsionsexplosivstoffe gemäß der Erfindung können in herkömmlicher Weise eingesetzt werden und können somit bei den meisten Anwendungen zum Einsatz kommen, in welchem andere verpackte Produkte, wie etwa Dynamit, verwendet werden. Tabelle Zusammensetzungsbestandteile (Gewichtsteile) Ammoniumnitrat Kalciumnitrat Wasser Emulgatora Ölb Wachsc Gasierungsmitteld Mikrokugelne Dichte (g/cm³) Detonationsergebnisse (5º C) Minimum-Hilfsladung, 32 mmf Detonationsgeschwindigkeit (km/Sek.) a Sorbitanmonooleat b Mineralöl c mikrokristallines Wachs d Natriumnitrit/Katalysatorlösung e B23/500s der 3M Company f Die erste Zahl gibt eine Detonation mit der aufgelisteten Zündkapsel-Nr. an. Die zweite Zahl gibt Versagen an bei der aufgelisteten Zündkapsel-Nr. Die Zündkapsel-Nr. gibt die Anzahl der Körner von PETN in der Basisladung an.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines papierverpackten Emulsionsexplosivstoffes mit den folgenden Schritten: (a) die Bildung einer ölkontinuierlichen Emulsion bei einer erhöhten Temperatur, (b) das Einbringen eines Sensibilisierungsmittels in die Emulsion, zur Bildung eines Emulsionsexplosivstoffes, (c) die Formgebung des Emulsionsexplosivstoffes in einen kontinuierlichen Streifen (1) mit im allgemeinen konstanter Breite und Höhe, (d) das Abschneiden einer vorbestimmten Länge (12) des Emulsionsexplosivstoffes von dem Streifen, (e) das Einschlagen der abgeschnittenen Länge mit einem Papierverpackungsmaterial (17) zur Bildung einer Patrone aus Emulsionsexplosivstoff (15), wobei der Streifen auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt wird, vor der Durchführung der Schneid- und Einschlagschritte, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensibilisierungsmittel Gasblasen umfaßt, die gleichmäßig in der Emulsion verteilt sind, und der Streifen gekühlt wird, indem man ihn durch ein wässriges Kühlbad hindurchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ölkontinuierliche Emulsion Tröpfchen einer Oxydationslösung oder -schmelze umfaßt, die innerhalb einer kontinuierlichen Brennstoffphase dispergiert sind, und die Emulsion bei einer Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur der Oxydationslösung gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Brennstoffphase ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, Nr. 2 Brennstofföl, Gemüseölen, Paraffinwachsen, mikrokristallinen Wachsen und Mischungen hieraus.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen mit Hilfe eines Gasierungsmittels eingebracht sind, welches sich in der Emulsion zersetzt, zur Erzeugung von Gasblasen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen durch einen mechanischen Einschluß in die Emulsion eingebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen durch Auflösen des Gases unter Druck entweder in die Oxydationslösung oder die Brennstoffphase eingebracht werden, wobei das gelöste Gas dann bei Rückkehr zum Umgebungsdruck ausperlt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensibilisierungsmittel zusätzlich Leerräume enthaltende Materialien umfaßt, die in der Emulsion verteilt sind.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte oder der Kern des Streifens des Emulsionsexplosivstoffes in einem Bad auf eine Temperatur von etwa 5º C bis etwa 40º C abgekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlbad Wasser ist oder eine wässrige Lösung mit einer Temperatur von mindestens 5º C unterhalb der angestrebten Endtemperatur des gekühlten Emulsionssprengstoffes.