EP3231786B1 - Statischer mischer mit einer schervorrichtung, und herstellungsverfahren eines sprengstoffs - Google Patents
Statischer mischer mit einer schervorrichtung, und herstellungsverfahren eines sprengstoffs Download PDFInfo
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- EP3231786B1 EP3231786B1 EP17166162.2A EP17166162A EP3231786B1 EP 3231786 B1 EP3231786 B1 EP 3231786B1 EP 17166162 A EP17166162 A EP 17166162A EP 3231786 B1 EP3231786 B1 EP 3231786B1
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- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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-
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- C06B47/14—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase comprising a solid component and an aqueous phase
- C06B47/145—Water in oil emulsion type explosives in which a carbonaceous fuel forms the continuous phase
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- B01F35/165—Making mixers or parts thereof
Definitions
- the basic raw material, the emulsion matrix can be produced on site by a modular plant as described in PCT / FR2014 / 050032 or by means of a mobile installation, therefore trucks transporting materials useful for manufacturing which go to the site of use (mines, quarries or public works site) for the production of explosives.
- the aim of the present invention is therefore to improve the conditions for implementing the production process. in situ of the above explosive product and in particular also the safety of the process.
- said first mixer comprises a rigid sheath tube which supports said blades or fins which are integral with it and within which said blades or fins are arranged, the edge of each fin being in contact and integral over its length with the internal wall of said sheath tube, said rigid tube having an external diameter substantially identical to or just sufficiently smaller than the internal diameter of the pipe supplying said first mixer with said mixture and in which said mixer is arranged.
- the first connection piece 3 is arranged just upstream of a winding drum 5 supported by a structure or beam 5a.
- a downstream flexible part 6 1 b of the first pipe 6 1 is wound up, connected to an upstream rigid part 6 1 a by a removable collar 6 1 c.
- the flow of gasification reagent leaving the valve 6 4 and the flow of matrix arriving at the level of the valve 6 4 on the outside thereof, can begin to mix in the pipe 6 then within the restriction cone 10 where they undergo an increase in viscosity before mixing more intimately at the level of the fins 7a.
- a sheath tube of length 250mm containing only 4 blades 7a of 40mm in length is sufficient because of the increase in viscosity.
- a dispersion device called a jet breeze 11 is in the form of a double cross-shaped cross placed transversely, axially centered and fixed within said sheath tube downstream of the outlet orifice (C2) of the shearing device, which reduces the speed and pressure of the fluid at this level.
- This dispersion device aims to mechanically protect the static mixer without affecting the viscosity of the fluid.
- the flow of the mixing fluid abuts the center of the jet breaker where the two cross members meet at 90 °, reducing the pressure of the mixing fluid where it is greatest.
- the density of the base emulsion (not supplemented) described above is for example approximately 1.4 to 1.6 and the density of the supplemented emulsion defining said matrix as described above, before mixing with the gasification reagent is 0.8 to 1.3.
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Claims (14)
- Verfahren zur Herstellung eines Sprengstoffprodukts (10) in situ, umfassend die Schritte, in welchen:1) ein viskoses Produkt, das als Matrix bezeichnet wird und eine inverse Emulsion einer wässrigen Phase eines brandfördernden Stoffs und einer öligen Phase eines Brennstoffs umfasst, und ein flüssiges Produkt, das eine chemische Verbindung enthält, die dazu geeignet ist, mit der Matrix zu reagieren, um deren explosiven Charakter durch Vergasung zu steigern, und als Vergasungsreagens bezeichnet wird, separat bis zu einem ersten Mischer (7) überführt werden, der vorzugsweise einen statischen Mischer umfasst, und2) das viskose Produkt der Matrix und das flüssige Produkt des Vergasungsreagens in dem ersten Mischer (7) gemischt werden, wodurch die Matrix und das Vergasungsreagens in eine Mischung überführt werden, und3) das am Ausgang des ersten Mischers erhaltene Sprengstoffprodukt in ein Loch zur Sprengung (21) überführt und abgelegt wird, in dem oder über dem das stromabwärtige Ende des ersten Mischers angeordnet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt 3) eine Erhöhung der Viskosität der Mischung der Matrix und des Vergasungsreagens durch Scherbeanspruchung innerhalb eines Rohrs oder Schlauchs (6, 7b) erfolgt, in welchem die Matrix und das Vergasungsreagens überführt werden, indem die Mischung in einer Schervorrichtung (10) innerhalb des Schlauchs oder Rohrs (6, 7) geführt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schervorrichtung (10) eine Wand umfasst, die eine Rotationsfläche in Bezug auf eine Längsachse des Schlauchs oder Rohrs definiert und einen inneren Kanal für den Durchgang der Mischung bildet, wobei bei der Rotationsfläche die Fläche des Querschnitts für den Durchgang der Mischung progressiv von einem Durchgangsquerschnitt am Eingang (C1) der Schervorrichtung mit der Fläche S1 bis zu einem Durchgangsquerschnitt am Ausgang (C2) aus der Schervorrichtung mit der Fläche S2 kleiner S1 abnimmt und in eine Zone des Rohrs oder Schlauchs mit größerem Querschnitt als der Durchgangsquerschnitt am Ausgang mündet.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schervorrichtung (10) eine kegelstumpfförmige Wand oder eine solche vom kegelstumpfförmigen Typ umfasst, der als Verengungskegel (10) bezeichnet wird, der einen inneren Kanal für den Durchgang der Mischung bildet, dessen Querschnitt für den Durchgang der Mischung im Inneren des Verengungskegels progressiv abnimmt, indem er von einem kreisförmigen Durchgangsquerschnitt am Eingang (C1) des Verengungskegels bis zu einem Durchgangsquerschnitt mit geringeren Dimensionen am Ausgang (C2) des Verengungskegels übergeht, wobei der Ausgangsquerschnitt kreisförmig oder länglich ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung der Viskosität der Mischung zumindest um einen Faktor 2 erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Flächen des Durchgangsquerschnitts des Eingangs (c1) und des Ausgangs (c2) des Verengungskegels S1/S2 zumindest gleich 2, vorzugsweise kleiner als 3 ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung in einem ersten Mischer (7) erfolgt, der einen statischen Mischer (7a) umfasst, der in einem Schlauch (6) oder Rohr (7b) platziert ist, und die Schervorrichtung (10) in dem Schlauch oder Rohr direkt stromaufwärts des statischen Mischers platziert wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Schervorrichtung (10) und den statischen Mischer (7a) eine Dispersionsvorrichtung eingebracht wird, die als Strahlbrecher (11) bezeichnet wird und ein quer angeordnetes Kreuz aus zwei Balken bildet, das innerhalb des Mantelrohrs stromabwärts der Ausgangsöffnung (C2) der Schervorrichtung axial zentriert und fixiert ist, um die Geschwindigkeit und den Druck des Fluids in diesem Bereich zu reduzieren
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mischer mehrere Stoß an Stoß angeordnete Schaufeln oder Flügel (7a) umfasst, die jeweils eine spiralförmige Oberfläche aufweisen, die sich in ihrer axialen Richtung (XX') über eine Länge erstreckt, die vorzugsweise einer Hälfte der entsprechenden Spiralwindung entspricht, wobei die spiralförmigen Oberflächen von einem selben Träger (7b) getragen werden, an welchem sie vorzugsweise auf in der Längsrichtung des Schlauchs oder Rohrs aneinanderliegende Weise fixiert sind, wobei die aufeinanderfolgenden Schaufeln mit spiralförmigen Oberflächen alle im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der Innendurchmesser der inneren zylindrischen Oberfläche des Schlauchs oder Rohrs aufweisen und in der Drehrichtung in Bezug auf ihre gemeinsame virtuelle Achse der spiralförmigen Oberfläche, die im Wesentlichen mit einer Längsachse des Schlauchs oder Rohrs (7b) zusammenfällt, winkelförmig versetzt sind, wobei die aufeinanderfolgenden spiralförmigen Oberflächen vorzugsweise um 90° versetzt sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mischer (7) ein starres Mantelrohr (7b) umfasst, das die Schaufeln oder Flügel (7a), die an ihm befestigt sind, trägt und innerhalb dessen die Schaufeln oder Flügel angeordnet sind, wobei der Rand jedes Flügels über seine Länge mit der Innenwand des Mantelrohrs in Kontakt steht und daran befestigt ist, wobei das starre Mantelrohr (7b) einen äußeren Durchmesser aufweist, der mit dem Innendurchmesser des Schlauchs (6, 6-1), der den ersten Mischer mit der Mischung versorgt, im Wesentlichen identisch oder gerade ausreichend kleiner ist als dieser, und in dem der erste Mischer angeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr seitliche Perforationen (7c) umfasst.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mischer, der aus dem Mantelrohr (7b) und den Schaufeln oder Flügeln (7a) und dem Verengungskegel (10) gebildet wird, die an ihm befestigt sind, aus einem gleichen Stück, vorzugsweise aus Kunststoffmaterial, gebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 1) die Matrix in einen ersten flexiblen Schlauch (61) überführt wird und das Vergasungsreagens in einen zweiten flexiblen Schlauch (62) überführt wird, wobei der erste und der zweite flexible Schlauch auf solche Weise zusammengefügt sind, dass der zweite Schlauch (62) vollständig im Inneren des ersten Schlauchs (61) angeordnet ist, wodurch eine Anordnung (6) von koaxialen Schläuchen gebildet wird, wobei die Matrix ohne Kontakt mit dem Vergasungsreagens in dem ringförmigen Raum zwischen den zwei koaxialen Schläuchen übertragen wird, wobei der erste Mischer im Inneren des ersten Schlauchs an dessen stromabwärtigem Ende angeordnet ist, wobei der zweite Schlauch genau stromaufwärts der Schervorrichtung (10) und des ersten Mischers (7) endet.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Sprengstoffprodukts mit der Dichte von 0,5 bis 1,5 umgesetzt wird:- eine Matrix mit der Dichte von 1 bis 2 aus einer als invers oder "Wasser in Öl" bezeichneten Grundemulsion, die durch eine Mischung von (a) einer kontinuierlichen organischen Phase, die aus einer Mischung von mineralischen Ölen und Diesel besteht, und (b) einer diskontinuierlichen wässrigen Phase aus verschiedenen brandfördernden Salzen in wässriger Lösung auf Basis von Ammonium- und/oder Natrium- und/oder Calciumnitratpartikeln erhalten wird, bei einem Durchsatz von 25 bis 300 kg/min, und- einer als Vergasungsreagens bezeichneten Lösung mit einer Dichte von 0,5 bis 1,5 auf Basis von Natriumnitrit und/oder -thiocyanat bei einem Durchsatz von 0,1 bis 2 l/min,- in einem Durchsatzverhältnis von Reagens/Matrix, das von 0,1 bis 2 l/100 kg variiert,- wobei die Viskosität der Mischung vor der Scherbeanspruchung durch die Schervorrichtung 15.000 bis 25.000 cps beträgt, gemessen mit einem mobilen Brookfield-Viskosimeter 7 bis 50 U/min, und 30.000 bis 60.000 nach der Scherbeanspruchung durch die Schervorrichtung.
- Mischer (7), umfassend eine Schervorrichtung (10), die an einem statischen Mischer (7a) stromaufwärts des statischen Mischers (7a) fixiert ist, wobei die Schervorrichtung und der statische Mischer innerhalb eines starren Rohrs angeordnet sind und an dem starren Rohr befestigt sind, wobei das starre Rohr dazu geeignet ist, in einem Schlauch (6) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 platziert zu werden, wobei das starre Rohr (7b) einen Mantel bildet, der in seinem Inneren befestigt trägt:- eine Schervorrichtung (10), die eine innere kegelstumpfförmige Wand, oder eine solche vom kegelstumpfförmigen Typ, der als Verengungskegel (10) bezeichnet wird, umfasst, der einen inneren Kanal für den Durchgang der Mischung bildet, dessen Querschnitt für den Durchgang der Mischung im Inneren des Verengungskegels progressiv abnimmt, indem er von einem kreisförmigen Durchgangsquerschnitt am Eingang (C1) des Verengungskegels bis zu einem Durchgangsquerschnitt mit geringeren Dimensionen am Ausgang (C2) des Verengungskegels übergeht, wobei der Ausgangsquerschnitt kreisförmig oder länglich ist und in eine Zone des starren Rohrs mit größerem Querschnitt als der Durchgangsquerschnitt am Ausgang mündet, und- einen statischen Mischer, umfassend eine Abfolge von spiralförmigen Schaufeln oder Flügeln (7a), die Stoß an Stoß aneinanderliegen, alle mit demselben Durchmesser wie der Innendurchmesser der inneren zylindrischen Wand des Rohrs, wobei der Rand jedes Flügels über seine Länge mit der Innenwand des starren Rohrs in Kontakt steht und daran befestigt ist, und die aufeinanderfolgenden Flügel in dem starren Rohr (7b) stromabwärts der Schervorrichtung winkelförmig versetzt sind.
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