ES2886020T3

ES2886020T3 - Metal Mix Explosion Capsule

Info

Publication number: ES2886020T3
Application number: ES18907112T
Authority: ES
Inventors: Claudio Nunez Asecio; Chulwon Kim; Sung Kook Kim
Original assignee: Enaex S A
Current assignee: Enaex S A
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2038-02-21
Also published as: AU2018410014B2; BR112020010200A2; PE20201324A1; AR111294A1; ZA202001878B; AU2018410014A1; EP3659992A1; WO2019164027A1; BR112020010200B1; CO2020005323A2; PT3659992T; EP3659992B1; MX2020005672A; EP3659992A4

Abstract

Una cápsula de explosión de mezcla metálica que usa una mezcla metálica de expansión rápida, que comprende: un cartucho exterior; un cartucho interior, alojado en el cartucho exterior; una mezcla metálica de expansión rápida, cargada entre el cartucho exterior y el cartucho interior y que comprende un polvo de nitrato de sodio como agente oxidante, un polvo de óxido férrico como agente oxidante, un polvo de aluminio como agente reductor, un polvo lubricante sólido para retirar la fricción en el polvo de aluminio y un polvo de relleno inorgánico para llenar una capa de aire entre los polvos; una mezcla metálica de activación rápida, cargada en el cartucho interior y que comprende un polvo de nitrato de sodio como agente oxidante, un polvo de óxido férrico como agente oxidante, un polvo de óxido de cobre como agente oxidante, un polvo de aluminio como agente reductor, y un polvo de magnesio de mayor porcentaje en peso que el polvo de aluminio como agente reductor; y una unidad de generación de chispas eléctricas, incrustada en la mezcla metálica de activación rápida.A metal mix blasting cap using a rapidly expanding metal mix, comprising: an outer cartridge; an inner cartridge, housed in the outer cartridge; a rapidly expanding metallic mixture, loaded between the outer cartridge and the inner cartridge and comprising a sodium nitrate powder as an oxidizing agent, a ferric oxide powder as an oxidizing agent, an aluminum powder as a reducing agent, a solid lubricant powder to remove friction in aluminum powder and an inorganic filler powder to fill an air layer between the powders; a fast-activating metallic mixture, loaded in the inner cartridge and comprising a sodium nitrate powder as an oxidizing agent, a ferric oxide powder as an oxidizing agent, a copper oxide powder as an oxidizing agent, an aluminum powder as an oxidizing agent reducer, and a magnesium powder of higher percentage by weight than aluminum powder as a reducing agent; and a unit for generating electrical sparks, embedded in the rapid-activation metallic mixture.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Cápsula de explosión de mezcla metálicametal mix explosion capsule

[Campo Técnico][Technical Field]

La presente invención se refiere a una cápsula de explosión de mezcla metálica, y más particularmente a una cápsula de explosión de mezcla metálica que incluye una sal metálica como agente oxidante y un polvo metálico como agente reductor.The present invention relates to a metal mix blasting cap, and more particularly to a metal mix blasting cap that includes a metal salt as an oxidizing agent and a metal powder as a reducing agent.

[Antecedentes de la técnica][Background Art]

La patente coreana No. 10-0213577 describe una mezcla metálica de expansión rápida, que comprende una sal metálica como agente oxidante, un polvo metálico que aumenta de volumen a través de una reacción exotérmica mientras se oxida por la sal metálica, y un promotor de reacción para promover la reacción de oxidación de la sal metálica y el polvo metálico. La sal metálica está compuesta por un nitrato que oxida el polvo metálico y un óxido metálico que determina la velocidad de oxidación del polvo metálico mientras se oxida el polvo metálico. A medida que aumenta la cantidad de óxido metálico que se agrega, la velocidad de oxidación disminuye. Los ejemplos de la sal metálica incluyen nitratos tales como nitrato de hierro, nitrato de cobre, nitrato de bario, nitrato de manganeso, nitrato de magnesio, nitrato de potasio, nitrato de sodio y nitrato de calcio, y óxidos metálicos tales como trióxido de dihierro, tetraóxido de trihierro, óxido de cobre, dióxido de manganeso, trióxido de diníquel y óxido de plomo. El nitrato funciona para oxidar el polvo metálico, y el óxido de metal funciona para oxidar el polvo metálico y también para determinar la velocidad de oxidación del polvo metálico. Los ejemplos del polvo metálico incluyen aluminio, manganeso, magnesio y otros metales que se pueden usar como agentes reductores. El promotor de reacción está compuesto por un promotor de oxidación, que promueve la reacción de oxidación de la sal metálica y el polvo metálico cuando la mezcla metálica de expansión rápida es operada por una chispa eléctrica y es operada por una imprimación, y un electrolito de inducción de chispa eléctrica que induce y promueve la reacción de oxidación de la sal metálica y el polvo metálico cuando la mezcla metálica de expansión rápida es operada por una chispa eléctrica. Como promotor de oxidación, puede usarse sulfato de sodio, sulfato de magnesio, sulfato de hierro, sulfato de manganeso, sulfato de níquel, sulfato de calcio y otros sulfatos metálicos solos o sus combinaciones, y puede usarse como electrolito de inducción de chispas eléctricas, una solución resultante de disolver una pequeña cantidad de borato de amonio y nitrato o sulfato en glicerina o alcohol tal como etilenglicol. La mezcla metálica de expansión rápida se carga en un cartucho (o una cápsula), y el electrodo positivo y el electrodo negativo, conectados por un cable de resistencia, se entierran en la mezcla metálica de expansión rápida. Luego, cuando se aplica una tensión de corriente directa (DC) de 3000 V o más a ambos electrodos, se genera una chispa eléctrica a 1500 °C o más entre los electrodos al derretir el cable de resistencia, de manera que el oxígeno se descompone en la sal metálica entre los electrodos sometidos a choque térmico se combinan instantáneamente con el polvo metálico vaporizado, lo que da como resultado una reacción de oxidación en cadena. Como tal, el polvo metálico se oxida rápidamente por el nitrato y el polvo metálico se oxida con una ligera diferencia de tiempo por el óxido metálico. Cuando se inicia la reacción de oxidación de la sal metálica y el polvo metálico, se genera nuevamente una alta temperatura de 10000 °C o más y el polvo de metal en el cartucho se oxida instantáneamente, de manera que el volumen del polvo metálico, la sal metálica y el producto de la reacción de oxidación se expande rápidamente. Cuando se realiza la rotura de rocas mediante el uso de una mezcla metálica de expansión rápida, la roca se agrieta debido a la rápida expansión del volumen, y cuando se baja la temperatura, la reacción de oxidación se detiene inmediatamente y la contracción se produce de nuevo, lo que permite una rotura segura de la roca sin vibraciones, ruido o dispersión de fragmentos de roca. En consecuencia, la mezcla metálica de expansión rápida puede emplearse de manera útil en el desarrollo minero y en obras civiles.Korean Patent No. 10-0213577 discloses a rapidly expanding metal mixture, comprising a metal salt as an oxidizing agent, a metal powder that increases in volume through an exothermic reaction while being oxidized by the metal salt, and an oxidation promoter. reaction to promote the oxidation reaction of metal salt and metal powder. The metal salt is composed of a nitrate that oxidizes the metal powder and a metal oxide that determines the rate of oxidation of the metal powder while the metal powder is oxidized. As the amount of metal oxide added increases, the rate of oxidation decreases. Examples of the metal salt include nitrates such as iron nitrate, copper nitrate, barium nitrate, manganese nitrate, magnesium nitrate, potassium nitrate, sodium nitrate and calcium nitrate, and metal oxides such as diiron trioxide , triiron tetraoxide, copper oxide, manganese dioxide, dinickel trioxide and lead oxide. Nitrate works to oxidize metal powder, and metal oxide works to oxidize metal powder and also to determine the oxidation rate of metal powder. Examples of the metal powder include aluminum, manganese, magnesium and other metals that can be used as reducing agents. The reaction promoter is composed of an oxidation promoter, which promotes the oxidation reaction of metal salt and metal powder when the rapidly expanding metal mixture is operated by an electric spark and is operated by a primer, and an electrolyte of electric spark induction that induces and promotes the oxidation reaction of metal salt and metal powder when the rapidly expanding metal mixture is operated by an electric spark. As the oxidation promoter, sodium sulfate, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, nickel sulfate, calcium sulfate and other metal sulfates can be used alone or their combinations, and can be used as electric spark induction electrolyte, a solution resulting from dissolving a small amount of ammonium borate and nitrate or sulfate in glycerin or alcohol such as ethylene glycol. The rapidly expanding metallic mixture is loaded into a cartridge (or capsule), and the positive electrode and negative electrode, connected by a resistance wire, are buried in the rapidly expanding metallic mixture. Then, when a direct current (DC) voltage of 3000 V or more is applied to both electrodes, an electric spark at 1500 °C or more is generated between the electrodes by melting the resistance wire, so that oxygen decomposes in the metal salt between the thermally shocked electrodes instantly combine with the vaporized metal powder, resulting in a chain oxidation reaction. As such, metal powder is rapidly oxidized by nitrate and metal powder is oxidized with a slight time difference by metal oxide. When the oxidation reaction of metal salt and metal powder starts, a high temperature of 10000°C or more is generated again, and the metal powder in the cartridge is instantly oxidized, so that the volume of the metal powder, the metal salt and the oxidation reaction product expands rapidly. When rock breaking is carried out by using a rapidly expanding metal mixture, the rock cracks due to rapid volume expansion, and when the temperature is lowered, the oxidation reaction stops immediately and shrinkage occurs immediately. new, allowing safe rock breaking without vibration, noise or scattering of rock fragments. Consequently, the rapidly expanding metal mix can be usefully employed in mine development and civil works.

Sin embargo, la invención de la patente coreana No. 10-0213577 es problemática porque es difícil desencadenar la reacción de oxidación inicial o iniciar la reacción de oxidación, aunque se aplique una chispa eléctrica.However, the invention of Korean Patent No. 10-0213577 is problematic in that it is difficult to trigger the initial oxidation reaction or start the oxidation reaction, even if an electric spark is applied.

En la mezcla metálica de expansión rápida, que se almacena y transporta al sitio en el estado de carga en el cartucho, hay muchos casos en los que es difícil desencadenar la reacción de oxidación incluso cuando se aplica una chispa eléctrica. Las razones para ello son las siguientes.In the rapidly expanding metallic mixture, which is stored and transported to the site in the state of charge in the cartridge, there are many cases where it is difficult to trigger the oxidation reaction even when an electric spark is applied. The reasons for this are the following.

En la mezcla metálica de expansión rápida, la superficie del polvo metálico usado como agente reductor se oxida fácilmente cuando se expone a la humedad o al oxígeno del aire. La superficie del polvo metálico así oxidada tiene un punto de fusión muy alto en comparación con el metal no oxidado. Cuando el polvo metálico se mezcla con una sal metálica, un promotor de reacción y similares y luego se carga en el cartucho, el polvo metálico se expone a la humedad u oxígeno en el aire y la superficie del mismo se oxida y, por lo tanto, una reacción de oxidación no se activa (inicia) fácilmente con una aplicación en el mundo real.In the rapidly expanding metal mixture, the surface of the metal powder used as the reducing agent is easily oxidized when exposed to moisture or oxygen in the air. The surface of the metal powder thus oxidized has a very high melting point compared to the non-oxidized metal. When the metal powder is mixed with metal salt, reaction promoter and the like and then loaded into the cartridge, the metal powder is exposed to moisture or oxygen in the air and the surface of the metal powder is oxidized and thus , an oxidation reaction is not easily activated (started) with a real-world application.

Para evitar que el polvo metálico se oxide y degrade, la Publicación de Solicitud de Patente Coreana No. 10-2003 0037707 describe un método para añadir aceite o un conservante inorgánico. Sin embargo, cuando se usa un cable de resistencia para conectar los electrodos y se le aplica una alta tensión, se genera una chispa eléctrica en la trayectoria del cable de resistencia al fundir el cable de resistencia debido a la gran corriente. Como tal, la chispa eléctrica generada tiene una alta temperatura de 1500 °C o más para fundir los electrodos y, de esta manera, los electrodos desaparecen en un tiempo extremadamente corto. Mientras tanto, dado que el aceite o el conservante inorgánico dificulta la transferencia instantánea de la alta temperatura de la chispa eléctrica a la sal metálica y al polvo metálico, el aceite o el conservante inorgánico pueden interferir con el inicio de una reacción redox eficiente entre el polvo metálico y la sal metálica en el curso de desencadenar la reacción de oxidación.To prevent metal powder from oxidizing and degrading, Korean Patent Application Publication No. 10-2003 0037707 describes a method of adding oil or an inorganic preservative. However, when a resistance wire is used to connect the electrodes and a high voltage is applied to it, an electric spark is generated in the path of the resistance wire by melting the resistance wire due to the large current. As such, the spark generated electricity has a high temperature of 1500 °C or more to melt the electrodes, and thus the electrodes disappear in an extremely short time. Meanwhile, since the oil or inorganic preservative hinders the instantaneous transfer of the high temperature of the electric spark to the metal salt and metal powder, the oil or inorganic preservative can interfere with starting an efficient redox reaction between the metal powder and metal salt in the course of triggering the oxidation reaction.

Como se desprende de una variedad de resultados de pruebas, el sulfato de sodio, sulfato de magnesio, sulfato de hierro, sulfato de manganeso, sulfato de níquel, sulfato de calcio y otros sulfatos metálicos, que se usan como promotores de oxidación en la patente coreana No. 10-0213577, dificultan el desencadenamiento de la reacción de oxidación inicial, y el electrolito de inducción de chispas eléctricas, que es una solución resultante de disolver una pequeña cantidad de borato de amonio y nitrato o sulfato en glicerina o alcohol tal como etilenglicol, interfiere con la generación de la chispa eléctrica y acorta el tiempo durante el cual se mantiene la chispa eléctrica.As is clear from a variety of test results, sodium sulfate, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, nickel sulfate, calcium sulfate and other metal sulfates, which are used as oxidation promoters in the patent No. 10-0213577, hinder the triggering of the initial oxidation reaction, and the spark-inducing electrolyte, which is a solution resulting from dissolving a small amount of ammonium borate and nitrate or sulfate in glycerin or alcohol such as ethylene glycol, interferes with the generation of the electric spark and shortens the time during which the electric spark is maintained.

A pesar de las ventajas de la mezcla metálica de expansión rápida tales como la baja vibración, el bajo nivel de ruido y la ausencia de dispersión, la baja posibilidad de desencadenar o iniciar la reacción de oxidación de la mezcla metálica de expansión rápida se considera una de las principales causas de inhibición de la aplicación de la mezcla metálica de expansión rápida expandiendo la mezcla metálica a la operación de fractura de rocas. En el caso de que el desencadenamiento de la reacción de oxidación sea bajo, la fractura de la roca debe realizarse repetidamente eliminando los cartuchos defectuosos de la roca y luego instalando nuevos cartuchos, reduciendo de esta manera el número de cartuchos de la mezcla metálica de expansión rápida que pueden ser simultáneamente explotados aplicando la misma cantidad de energía eléctrica.Despite the advantages of fast-expanding metal mixture such as low vibration, low noise, and no dispersion, the low possibility of triggering or starting the oxidation reaction of fast-expanding metal mixture is considered as an advantage. of the main causes of inhibition of the application of the rapid expansion metallic mixture expanding the metallic mixture to the rock fracture operation. In the event that the triggering of the oxidation reaction is low, rock fracturing should be carried out repeatedly by removing the defective cartridges from the rock and then installing new cartridges, thus reducing the number of cartridges in the expansion metal mixture. that can be exploited simultaneously by applying the same amount of electrical energy.

Para resolver el problema relacionado con la baja posibilidad de desencadenar o iniciar la reacción de oxidación de la mezcla metálica en expansión rápida, la patente coreana No. 10-0770316 describe el uso de una composición de imprimación. Típicamente, una composición de imprimación es un explosivo que se usa para provocar la combustión en pólvora, y se usa una mezcla de tiocianato de plomo y clorato de potasio o dinitrosorresorcinato de plomo como composición de imprimación que se enciende mediante una imprimación eléctrica. La composición de imprimación, tal como una mezcla de tiocianato de plomo y clorato de potasio o dinitrosoresorcinato de plomo, tiene una temperatura de ignición de aproximadamente 800 °C en el momento de la ignición y, por lo tanto, no tiene problemas para encender una pólvora típica, pero es problemática porque la temperatura de ignición de la misma es demasiado baja para provocar el desencadenamiento de la reacción de oxidación de la mezcla metálica de expansión rápida, que está compuesta principalmente por la sal metálica y el polvo metálico, lo que hace imposible desencadenar la reacción de oxidación. Por esta razón, un método para encender una mezcla metálica de expansión rápida mediante el uso de la composición de imprimación descrita en la patente coreana No. 10-0770316 aún no se ha usado en la industria GB 1205378 divulga un método de ruptura de hormigón, por ejemplo, con fines de demolición; se inserta un petardo en un cuerpo cilíndrico rellenado con una composición combustible. JP 4489142 describe un aparato triturador de piedras que comprende una composición de ignición y una composición de generación de calor a alta temperatura dentro de una composición de fractura por insensibilidad.In order to solve the problem related to the low possibility of triggering or starting the oxidation reaction of the rapidly expanding metal mixture, Korean Patent No. 10-0770316 discloses the use of a primer composition. Typically, a primer composition is an explosive that is used to cause combustion in gunpowder, and a mixture of lead thiocyanate and potassium chlorate or lead dinitrosoresorcinate is used as a primer composition that is ignited by an electrical primer. The primer composition, such as a mixture of lead thiocyanate and potassium chlorate or lead dinitrosoresorcinate, has an ignition temperature of approximately 800°C at the time of ignition and therefore has no problem igniting a typical gunpowder, but it is problematic because the ignition temperature of it is too low to trigger the oxidation reaction of the rapidly expanding metal mixture, which is mainly composed of the metal salt and metal powder, which makes impossible to trigger the oxidation reaction. For this reason, a method of igniting a rapidly expanding metal mixture by using the primer composition described in Korean Patent No. 10-0770316 has not yet been used in the industry GB 1205378 discloses a concrete breaking method, for example, for demolition purposes; a firecracker is inserted into a cylindrical body filled with a combustible composition. JP 4489142 discloses a stone crushing apparatus comprising an ignition composition and a high temperature heat generating composition within an insensitivity fracture composition.

[Descripción][Description]

[Problema técnico][Technical issue]

En consecuencia, la presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas con una mezcla metálica de expansión rápida convencional que se encuentra en la técnica relacionada, y el objetivo de la presente invención es proporcionar una cápsula de explosión de mezcla metálica mediante el uso de una mezcla metálica de expansión rápida, que es capaz de iniciar fácilmente la reacción de oxidación utilizando una chispa eléctrica.Accordingly, the present invention has been made in consideration of the problems with a conventional rapid-expanding metal mixture found in the related art, and the object of the present invention is to provide a metal mixture explosion cap by using a rapidly expanding metallic mixture, which is capable of easily initiating the oxidation reaction using an electric spark.

[Solución técnica][Technical Solution]

Para lograr el objetivo anterior, la presente invención proporciona una cápsula de explosión de mezcla metálica, que comprende un cartucho exterior, un cartucho interior, alojado en el cartucho exterior, una mezcla metálica de expansión rápida, cargada entre el cartucho exterior y el cartucho interior y que comprende un polvo de nitrato de sodio, un polvo de óxido férrico, un polvo de aluminio, un polvo lubricante sólido y un polvo de relleno de vidrio, una mezcla metálica de activación rápida, cargada en el cartucho interno y que comprende un polvo de nitrato de sodio, un polvo de óxido férrico, un polvo de óxido de cobre, un polvo de aluminio y un polvo de magnesio del porcentaje en peso más alto que el polvo de aluminio, y una unidad de generación de chispas eléctricas, incrustadas en la mezcla metálica de activación rápida.To achieve the above objective, the present invention provides a metallic mixture explosion capsule, comprising an outer cartridge, an inner cartridge, housed in the outer cartridge, a rapidly expanding metallic mixture, loaded between the outer cartridge and the inner cartridge. and comprising a sodium nitrate powder, a ferric oxide powder, an aluminum powder, a solid lubricant powder and a glass filler powder, a fast activating metallic mixture, loaded in the internal cartridge and comprising a powder of sodium nitrate, a ferric oxide powder, a copper oxide powder, an aluminum powder and a magnesium powder of the percentage by weight higher than aluminum powder, and an electric spark generation unit, embedded in the fast-activating metallic mix.

[Efectos ventajosos][Advantageous Effects]

De acuerdo con la presente invención, a diferencia de una mezcla metálica de activación rápida convencional, en la que solo se proporcionan varillas de electrodos, se selecciona un grupo de materiales en el que se produce una reacción de oxidación del metal de manera eficiente y precisa debido a una chispa eléctrica (una mezcla metálica de activación rápida) y luego se carga en el cartucho interior, después de lo cual el cartucho interior se incrusta en la mezcla metálica que se expande rápidamente alojada en el cartucho exterior, y la mezcla metálica de activación rápida en el cartucho interior es despiezada por una chispa eléctrica. Como tal, el alto calor así generado provoca la reacción de oxidación en cadena de la mezcla metálica de expansión rápida en el cartucho exterior, de manera que la activación de la reacción de oxidación de la mezcla metálica de expansión rápida puede mejorarse enormemente y, además, el número de cartuchos que se pueden volar simultáneamente aplicando la misma cantidad de energía se puede aumentar al menos diez veces, mejorando de esta manera significativamente la eficiencia de trabajo del sitio de rompimiento de rocas.According to the present invention, unlike a conventional rapid-activation metal mixture, in which only electrode rods are provided, a group of materials is selected in which an oxidation reaction of the metal occurs efficiently and accurately. due to an electrical spark (a rapidly activating metallic mixture) and is then charged into the inner cartridge, after which the inner cartridge becomes embedded in the rapidly expanding metallic mixture lodged in the outer cartridge, and the metal mixture of activation fast in the inner cartridge is shattered by an electrical spark. As such, the high heat thus generated causes the chain oxidation reaction of the rapidly expanding metal mixture in the outer cartridge, so that the activation of the oxidation reaction of the rapidly expanding metal mixture can be greatly enhanced, and further , the number of cartridges that can be flown simultaneously by applying the same amount of energy can be increased by at least ten times, thereby significantly improving the work efficiency of the rock breaking site.

[Descripción de los dibujos][Description of the drawings]

La FIG. 1 es una vista en sección transversal que muestra el cartucho exterior, el cartucho interior y la unidad de generación de chispa eléctrica de una cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con una modalidad de la presente invención;FIG. 1 is a cross-sectional view showing the outer cartridge, the inner cartridge, and the electric spark generating unit of a metal mix blasting cap according to an embodiment of the present invention;

La FIG. 2 es una vista despiezada de la parte principal de la FIG. 1;FIG. 2 is an exploded view of the main part of FIG. one;

La FIG. 3 es una vista en sección transversal que muestra una mezcla metálica de expansión rápida y una mezcla metálica de activación rápida cargados respectivamente en el cartucho exterior y el cartucho interior de la cápsula de explosión de mezcla metálica de la FIG. 1;FIG. 3 is a cross-sectional view showing a rapidly expanding metal mixture and a rapidly activating metal mixture loaded respectively into the outer cartridge and the inner cartridge of the metal mixture bursting capsule of FIG. one;

La FIG. 4 es una vista en sección transversal que muestra el cartucho exterior, el cartucho interior y la unidad de generación de chispa eléctrica de una cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; yFIG. 4 is a cross-sectional view showing the outer cartridge, the inner cartridge, and the electric spark generating unit of a metal mix blasting cap according to another embodiment of the present invention; Y

La FIG. 5 es una vista en sección transversal que muestra una mezcla metálica de activación rápida y una mezcla metálica de activación rápida cargados respectivamente en el cartucho exterior y el cartucho interior de la cápsula de explosión de mezcla metálica de la FIG. 4.FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fast-activating metal mix and a fast-activating metal mix respectively loaded into the outer cartridge and the inner cartridge of the metal mix bursting capsule of FIG. Four.

[Modo para la invención][Mode for invention]

A continuación, se dará una descripción detallada de una cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con las modalidades de la presente invención con referencia a las figuras adjuntas.In the following, a detailed description will be given of a metallic mixture explosion cap according to the embodiments of the present invention with reference to the accompanying figures.

La presente invención incluye una mezcla metálica de expansión rápida, que comprende un polvo de sal metálica, que sirve como agente oxidante, un polvo metálico, que aumenta de volumen a través de una reacción exotérmica mientras se oxida por el polvo de sal metálica, y un polvo lubricante sólido, que se carga entre polvos para eliminar así la fricción entre los polvos durante la mezcla del polvo de sal metálica y el polvo metálico. Como agente oxidante, el polvo de sal metálica se compone preferentemente de un polvo de nitrato de sodio y un polvo de óxido férrico, que se mezclan en una relación en peso de 1:2 a 2:1, y el polvo de sal metálica se usa preferentemente en una cantidad de 50 % en peso a 90 % en peso basado en el peso total de la mezcla metálica de expansión rápida. El polvo metálico es preferentemente un polvo de aluminio y se usa preferentemente en una cantidad del 9 % en peso al 45 % en peso. El lubricante sólido es preferentemente estearato de zinc y se usa preferentemente en una cantidad del 1% en peso al 5 % en peso. La mezcla metálica de expansión rápida es capaz de generar la fuerza de expansión rápida necesaria para romper rocas con la condición de que el polvo de sal metálica y el polvo de metal oxidado por el polvo de sal metálica se mezclen uniformemente. Para ello, el polvo de sal metálica y el polvo metálico se mezclan uniformemente, y al mismo se añade el polvo lubricante sólido, evitando así la fricción entre los polvos durante la mezcla y la generación de chispas debidas al mismo, de manera que el polvo de sal metálica y el polvo metálico se pueden mezclar de manera muy uniforme sin temor a explosión.The present invention includes a rapidly expanding metal mixture, comprising a metal salt powder, which serves as an oxidizing agent, a metal powder, which increases in volume through an exothermic reaction while being oxidized by the metal salt powder, and a solid lubricant powder, which is loaded between powders to thereby eliminate friction between the powders during mixing of the metal salt powder and the metal powder. As the oxidizing agent, the metal salt powder is preferably composed of sodium nitrate powder and ferric oxide powder, which are mixed in a weight ratio of 1:2 to 2:1, and the metal salt powder is It is preferably used in an amount of 50% by weight to 90% by weight based on the total weight of the rapidly expanding metal mixture. The metal powder is preferably an aluminum powder and is preferably used in an amount of 9% by weight to 45% by weight. The solid lubricant is preferably zinc stearate and is preferably used in an amount of 1 wt% to 5 wt%. The fast-expanding metal mixture is capable of generating the fast-expanding force required to break rocks on the condition that the metal salt powder and the metal powder oxidized by the metal salt powder are uniformly mixed. For this, the metal salt powder and the metal powder are uniformly mixed, and the solid lubricant powder is added to it, thus avoiding friction between the powders during mixing and the generation of sparks due to it, so that the powder of metal salt and metal powder can be mixed very evenly without fear of explosion.

Incluso cuando la mezcla del polvo de sal metálica y el polvo metálico se combina con el polvo lubricante sólido, se forma una capa de aire entre los polvos y la humedad u oxígeno del aire oxida el polvo metálico. Para evitar los problemas anteriores, la mezcla metálica de expansión rápida incluye además un polvo de relleno inorgánico que puede llenar el espacio entre el polvo de sal metálica y el polvo metálico. El relleno inorgánico es preferiblemente burbujas de vidrio huecas, y se usa en una cantidad del 1% en peso al 5 % en peso basado en la masa de la mezcla del polvo de sal metálica y el polvo metálico.Even when the mixture of the metal salt powder and the metal powder is combined with the solid lubricating powder, an air layer is formed between the powders and the moisture or oxygen in the air oxidizes the metal powder. In order to avoid the above problems, the rapidly expanding metal mixture further includes an inorganic filler powder which can fill the space between the metal salt powder and the metal powder. The inorganic filler is preferably hollow glass bubbles, and it is used in an amount of 1% by weight to 5% by weight based on the mass of the mixture of the metal salt powder and the metal powder.

El polvo lubricante sólido y el polvo de relleno inorgánico son componentes muy útiles para fabricar la mezcla metálica de expansión rápida y para evitar el contacto con el aire, pero pueden actuar como obstáculos para desencadenar la reacción de oxidación de la mezcla metálica de expansión rápida por la chispa eléctrica. Por tanto, la presente invención no usa la mezcla metálica de expansión rápida para desencadenar la reacción de oxidación alrededor de los electrodos.Solid lubricating powder and inorganic filler powder are very useful components to make the fast-expanding metal mixture and to avoid contact with air, but they can act as obstacles to trigger the oxidation reaction of the fast-expanding metal mixture by the electric spark. Therefore, the present invention does not use the rapidly expanding metal mixture to trigger the oxidation reaction around the electrodes.

Como se muestra en las FIGS. 3 y 5, una cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con la presente invención se configura para incluir un cartucho exterior 1, que constituye un recubrimiento exterior del mismo; un cartucho interior 7, que tiene un diámetro y una longitud menores que los del cartucho exterior 1 y está alojado en el cartucho exterior 1; una mezcla metálica de activación rápida 21 cargada entre el cartucho exterior 1 y el cartucho interior 7 y que comprende un polvo de nitrato de sodio como agente oxidante, un polvo de óxido férrico como agente oxidante, un polvo de aluminio como agente reductor y un polvo lubricante sólido para eliminar la fricción en el polvo de aluminio, y un polvo de relleno inorgánico para llenar una capa de aire entre los polvos; una mezcla metálica de disparo rápido 23 cargada en el cartucho interior 7 y que comprende un polvo de nitrato de sodio como agente oxidante, un polvo de óxido férrico como agente oxidante, un polvo de óxido de cobre como agente oxidante, un polvo de aluminio como agente reductor, y un polvo de magnesio como agente reductor; y unidades de generación de chispas eléctricas 11a, 11b, 13 incrustadas en la mezcla metálica de activación rápida 23.As shown in FIGS. 3 and 5, a mixed metal bursting cap in accordance with the present invention is configured to include an outer cartridge 1, which forms an outer shell thereof; an inner cartridge 7, which has a smaller diameter and length than the outer cartridge 1 and is housed in the outer cartridge 1; a fast-activating metallic mixture 21 loaded between the outer cartridge 1 and the inner cartridge 7 and comprising a sodium nitrate powder as an oxidizing agent, a ferric oxide powder as an oxidizing agent, an aluminum powder as a reducing agent and a powder solid lubricant to eliminate friction in the aluminum powder, and an inorganic filler powder to fill an air layer between the powders; a rapid-fire metallic mixture 23 loaded into the inner cartridge 7 and comprising a sodium nitrate powder as an oxidizing agent, a ferric oxide powder as an oxidizing agent, a copper oxide powder as an oxidizing agent, an aluminum powder as a reducing agent, and a magnesium powder as a reducing agent; and electrical spark generating units 11a, 11b, 13 embedded in the fast-activating metallic mixture 23.

La mezcla metálica de expansión rápida 21 y la mezcla metálica de activación rápida 23 difieren en composición. La mezcla metálica de activación rápida 23 excluye el lubricante sólido y el relleno inorgánico que están incluidos en la mezcla metálica de expansión rápida 21, y contiene óxido de cobre, que no está incluido en la mezcla metálica de expansión rápida 21 y tiene un contenido de oxígeno relativamente bajo pero libera oxígeno a una temperatura comparativamente baja, como agente oxidante, y polvo de magnesio, que no está incluido en la mezcla metálica de expansión rápida 21 y tiene una fuerza de expansión débil debido al calor relativamente bajo generado por oxidación, pero se oxida a una temperatura comparativamente baja, como el agente reductor. El óxido férrico libera oxígeno a alta temperatura en comparación con el nitrato de sodio, y el óxido de cobre libera oxígeno a baja temperatura en comparación con el nitrato de sodio. El magnesio se somete rápidamente a una reacción exotérmica con el oxígeno a baja temperatura en comparación con el aluminio. Por lo tanto, tal diferencia en la composición trae una gran diferencia en la facilidad para desencadenar la reacción de oxidación entre la mezcla metálica de expansión rápida 21 y la mezcla metálica de activación rápida 23.The fast expanding metal mix 21 and the fast activating metal mix 23 differ in composition. The fast-expanding metal mixture 23 excludes the solid lubricant and inorganic filler that are included in the fast-expanding metal mixture 21, and contains copper oxide, which is not included in the fast-expanding metal mixture 21, and has a content of relatively low oxygen but releases oxygen at a comparatively low temperature, as an oxidizing agent, and magnesium powder, which is not included in the rapidly expanding metal mixture 21 and has a weak expansion force due to relatively low heat generated by oxidation, but it is oxidized at a comparatively low temperature, as the reducing agent. Ferric oxide releases oxygen at a high temperature compared to sodium nitrate, and copper oxide releases oxygen at a low temperature compared to sodium nitrate. Magnesium rapidly undergoes an exothermic reaction with oxygen at a low temperature compared to aluminum. Therefore, such a difference in composition brings a great difference in the ease of triggering the oxidation reaction between the fast-expanding metal mixture 21 and the fast-activating metal mixture 23.

En la cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con la presente invención, la mezcla metálica de activación rápida 23, que excluye el lubricante sólido y el relleno inorgánico, y contiene óxido de cobre, que tiene un contenido de oxígeno relativamente bajo pero libera oxígeno a una temperatura comparativamente baja, como agente oxidante, y polvo de magnesio, que tiene una fuerza de expansión débil debido al calor relativamente bajo generado durante la oxidación pero que se oxida a una temperatura comparativamente baja, como agente reductor, se carga en el cartucho interno 7 y, por lo tanto, se dispone alrededor de las unidades de generación de chispas eléctricas 11a, 11b, 13, de manera que la reacción de oxidación se desencadena muy rápidamente sin fallo debido a la chispa eléctrica.In the metal mixture bursting capsule according to the present invention, the fast-activating metal mixture 23, which excludes the solid lubricant and inorganic filler, and contains copper oxide, which has a relatively low oxygen content but releases oxygen at a comparatively low temperature, as an oxidizing agent, and magnesium powder, which has a weak expansion force due to relatively low heat generated during oxidation but is oxidized at a comparatively low temperature, as a reducing agent, is loaded into the cartridge internal 7 and therefore is arranged around the electric spark generating units 11a, 11b, 13, so that the oxidation reaction is triggered very quickly without failure due to the electric spark.

Por otra parte, solo el polvo de aluminio, que tiene un alto calor generado por oxidación y, por lo tanto, una fuerza de expansión muy grande, pero que se oxida a una temperatura comparativamente alta, está contenido en una gran cantidad como agente reductor en el cartucho exterior 1, maximizando de esta manera la fuerza de expansión de la cápsula de explosión de mezcla metálica.On the other hand, only aluminum powder, which has a high heat generated by oxidation and thus a very large expansion force, but is oxidized at a comparatively high temperature, is contained in a large amount as a reducing agent. in the outer cartridge 1, thus maximizing the expansion force of the metallic mixture explosion capsule.

En la mezcla metálica de activación rápida que comprende el polvo de nitrato de sodio, polvo de óxido férrico, polvo de óxido de cobre, polvo de aluminio y polvo de magnesio, del 10 % en peso al 27 % en peso del polvo de nitrato de sodio, del 15 % al 30 % en peso del polvo de óxido férrico, 10 % en peso a 28 % en peso del polvo de óxido de cobre, 5 % en peso a 14,99 % en peso del polvo de aluminio y 15 % en peso a 28 % en peso del polvo de magnesio basado en el peso total del mismo. En este momento, la relación en peso del polvo de magnesio al polvo total es siempre más alta que la relación en peso del polvo de aluminio al polvo total. Cuando la relación en peso del polvo de aluminio es mayor que la relación en peso del polvo de magnesio, la capacidad de activación oxidativa se reduce en gran medida.In the fast-activating metallic mixture comprising sodium nitrate powder, ferric oxide powder, copper oxide powder, aluminum powder and magnesium powder, from 10% by weight to 27% by weight of the sodium nitrate powder sodium, 15% to 30% by weight of the ferric oxide powder, 10% by weight to 28% by weight of the copper oxide powder, 5% by weight to 14.99% by weight of the aluminum powder and 15% by weight to 28% by weight of the magnesium powder based on the total weight thereof. At this time, the weight ratio of magnesium powder to total powder is always higher than the weight ratio of aluminum powder to total powder. When the weight ratio of aluminum powder is higher than the weight ratio of magnesium powder, the oxidative activation ability is greatly reduced.

La mezcla metálica de expansión rápida puede comprender además un agente impermeabilizante en una pequeña cantidad (menos del 2% basado en la masa total del mismo). El agente impermeabilizante es preferentemente aceite.The rapidly expanding metallic mixture may further comprise a waterproofing agent in a small amount (less than 2% based on the total mass thereof). The waterproofing agent is preferably oil.

Como se muestra en la FIG. 1, cuando el cartucho exterior 1 es corto, sólo un extremo del mismo se une al cartucho interior 7 y el extremo restante del mismo se sella con la parte inferior del cartucho exterior 5.As shown in FIG. 1, when the outer cartridge 1 is short, only one end of it is attached to the inner cartridge 7 and the remaining end of it is sealed with the bottom of the outer cartridge 5.

Como se muestra en la FIG. 2, para unir el cartucho interior 7 al interior del cartucho exterior 1, la porción central de una tapa superior 3 del cartucho exterior se forma en una forma hueca, y el cartucho interior 7 y la tapa superior del cartucho interior 19 están unidos a la porción central de la tapa superior del cartucho exterior 3. Los electrodos 11a, 11b fijados por portaelectrodos 15 se proporcionan en el cartucho interior 7 y la tapa superior del cartucho interior 19. Los electrodos 11a, 11b están conectados a un dispositivo de generación de alto voltaje de DC (no mostrado) por medio de cables conductores 21a, 21b que pasan a través de la tapa superior del cartucho interior 19. El interior de la tapa superior del cartucho interior 19 está sellado por los portaelectrodos 15 hechos de goma o silicona, y los cables conductores superiores 21a, 21b de la tapa superior del cartucho interior 19 están envueltos con un sellador de cables 17 hecho de goma o silicona para bloquear completamente la entrada de aire o humedad en el cartucho interior. El extremo inferior del cartucho interior 7 está sellado con la parte inferior del cartucho interior 9a. La porción unida entre la parte inferior del cartucho exterior 5 y el cartucho exterior 1, la porción unida entre la tapa superior del cartucho exterior 3 y el cartucho exterior 1, la porción unida entre la tapa superior del cartucho exterior 3 y la porción superior del cartucho interior 19, y la parte unida entre la porción superior del cartucho interior 19 y el cartucho interior 7 están completamente sellados por medio de un adhesivo.As shown in FIG. 2, to join the inner cartridge 7 to the inside of the outer cartridge 1, the central portion of an outer cartridge top cover 3 is formed in a hollow shape, and the inner cartridge 7 and the inner cartridge top cover 19 are attached to the center portion of the outer cartridge top cap 3. Electrodes 11a, 11b fixed by electrode holder 15 are provided on the inner cartridge 7 and the inner cartridge top cap 19. The electrodes 11a, 11b are connected to a high-voltage generation device. DC voltage (not shown) via lead wires 21a, 21b passing through the inner cartridge top cover 19. The inside of the inner cartridge top cover 19 is sealed by electrode holders 15 made of rubber or silicone, and the upper lead wires 21a, 21b of the inner cartridge top cover 19 are wrapped with a wire sealant 17 made of rubber or silicone to completely block the air inlet or moisture in the inner cartridge. The lower end of the inner cartridge 7 is sealed with the lower part of the inner cartridge 9a. The portion attached between the lower part of the outer cartridge 5 and the outer cartridge 1, the portion attached between the upper cap of the outer cartridge 3 and the outer cartridge 1, the portion attached between the upper cap of the outer cartridge 3 and the upper portion of the inner cartridge 19, and the part joined between the upper portion of the inner cartridge 19 and the inner cartridge 7 are completely sealed by means of an adhesive.

Se inyecta la tapa superior del cartucho interior 19, y el sellador del cable conductor 17 y los portaelectrodos 15 se moldean en el estado en el que los cables 21a, 21b y los electrodos 11a, 11b están insertados en la tapa superior del cartucho interior 19, de manera que la tapa superior del cartucho interior 19, los cables conductores 21a, 21b, el sellador de cables conductores 17, los portaelectrodos 15 y los electrodos 11a, 11b están formados de forma integrada. El cartucho interior está unido a la tapa superior del cartucho interior 19 en el estado en el que el cartucho interior 7 está rellenado con la mezcla metálica de activación rápida 23. En este procedimiento, los electrodos 11a, 11b se incrustan en la mezcla metálica de activación rápida 23. De esta manera, la estanqueidad al aire del cartucho interior 7 puede garantizarse completamente.The inner cartridge top cover 19 is injected, and the lead wire sealant 17 and electrode holders 15 are molded in the state that the leads 21a, 21b and electrodes 11a, 11b are inserted into the inner cartridge top cover 19 , so that the inner cartridge top cover 19, lead wires 21a, 21b, lead wire sealant 17, electrode holders 15 and electrodes 11a, 11b are integrally formed. The inner cartridge is attached to the inner cartridge top cover 19 in the state that the inner cartridge The inner cartridge 7 is filled with the quick-activating metallic mixture 23. In this method, the electrodes 11a, 11b are embedded in the quick-activating metallic mixture 23. In this way, the air-tightness of the inner cartridge 7 can be fully guaranteed.

Un cable de resistencia 13 para conectar el electrodo positivo 11a y el electrodo negativo 11b está conectado a los extremos inferiores de los electrodos 11a, 11b, y el dispositivo de generación de alto voltaje de DC funciona para aplicar un alto voltaje de 3 KV o más a los electrodos 11a, 11b y, por tanto, se produce una chispa eléctrica entre los dos electrodos al fundir el hilo de resistencia.A resistance wire 13 for connecting the positive electrode 11a and the negative electrode 11b is connected to the lower ends of the electrodes 11a, 11b, and the DC high voltage generating device works to apply a high voltage of 3KV or more. to the electrodes 11a, 11b and thus an electric spark is produced between the two electrodes by melting the resistance wire.

Como se muestra en las FIGS. 4 y 5, cuando el cartucho exterior 1 es largo, cada uno de sus dos extremos está provisto de un cartucho interior 7, y la mezcla metálica de activación rápida 23 y los electrodos 11a, 11b se proporcionan a cada cartucho interior 7 de manera que simultáneamente provoquen explosiones en ambos extremos del cartucho exterior 1. Además, la parte inferior del cartucho interior 9b tiene una forma que se estrecha hacia la punta del mismo, de manera que el cartucho interior 7 puede insertarse fácilmente en la mezcla metálica de expansión rápida 21 en el cartucho exterior 1.As shown in FIGS. 4 and 5, when the outer cartridge 1 is long, each of its two ends is provided with an inner cartridge 7, and the quick-activation metallic mixture 23 and the electrodes 11a, 11b are provided to each inner cartridge 7 so that simultaneously cause explosions at both ends of the outer cartridge 1. In addition, the bottom of the inner cartridge 9b has a shape that tapers towards the tip thereof, so that the inner cartridge 7 can be easily inserted into the rapidly expanding metallic mixture 21 in outer cartridge 1.

Como se describió anteriormente, en la cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con la presente invención, el cartucho exterior 1 se rellena con la mezcla metálica de expansión rápida 21 y la mezcla metálica de activación rápida 23, lo que facilita la activación de la reacción de oxidación, está contenida en el pequeño cartucho interior 7, y el cartucho interior está contenido en la porción central del cartucho exterior, y las unidades de generación de chispas eléctricas 11a, 11b, 13 se proporcionan en el cartucho interior 7 para realizar así de forma precisa y rápida una reacción de explosión.As described above, in the metal mixture explosion cap according to the present invention, the outer cartridge 1 is filled with the rapidly expanding metal mixture 21 and the rapidly activating metal mixture 23, which facilitates the activation of the oxidation reaction, is contained in the inner small cartridge 7, and the inner cartridge is contained in the center portion of the outer cartridge, and electric spark generating units 11a, 11b, 13 are provided in the inner cartridge 7 to thus realize accurately and quickly an explosion reaction.

La cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con la presente invención está configurada de manera que la mezcla metálica de disparo rápido 23 en el cartucho interior 7 se enciende mediante el uso de una chispa eléctrica y, por lo tanto, se despieza, y por lo tanto la mezcla metálica de expansión rápida 21 en el cartucho exterior 1 se enciende por la explosión de la mezcla metálica de activación rápida 23, aumentando de esta manera notablemente la tasa de éxito de la reacción de la cápsula de explosión de mezcla metálica utilizando la mezcla metálica de expansión rápida. Además, el número de cartuchos que pueden explotarse simultáneamente aplicando la misma cantidad de energía puede incrementarse al menos diez veces, mejorando de esta manera significativamente la eficiencia del trabajo en el sitio.The metallic mixture explosion capsule according to the present invention is configured in such a way that the rapid-fire metallic mixture 23 in the inner cartridge 7 is ignited by the use of an electric spark and thus ignites, and therefore Therefore the rapidly expanding metal mixture 21 in the outer cartridge 1 is ignited by the explosion of the rapidly expanding metal mixture 23, thereby remarkably increasing the reaction success rate of the metal mixture explosion capsule using the fast expanding metallic mixture. In addition, the number of cartridges that can be simultaneously exploded by applying the same amount of energy can be increased by at least ten times, thus significantly improving the efficiency of on-site work.

[Aplicabilidad industrial][Industry Applicability]

La cápsula de explosión de mezcla metálica de acuerdo con la presente invención es capaz de maximizar los efectos de bajo ruido y baja vibración, que es un requisito de las invenciones convencionales para aplicaciones en el mundo real (ingeniería civil, desarrollo minero, etc.), y de eliminar por completo la tasa de falla de explosión para asegurar así la estabilidad, permitiendo de esta manera una construcción segura, y además, la eficiencia del trabajo puede incrementarse al menos diez veces, generando en última instancia beneficios económicos. The metal mix blasting cap according to the present invention is capable of maximizing low noise and low vibration effects, which is a requirement of conventional inventions for real-world applications (civil engineering, mining development, etc.) , and to completely eliminate the explosion failure rate to ensure stability, thus enabling safe construction, and furthermore, the work efficiency can be increased at least ten times, ultimately generating economic benefits.

Claims

Claims 1. A metal mix blasting cap using a rapidly expanding metal mix, comprising:

an outer cartridge;

an inner cartridge, housed in the outer cartridge;

a rapidly expanding metallic mixture, loaded between the outer cartridge and the inner cartridge and comprising a sodium nitrate powder as an oxidizing agent, a ferric oxide powder as an oxidizing agent, an aluminum powder as a reducing agent, a solid lubricant powder to remove friction in aluminum powder and an inorganic filler powder to fill an air layer between the powders;

a fast-activating metallic mixture, loaded in the inner cartridge and comprising a sodium nitrate powder as an oxidizing agent, a ferric oxide powder as an oxidizing agent, a copper oxide powder as an oxidizing agent, an aluminum powder as an oxidizing agent reducer, and a magnesium powder of higher percentage by weight than aluminum powder as a reducing agent; Y

an electrical spark generation unit, embedded in the rapid-activation metallic mixture.

2. The metal mix bursting capsule according to claim 1, wherein the solid lubricant is zinc stearate.

3. The metallic mixture explosion capsule according to claim 1, wherein the inorganic filler powder is glass bubble.

4. The metallic mixture explosion capsule according to claim 1, wherein the rapid activation metallic mixture comprises from 10% by weight to 27% by weight of the sodium nitrate powder, from 15% to 30% by weight of the ferric oxide powder, from 10% to 28% by weight of the copper oxide powder, from 5% by weight to 14.99% by weight of the aluminum powder and from 15% by weight to 28% by weight of the powder of magnesium are mixed based on the total weight of it.