FI63011C - Foerfarande foer framstaellning av ett ickeknallsensitivt vattenhaltigt gelsuspensionsspraengaemne - Google Patents

Description

1 63011

Menetelmä ei-nalliherkän vesipitoisen geelisuspensiotyyppisen räjähdysaineen valmistamiseksi

Jakamalla erotettu patenttihakemuksesta n:o 760 613

Patentti n:o 61 469 5 Vesipitoisia geeliräjähdysaineita, joiden kemiallinen energia johtuu pääasiallisesti ammoniumnitraatin termisestä hajoamisesta, käytetään laajasti kivien louhinnassa, maankai-vuussa ja malmin louhinnassa pääasiallisesti sen vuoksi, että ne ovat halpoja ja turvallisia käsitellä. Nämä räjähdysaineet sisältävät tavallisesti kalliita suspendoituja kiinteitä polttoaineita ja niitä ei voi räjäyttää nallien avulla, vaan tehokkaan räjäytyksen aikaansaamiseksi tarvitaan huomattavan bristanttisia lisäpanoksia. Tarvitaan sekä halvempia ei-nalli-herkkiä räjähdysaineita, jotka eivät sisällä lainkaan poltto-^5 aineita tai herkistysaineita että myöskin räjähdysaineita, jotka voidaan sijoittaa ja räjäyttää samalla tavalla kuin dynamiitti, mutta jotka ovat halvempia ja vähemmän alttiita satunnaiselle räjähdykselle. Nyt on huomattu, että joukko vesipitoisia geeliräjähdysaineita, jotka pohjautuvat ammoniumnit-2Q raatin suspensioihin, voidaan helposti valmistaa käyttämättä suspendoituja kiinteitä polttoaineita.

Hyytelömäiset vesipitoiset amraoniumnitraattisuspensio-räjähdysaineet ovat tunnettuja. Klima'n et ai. US-patentissa n:o 3 676 236 on esitetty räjähdysainekoostumuksia, jotka on 25 valmistettu vaihtelevista määristä ammoniumnitraattia, natrium-nitraattia, ammoniumperkloraattia, heksametyleenitetramiinia, typpihappoa, hienojakoista kiinteää polttoainetta, hydroksi-substituoitua sakeutusainetta ja verkkoutusainetta. Aikaisemmin tunnetut räjähdysainekoostumukset ovat erityisen käyttökel-3q poisia sijoitettaviksi verraten suuriin, pitkien välimatkojen päässä toisistaan oleviin poranreikiin, jollaisia tavanomaisesti käytetään kovien kivilajien avolouhinnassa. Tämän tyyppiset räjähdysaineet räjäytetään tavanomaisesti nallien ja brisant-tisten lisäräjähdysainepanosten avulla.

Nyt on huomattu, että ei-nalliherkkiä räjähdysaineita voidaan valmistaa käyttämällä samoja aineksia kuin mitä käytettiin aikaisemmin, mutta tarvitsematta sisällyttää niihin hienojakoista kiinteää polttoainetta, huolehtien siitä, että aines- 2 63011 ten määräsuhteet pidetään ahtaissa rajoissa seuraavan menetelmän mukaan: (a) valmistetaan emäliuos, joka sisältää26-36 paino-% vettä, 14-24 paino-% heksametyleenitetramiinia, ammoniumnitraat-tia määrä, joka on 30 paino-%:ista liuoksen kyllästymisen 5 aiheuttavaan määrään asti 5-15 paino-% ammoniumperkloraattia ja niin paljon typpihappoa, että pH saadaan välille 4,0-6,5, ja (b) lisätään 80-175 paino-osaa ammoniumnitraattijauhetta jokaista 100 osaa kohti vaiheessa (a) valmistettua emäliuos-ta, niin että saadun koostumuksen kokonaisvesipitoisuus tulee 10 välille 13-18 paino-% yhdessä riittävän määrän kanssa polysak-karidikumia seoksen sakeuttamiseksi geelisakeuteen.

Edullinen menetelmä emäliuoksen valmistamiseksi edellä esitetyssä vaiheessa (a) on seuraavanlainen:

Sekoitetaan 30-40 paino-%:iin heksametyleenitetramiinin 15 vesiliuosta riittävästi typpihappoa pHsn saamiseksi välille 5,0-5,3 samalla kun saadun seoksen lämpötilaa säädetään, niin että se ei nouse 66°C:n yläpuolelle, vesiliuoksen valmistamiseksi, jonka heksametyleenitetramiinin pitoisuus on 25-35 paino-%, sen jälkeen liuotetaan tiettyyn määrään tätä liuosta riittäväs- 20 ti ammoniumperkloraattia, niin että lopulliseksi konsentraa- tioksi tulee 5,0-6,0 % , riittävästi natriumnitraattia, niin että lopulliseksi konsentraatioksi tulee 8,0-9,0 % sekä riittävästi ammoniumnitraattia, niin että lopulliseksi konsentraatioksi tulee 30-45 %.

25 Tähän emäliuokseen voidaan sen jälkeen sekoittaa edul lisesti hienoksijauhettua ammoniumnitraattijauhetta ja riittävästi sakeutusainetta ei-nalliherkän sellaisen räjähdysaine-geelin muodostamiseksi, johon ammoniumnitraatti on suspendoitu-neena.

30 Menetelmän eri vaiheissa on kriittisiä piirteitä, ja mikäli niistä huomattavasti poiketaan, voi se aiheuttaa epäonnistumisen. Seuraavassa selostetaan kunkin vaiheen kriittisiä piirteitä:

Vaihe (a) 35 Tämän vaiheen alussa tapahtuu eksoterminen reaktio, jos menetellään esimerkkien mukaisesti. Alussa on edullisesti läsnä vain vettä, heksametyleenitetramiinia ja typpihappoa, 3 63011 joten lämpötilaa ja pH-arvoa voidaan hyvin säätää. Lämpötilan ylärajaa tulee tarkasti valvoa sivureaktion aiheuttaman hajoamisen ehkäisemiseksi. Lämpötila pysytetään edullisesti välillä 50-60°C.

Koska ammoniumnitraatin liukeneminen on endoterminen 5 tapahtuma, voidaan tämä suorittaa nopeammin ja sopivammin tuomalla lisää lämpöä höyrykierukan tai muun lämmönvaihtolait-teen kautta. Tämän vaiheen aikana tuodaan edullisesti tarpeeksi lämpöä, niin että lopullinen lämpötila vaiheeseen (b) valmistauduttaessa on 35-50°C.

10 Vaihe (b)

Vaiheessa (a) valmistettu liuos voidaan haluttaessa pitää varastossa ja osa siitä voidaan käyttää emäliuoksena erilaisten räjähdysainetuotteiden valmistamiseksi. On taloudellisempaa ja sopivampaa kuitenkin käyttää tätä liuosta sen 15 tullessa vaiheesta (a) ennen kuin se kylmenee. Tässä vaiheessa käytetyn ammoniumnitraatin tulee olla hienoksijauhettua ja vapaa kokkareista. Polysakkaridikumin ja verkkoutusaineen yhdistelmä tulee valita niistä, joita on saatavana kaupasta ja joilla valmistettu suspensio saadaan geeliyhtymään. Eräät kumit 20 eivät muodosta riittävän lujaa geeliä tämän suspension pH-arvossa (noin 5,8-5,9).

Seuraavissa esimerkeissä valaistaan erilaisten ei-nalli-herkkien tuotteiden valmistusta.

Esimerkki 1 25 Puhtaaseen sekoituslaitteella varustettuun reaktioasti- aan pantiin 8 349 osaa vettä. Tähän lisättiin samalla sekoittaen 4 914 osaa kiinteää heksametyleenitetramiinijauhetta ja sekoittamista jatkettiin liuoksen muodo s tiimi seen asti.

Tähän liuokseen lisättiin 1 988 osaa typpihappoa (69-%:sta: 30 42° Baum€) samalla sekoittaen ja pysyttäen lämpötila välillä noin 45-60°C lämmön kehittymisen ajan jatkaen sekoittamista sen jälkeen, kun reaktio oli täysin lakannut, mitä osoitti pH:n muuttumattomuus ja lämpötilan aleneminen. Tässä vaiheessa mitattiin pH-arvoksi 5,1-5,3 38°C:ssa.

35 Tähän liuokseen lisättiin sen jälkeen 10 602 osaa palloiksi muodostettua ammoniumnitraattia samalla sekoittaen ja kuumentaen reaktoria höyryvaipan avulla. Samalla kun yllä- 4 63011 pidettiin lähes 50°C:n lämpötila, liuotettiin seokseen myös 1 551 osaa ammoniumperkloraattia ja 2 586 osaa natriumnitraattia. Valmiin liuoksen ominaisuudet, määritettynä useasta, edellä kuvatulla tavalla valmistetusta erästä, olivat seuraavat: pH 5,8-5,9 5 3 ominaispaino 1,34-1,35 g/cm

kiteytyslämpötila -4°C

Edellä kuvattua liuosta käytettiin sen jälkeen neste-faasina seuraavassa selostetun hyydytetyn suspension muodostamiseen 38-49°C:n lämpötilassa.

^ Sekoitusastiaan pantiin 1 960 osaa hienoksijauhettua ammoniumnitraattia ja sitten lisättiin riittävä määrä edellä kuvattua nestettä samalla sekoittaen tasa-aineisen ja kokka-reettoman lietteen muodostamiseksi. Loput edellä kuvatun nesteen 2 000 osan suuruisesta kokonaismäärästä lisättiin ja ^ sen jälkeen samalla sekoittaen yhdessä 40 osan kanssa guar-kumia ja verkkoutusainetta, jotka lisättiin imurien kautta sellaisella nopeudella, että sekoittuminen tapahtui perusteellisesti eikä kokkareita muodostunut. Sakeutuneen suspension annettiin saavuttaa geelikonsistenssi, mihin kului aikaa noin 20 8-10 minuuttia guar-kumin lisäyksen päättymisestä. Tuote käsitti 4 000 paino-osaa ei-nalliherkkää vesipitoista geeli-suspen- 3 siotyyppistä räjähdysainetta, jonka tiheys oli 1,20-1,25 g/an ja pH oli 5,9-6,2. Eri komponenttien %-määrät valmiissa seoksessa olivat (yhden desimaalin tarkkuudella) seuraavat: 25

Ainekset paino-% vettä 14,9 typpihappoa 100 %:iseksi laskettuna) 2,3 heksametyleenitetramiinia 8,2 ammoniumnitraattia liuoksessa 17,7 30 ammoniumperkloraattia 2,6 natriumnitraattia 4,3 ammoniumnitraattia (jauhettua) 49,0

Guar-kumia (NGL 4 779, New, FP) (Stein-Hall) yhdessä verkkoutusaine x RO:n (x = kaliumpyroantimoniitti) (Stein-Hall) kanssa 1,0 paino-% 5 6301 1 1 '

Esimerkki 2

Vaiheessa (a) valmistettiin liuos samoin kuin esimerkissä 1 seuraavista raaka-aineista: paino-% heksametyleenitetramiinia 15,3 5 vettä 30,6 typpihappoa 6,5 ammoniumperkloraattia 5,1 natriumnitraattia 8,5 ammoniumnitraattia 34,0 100,0 paino-% 58,8 osaan saatua liuosta lisättiin 36,3 osaa hienoksijauhettua ammoniumnitraattia ja 0,9 osaa guar-kumia yhdessä verkkoutusaineen (Stein-Hall NGL4 779 New, FF yhdessä verkkou-tusaineen RO kanssa) samalla perusteellisesti sekoittaen.

^5 Saatiin ei-nalliherkkä vesipitoinen geelin muodossa oleva räjähdysaine, jonka varastointikestävyys oli erittäin hyvä.

20 25 30 35

Claims (2)

6301 1

1. Menetelmä ei-nalliherkän vesipitoisen geelisuspen-sioräjähdysaineen valmistamiseksi, mikä ei sisällä lainkaan suspendoitua kiinteää polttoainetta, tunnettu siitä, 5 että (a) valmistetaan emäliuos, joka sisältää 26-36 paino-% vettä, 14-24 paino-% heksametyleenitetramiinia, ammoniumnitraat-tia määrän, joka on 30 paino-%:n suuruisen määrän ja liuoksen kyllästämiseen tarvittavan määrän välillä, 8-9 paino-% natrium- 10 nitraattia, 5-15 paino-% ammoniumperkloraattia ja riittävästi typpihappoa pH-arvon saamiseksi välille 4,0-6,5, ja (b) lisätään 80-175 osaa ammoniumnitraattijauhetta jokaiseen 100 osan suuruiseen erään vaiheessa (a) valmistettua emä-liuosta saadun seoksen kokonaisvesipitoisuuden saattamiseksi 15 välille 13-18 paino-% sekä sellainen määrä polysakkaridikumia ja verkkoutusainetta, että seos sakeutuu geelikonsistenssiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä valmistettu ei-nalliherkkä vesipitoinen geelisuspensioräjähdysaine, tunnettu siitä, että se sisältää 8,2 % heksametyleenitet- 20 ramiinia, 2,3 % typpihappoa, 66,7 %ammoniumnitraattia, 4,3 % natriumnitraattia,2,6 %ammoniumperkloraattia, 1 % guarkumia ja verkkoutusainetta sekä vettä. 25 30 35