FI76065C - Vatten-olje- emulsionspraengaemneskomposition och foerfarande foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

1 76065

Vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseos ja sen valmistus

Keksintö koskee vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaine-seosta, jossa on epäyhtenäinen vesifaasi ja yhtenäinen ve-5 den kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi ja erityisesti vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseosta, jossa on jäteöljyä yhtenäisenä faasina, ja menetelmiä sen valmistamiseksi .

Emulsioräjähdysaineseokset ovat olleet laajalti hy-10 väksyttyjä räjähdysaineteollisuudessa johtuen niiden erinomaisista räjähtämisominaisuuksista ja helposta käsittelystä. Nykyisin teollisuudessa yleisessä käytännössä olevista emulsioräjähdysaineseoksista ensimmäisen kuvauksen esitti Bluhm US-patenttijulkaisussa 3 447 978, ja ne koos-15 tuvat kolmesta oleellisesta komponentista: a) epäyhtenäisestä vesifaasista, joka sisältää erillisinä pieninä pisaroina epäorgaanista happea luovuttavien suolojen vesi-liuosta; b) yhtenäisestä veden kanssa sekoittumattomasta orgaanisesta faasista, johon pienet pisarat ovat kauttaal-20 taan dispergoituneina; ja c) emulgaattorista, joka muodostaa emulsion, jossa hapettavan suolan liuoksen pienet pisarat ovat kauttaltaan jakautuneina yhtenäiseen orgaaniseen faasiin.

Emulsioräjähdysaineseoksissa yhtenäisenä, veden 25 kanssa sekoittumattomana orgaanisena faasina, tai polttoaineena, voidaan käyttää hyvin monenlaisia öljyjä. Alalla ollaan kuitenkin hyvin tietoisia siitä, että parhaat tulokset herkkyyden ja varastointistabilisuuden kannalta saavutetaan valmistettaessa sellaisia seoksia käyttäen puh-30 distettua paraffiiniöljyä.

US-patenttijulkaisuissa 4 111 727 ja 4 181 546 kuvataan emulsioräjähdysaineseoksia, joissa käytetään regeneroituja moottorien voiteluöljyjä, ts. käytettyjä moottorien voiteluöljyjä, joille regenerointiprosessien avulla 35 on palautettu alkuperäiset Ö1jyominaisuudet.

Nyt on yllättäen keksitty, että käyttämällä jäteöljyä, ts. käytettyä moottorin voiteluöljyä yhtenäisenä veden kanssa sekoittumattomana orgaanisena faasina vesi- 2 76065 Ö1jyssä-emulsioräjähdyaineseoksissa, saadaan emulsioita, joiden herkkyys on suurempi kuin tavanomaisten vesi-öljys-sä-emulsioräjähdysaineseosten herkkyys.

Keksinnön mukaiselle vesi-öljyssä-emulsioräjähdys-5 aineseokselle on tunnusomaista, että sen muodostavat epäyhtenäinen vesifaasi, jossa on ainakin yhtä happea luovuttavaa suolaa, yhtenäinen veden kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi, jossa on jäteöljyä, ja emulgaattori.

Sopivia happea luovuttavia suoloja ovat alkalime-10 talli-, maa-alkalimetalli- ja ammoniumnitraatit, -kloraa-tit ja -perkloraatit, ja niiden seokset. Edullisia happea luovuttavia suoloja ovat ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja kalsiumnitraatti.

Tyypillinen tämän keksinnön seosten sisältämä hap-15 pea luovuttavan suolakomponentin määrä on 60 - 95 %, ja edullisesti 70 - 90 paino-% koko seoksen määrästä. Seoksissa, joissa happea luovuttava suola on ammoniumnitraa-tin ja natriumnitraatin seos, tämä seos sisältää edullisesti 5-40 osaa natriumnitraattia kutakin 100 osaa koh-20 den ammoniumnitraattia. Sen vuoksi edullisissa keksinnön mukaisissa seoksissa happea luovuttava suola-komponentti sisältää 70 - 90 paino-% (koko seoksesta) ammoniumnitraattia tai seosta, jossa on 5 - 30 paino-% (koko seoksesta) natriumnitraattia ja 40 - 85 paino-% (koko seoksesta) am-25 moniumnitraattia.

Tämän keksinnön mukaisia seoksia valmistettaessa edullisesti koko happea luovuttava suolamäärä on vesi-liuoksessa. Tyypillinen tämän keksinnön mukaisissa seoksissa käytettävä vesimäärä on rajoissa 2-30 paino-% ko-30 ko seoksen määrästä. Edullisesti käytettävä määrä on 5 - 25 %, ja edullisimmin 10 - 20 paino-% koko seoksen määrästä.

Tämän keksinnön mukaisen seoksen veden kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi sisältää jäteöljyä yhtenäi-35 senä "Ö1jy"-faasina vesi-öljyssä-emulsiossa ja se sisäl tää polttoainetta. Termiä "jäteöljy" käytetään tässä tarkoittamaan käytettyä moottorien voiteluöljyä. Valinnaisesti jäteöljy voi olla seoksena muiden veden kanssa sekoit- 11 3 76065 tumattomien orgaanisten polttoaineiden, kuten polttoöljyn, dieselmoottoriöljyn, öljytisleen, paloöljyn, naftan, vahojen, paraffiiniöljyjen, bentseenin, tolueenin, ksylee-nien, bitumiaineiden, polymeeristen öljyjen, kuten pieni-5 molekyylipainoisten olefiini-polymeerien, luuöljyjen, ka-laöljyjen ja muiden mineraali-, hiilivety- tai rasvaöljyjen, ja niiden seosten kanssa.

Alan asiantuntijoille ovat ilmeisen selviä merkittävät taloudelliset ja ympäristöystävälliset edut, joita 10 saavutetaan käytettäessä jäteöljyä yhtenäisenä öljyfaasi-na vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseoksissa. Yleensä jäteöljyä pidetään jätteenä, jota on vaikea hävittää ympäristön kannalta hyväksyttävällä tavalla ja sen vuoksi se on helposti saatavissa ja halpaa. Lisäksi jäteöljyn käy-15 töstä ei ole etua vain taloudellisista ja ympäristöystävällisistä syistä, vaan - täysin yllättäen - jäteöljy antaa mahdollisuuden räjähdysaineseoksen valmistamiseksi, jolla on merkittävästi aikaisempaa parempi herkkyys ja va-rastointistabilisuus. Sen vuoksi tämän keksinnön mukaisen 20 seoksen veden kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi sisältää edullisesti ainakin 20 paino-% jäteöljyä.

Tyypillinen tämän keksinnön mukaisen emulsioräjäh-dysaineseoksen sisältämä orgaanisen polttoaineen tai yhtenäisen faasin määrä on 2 - 15 paino-%, edullisesti 5-10 25 paino-% koko seoksen määrästä.

Keksinnön mukaisen seoksen emulgaattori-komponent-ti voidaan valita hyvin monenlaisista emulgointiaineista, jotka ovat alalla tunnettuja valmistettaessa vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseoksia. Esimerkkejä sellaisista emul-30 gaattoreista ovat alkoholialkosylaatit, fenolialkoksylaa-tit, poly(oksialkyleeni)glykolit, poly(oksialkyleeni)ras-vahappoesterit, amiinialkoksylaatit, sorbitolin ja glyserolin rasvahappoesterit, rasvahapposuolat, sorbitaanies-terit, poly(oksialkyleeni)sorbitaaniesterit, rasva-amiini-35 alkoksylaatit, poly(oksialkyleeni)glykolieetterit, rasva- happoamidi-alkoksylaatit, rasva-amiinit, kvaternääriset amiinit, alkyylioksatsoliinit, alkenyylioksatsoliinit, imidatsoliinit, alkyylisulfonaatit, alkyyliaryylisulfonaa- 4 76065 tit, alkyylisulfosukkinaatit, alkyylifosfaatti, alkenyyli-fosfaatti, fosfaattiesterit, lesitiini, poly(oksialkylee-ni)glykolien ja poly(12-hydroksisteariinihapon) sekapoly-meerit, ja niiden seokset. Edullisten emulgointiaineiden 5 joukossa ovat 2-alkyyli- ja 2-alkenyyli-4,4'-bis(hydroksi- metyyli)oksatsoliinit, sorbitolin rasvahappoesterit, lesitiini, poly(oksialkyleeni)glykolien ja poly(12-hydroksisteariinihapon) sekapolymeerit, ja niiden seokset, ja erityisesti sorbitaani-mono-oleaatti, sorbitaani-seksvioleaat-10 ti, 2-oleyyli-4,4'-bis(hydroksimetyyli)oksatsoliini, sor-bitaaniseksvioleaatin, lesitiinin ja poly(oksialkyleeni)-glykolin ja poly(12-hydroksisteariinihapon) sekapolymee-rin seos, ja niiden seokset.

Tyypillinen tämän keksinnön mukaisen seoksen 15 emulgaattori-komponentin määrä on enintään 5 paino-% koko seoksen määrästä. Suurempia emulgaattorimääriä voidaan käyttää ja ne voivat toimia seoksen lisäpolttoaineena, mutta yleensä emulgaattoria ei tarvitse lisätä enempää kuin 5 paino-% halutun vaikutuksen aikaansaamiseksi. Eräs 20 tämän keksinnön mukaisten seosten eduista on se, että pysyviä emulsioita voidaan muodostaa käyttämällä suhteellisen pieniä määriä emulgaattoria ja taloudellisuuden kannalta emulgaattorin määrä on suositeltavaa pitää pienim-pänä sellaisena määränä, joka on välttämätöntä halutun 25 vaikutuksen saamiseksi. Edullinen käytettävän emulgaattorin määrä on rajoissa 0,1 - 2,0 paino-% koko seoksen määrästä.

Tämän keksinnön mukaiset emulsioräjähdysaineseok-set sisältävät edullisesti tiheyttä pienentävää ainetta 30 niiden tiheyden alentamiseksi ja niiden herkkyyden lisäämiseksi. Aine voidaan sekoittaa keksinnön mukaisiin seoksiin hienoina kaasukuplina, jotka ovat dispergoituneet läpikotaisin seokseen; onttoina osasina, joita nimitetään usein mikropallosiksi; huokoisina osasina, tai niiden 35 seoksina. Hienojen kaasukuplien epäyhtenäinen faasi voidaan sekoittaa keksinnön mukaisiin seoksiin sekoittamalla mekaanisesti, ruiskuttamalla tai johtamalla kaasua seoksen läpi, tai kehittämällä kaasua in situ kemiallisin kei-

II

5 76065 noin. Sopivia aineita kaasukuplien kehittämiseksi in situ ovat peroksidit, kuten esimerkiksi vetyperoksidi; nitriitit, kuten esimerkiksi natriumnitriitti; nitrosoamiinit, kuten esimerkiksi N,N'-dinitrosopentametyleeni-tetramiini; 5 alkalimetalliboorihydridit, kuten esimerkiksi antriumboo-rihydridi, ja karbonaatit, kuten natriumkarbonaatti. Edullisia kemikaaleja kaasukuplien kehittämiseksi in situ ovat typpihapoke ja sen suolat, jotka hajaantuvat happamissa pH-olosuhteissa muodostaen kaasukuplia. Nitriitti-kaasun-10 muodostusaineen hajaantumisen juoduttamiseksi voidaan käyttää tioureaa. Esimerkkejä sopivista ontoista osasista ovat pienet ontot mikropalloset, jotka on valmistettu lasista ja hartsimaisista aineista, kuten fenoliformaldehydistä ja ureaformaldehydistä. Esimerkkejä sopivista huokoisista 15 aineista ovat paisutetut mineraalit, kuten perliitti.

Veteen sekoittumattoman orgaanisen polttoainefaa-sin lisäksi keksinnön mukaisiin seoksiin voidaan sekoittaa haluttaessa muita valinnaisia polttoainemateriaaleja, joista seuraavassa käytetään nimitystä "sekundääriset 20 polttoaineet". Esimerkkejä tällaisista sekundäärisistä polttoaineista ovat hienojakoiset kiinteät aineet ja veden kanssa sekoittuvat orgaaniset nesteet, joita voidaan käyttää korvaamaan osa happea luovuttavien suolojen liuottamiseen tarkoitetusta vedestä tai happea luovuttavien 25 suolojen vesipitoisen liuottimen laimentamiseen. Esimerkkejä kiinteistä sekundäärisistä polttoaineista ovat hienojakoiset aineet, kuten rikki, alumiini, ja hiilipitoiset aineet, kuten gilsoniitti, hienoksi jauhettu koksi tai puuhiili, hiilimusta, hartsihapot, kuten abietiinihappo, 30 sokerit, kuten glukoosi tai dekstroosi, ja muut kasvituotteet, kuten tärkkelys, pähkinäjauhe, jyväjauhe ja puuhio-ke. Esimerkkejä veden kanssa sekoittuvista orgaanisista nesteistä ovat alkoholit, kuten metanoli, glykolit, kuten etyleeniglykoli, amidit, kuten formamidi, ja amiinit, ku-35 ten metyyliamiini.

Tyypillinen keksinnön mukaisten seosten valinnaisen sekundäärisen polttoaine-komponentin määrä on 0 - 30 paino-% seoksen kokonaismäärästä.

6 76065 Tämän keksinnön mukaisten seosten happibalanssi ei ole kriittisen ahtaissa rajoissa; parhaan tehon saamiseksi seoksista niiden edullinen happibalanssi on rajoissa +0,5 % ... -1,5 %. Kuitenkin voidaan valmistaa tyydyt-5 tävän tehon omaavia seoksia, joiden happibalanssi on hyvin negatiivinen.

Keksinnön mukaisten emulsioräjähdysaineseosten, jotka sisältävät jäteöljyä ainoana yhtenäisen orgaanisen faasin tai polttoaineen komponenttina, viskositeetti on 10 yllättävän suuri verrattuna aikaisemmin tunnettuihin seoksiin, jotka on valmistettu polttoaineista, jotka ovat nestemäisiä ympäristön lämpötiloissa. Keksinnön mukaisten seosten tämä ominaisuus voi olla eduksi valmistettaessa viskoosisia vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseoksia käy-15 tettäviksi pystyonteloissa, joissa tarvitaan viskoosisia tai geelautuneita seoksia, jotta voitaisiin estää räjäh-dysaineseoksen valuminen ontelosta.

Viskoosisia vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseok-sia voidaan valmistaa aikaisemmin tunnetulla tavalla se-20 koitamalla yhtenäiseen orgaaniseen faasiin polttoaineita, kuten vahoja, jotka ovat kiinteitä ympäristön lämpötiloissa. Sellaisten seosten valmistamiseksi yhtenäinen orgaaninen faasi on kuitenkin kuumennettava vahan sulamispisteen yläpuolella olevaan lämpötilaan. Sitävastoin jäteöljyn ol-25 lessa nestemäinen ympäristön lämpötiloissa, keksinnön mukaisia viskoosisia vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseoksia voidaan valmistaa tarvitsematta kuumentaa yhtenäistä orgaanista faasia ennen emulgointia, mikä on selvä etu itse paikalla tapahtuvassa suurien emulsioräjähdysaineseosten 30 valmistuksessa.

Vaikkakaan ei ole välttämätöntä, eikä suositeltavaa, sekoittaa sakeutinta ja/tai ristikytkentäaineita keksinnön mukaisiin emulsioräjähdysaineseoksiin, haluttaessa keksinnön mukaisten seosten vesifaasi voi sisältää yhtä 35 tai useampaa valinnaista sakeutinta, jotka voivat valinnaisesti olla ristikytkettyjä. Sakeuttimina, silloin kun niitä keksinnön mukaisissa seoksissa käytetään, ovat sopivat polymeeriset aineet, erityisesti hartsimaiset aineet,

II

76065 joista tyypillisiä ovat galaktomannaani-hartsit, kuten valeakaasiapapuhartsi tai guar-hartsi tai sen johdannaiset, kuten hydroksipropyyli-guar-hartsi. Muita käyttökelpoisia joskin vähemmän suositeltavia hartseja ovat niin-5 sanotut biopolymeerihartsit, kuten heteropolysakkaridit, jotka on valmistettu muuntamalla hiilihydraatti-ainesta mikrobien kanssa käyttäen, esimerkiksi käsittelemällä glukoosia Xanthomonas-suvun kasvipatogeenin, tyypillisesti Xanthomonas campestris1 in kanssa. Muita käyttökelpoi-10 siä sakeuttimia ovat synteettiset polymeeriset aineet, jotka on saatu, ainakin osittain, akryyliamidi-monomeeris-tä.

Tyypillinen keksinnön mukaisten seosten valinnaisen sakeutuskomponentin määrä on 0 - 2 paino-% koko seoksen 15 määrästä.

Kuten edellä on mainittu, keksinnön mukaisissa seoksissa käytettäessä voi sakeutin olla valinnaisesti ristikytketty. Tähän tarkoitukseen on edullista käyttää tavanomaisia ristikytkentäaineita, kuten sinkkikromaattia 20 tai dikromaattia, joko erillisenä yksikkönä tai osana tavallisesti redoksi-systeemistä, kuten esimerkiksi kalium-kromaatin ja kaliumantimonitartraatin seosta.

Tyypillinen keksinnön mukaisten seosten valinnaisen ristikytkentä-aineosan määrä on 0 - 5 %, edullisesti 25 0-0,1 paino-% koko seoksen määrästä.

Tämän keksinnön mukaisten emulsioräjähdysaineseos-ten pH ei ole kriittisen ahtaissa rajoissa. Yleensä kuitenkin pH on välillä 0-8, edullisesti välillä 1-5.

Keksinnön mukaisia emulsioräjähdysaineseoksia voi-30 daan valmistaa useilla menetelmillä. Keksinnön mukaisesti niitä valmistetaan siten, että a) happea luovuttavat suolat liuotetaan veteen lämpötilassa, joka on suolan vesiliuoksen pehmenemispisteen yläpuolella; 35 b) suolan vesiliuos, veden kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi ja emulgaattori yhdistetään sekoittamalla nopeasti siten, että muodostuu vesi-Öljyssä-emulsio; 76065 c) sekoitetaan kunnes emulsio on tasainen; ja d) emulsioon sekoitetaan valinnaisesti kaikki kiinteät aineosat ja/tai tiheyttä pienentävät aineet.

Keksintöä valaistaan seuraavin esimerkein, jois-5 sa kaikki osat ja prosentit on ilmaistu painoina, ellei toisin ole erikseen mainittu.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki kuvaa keksinnön mukaisen vesi-öljy ssä-emulsioräjähdysaineseoksen valmistusta.

10 Seos, jossa oli ammoniumnitraattia (2512,8 osaa), natriumnitraattia (740 osaa) ja vettä (443,2 osaa), lämmitettiin vesiliuoksen saamiseksi sekoittaen 90°C:n lämpötilaan. Kuuma vesiliuos lisättiin nopeasti sekoittaen liuokseen, jossa oli 2-oleyyli-4,41-bis(hydroksimetyyli)-15 oksatsoliinia (40 osaa) jäteöljyssä (204 osaa). Sekoittamista jatkettiin kunnes oli saatu tasainen emulsio. Emulsioon lisättiin lasisia pieniä pallosia (100 g) ja sekoitettiin läpikotaisin. Seos pakattiin 25 mm:n läpimittaisiin vahattuihin paperipatruunoihin ja annettiin jäähtyä. 20 Edellä selostetulla tavalla valmistetun emulsio- 3 räjähdyaineseoksen tiheys oli 1,13 g/cm ja keskimääräinen vesifaasipisaroiden koko rajoissa 1-4 mikronia.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki kuvaa keksinnön mukaisten räjähdys-25 aineseosten aikaisempaa parempaa räjähdysherkkyyttä.

Esimerkissä 1 selostetulla tavalla valmistettujen räjähdysaineseosten räjähdysherkkyyttä kokeiltiin suorittamalla räjäytys koekammiossa 8°C:n lämpötilassa. Vertailua varten valmistettiin räjähdysaineseoksia käyttämällä 30 öljyfaasina paraffiiniöljyä ja noudattamalla samaa esimerkissä 1 selostettua menetelmää, ja niitä varastoitiin ja ne koeräjäytettiin samoissa olosuhteissa kuin keksinnön mukainen räjähdysaineseos.

Tulokset on esitetty yksityiskohtaisesti taulukos- 35 sa I.

Il 9 76065

Taulukko I

Seos __Nalli n;o__ __6__3__2__1 5 Esimerkki 1 räjähti räjähti räjähti räjähti

Esimerkki 1 - räjähti räjähti

Vertailuseos räjähti räjähti ei rä jähtänyt

Vertailuseos - ei rä- 10_____jähtänyt__

Tulokset osoittavat, että keksinnön mukainen rä-jähdysaineseos räjähtää luotettavasti nallilla n:o 1 (0,2 g ASA-nalliseos), kun taas aikaisemmin tunnettu ta-15 vallinen seos ei räjähtänyt nalleilla n:o 1 ja n:o 2 (0,4 g ASA:ta), ja räjähti ainoastaan nallilla n:o 3 (0,6 g ASA:ta).

Keksinnön mukaisella seoksella ja vertailuseoksel-la oli sama räjähdysnopeus Dautrich-levyjä käyttäen mitat-20 tuna.

Esimerkit 3-6

Muutamien keksinnön mukaisten seosten valmistamiseen käytettiin seuraavaa yleismenetelmää.

Hapettavan suolan vesiliuosta valmistettiin liuot-25 tamalla hapettava suola (hapettavat suolat) veteen 90°C:n lämpötilassa. Kuuma hapettavan suolan vesiliuos lisättiin kuumaan yhtenäiseen faasiin, joka sisälsi öljyä tai polttoainetta ja emulgaattoria, sekoittamalla suunnilleen nopeudella 200 kierr./min sekoittimessa Hobart Mixer Model 30 120A (kauppanimi). Emulsiota parannettiin sekoittamalla edelleen 5 min suunnilleen nopeudella 350 kierr./min, ja sen jälkeen lisättiin lasisia mikropallosia tai kaasua kehittävää ainetta, joka sekoitettiin läpikotaisin emulsioon. Seosnäytteitä juoksutettiin koetarkoituksia varten 85 mm:n 35 läpimittaisiin vahattuihin pahviputkiin, ja annettiin jäähtyä ympäristön lämpötilaan.

Taulukossa II yksityiskohtaisesti esitetyt seokset valmistettiin noudattamalla tätä menetelmää.

10 76065

Taulukko II

Aineosat Esimerkki n:o (paino-osina)__3__4__5__6_ 5 Ammoniumnitraatti 9192 12117 9192 12117

Natriumnitraatti 3104 2946 3104 2946

Vesi 2739 2739 2739 2739 Jäteöljy 442 442 442 442^

Emulgaattori 4848 ^a 11248^a 10 Tiheyden vähentäjä 15^ 15^ 15^ 15^ a - sorbitaanimono-oleaatti b - natriumnitriitti-vesi-liuos (2:1) c - sorbitaaniseksvioleaatin (48 osaa), soijalesitiinin 15 (48 osaa) ja poly(12-hydroksisteariinihapon) ja poly- etyleeniglykolin ABA-blokkisekapolymeerin (16 osaa) seos d - jäteöljyn (332 osaa) ja öljytisleen (110 osaa) seos 20 Esimerkki 7 Tämä esimerkki esittää keksinnön mukaisten räjäh-dysaineseosten aikaisempaa parempaa varastointistabili-suutta.

Varastointistabilisuutensa arvioimiseksi esimer-25 keissä 3, 4, 5 ja 6 selostetulla tavalla valmistettuja keksinnön mukaisten räjähdysaineseosten näyte-eriä koes-tettiin räjäytyksin käyttämällä 30 g "Anzomex" A-nalleja ("Anzomex" on kauppanimi ja "Anzomex" A sisältää penta-erytritoli-tetranitraatin ja trinitrotolueenin seosta 30 60:40) tuoreina ja varastoinnin jälkeen.

Vertailua varten valmistettiin räjähdysaineseoksia (ei keksinnön mukaisia) noudattamalla edellä esimerkkien 3 ja 4 osalta selostettuja menetelmiä, korvaamalla kuitenkin noissa esimerkeissä käytetty jäteöljy Ö1jytisleellä.

35 Mukavuusssyistä näistä vertailuesimerkeistä käytetään vastaavasti nimityksiä vertailuseos 3 ja vertailuseos 4. Va-rastointistabilisuuden arvioimiseksi näiden vertailuesi-merkkien mukaisten räjähdysaineseosten näyte-eriä räjäy-

II

11 76065 tettiin samoissa olosuhteissa kuin keksinnön mukaisia rä-jähdysaineseoksia.

Tulokset on esitetty yksityiskohtaisesti taulukossa III.

5

Taulukko III

Seos Tulos räjäytyksestä varastointiajan ol- 3 (tiheys g/cm ) tua (päiviä) (kuplaenergia, MJ/kg)_ 10__0__2 14__30 45

Esimerkki 3 FD - - FD

(1,18) (1,73) - - (1,77)

Esimerkki 4 FD - - FD - (1,04) (1,83) - - (1,83)

15 Esimerkki 5 FD - FD

(1.10) (1,83) - (1,82)

Esimerkki 6 FD - FD - FD

(1,06) (1,69) - (1,72)

Vertailuseos 3 - PD - - 20 (1,14) - - - -

Vertailuseos 4 FD - ND - - (1.10) (1,54) - - FD - räjähdys täydellinen PD - räjähdys osittainen 25 ND - ei räjähdystä - ei koestettu

Esimerkki 8 Tämä esimerkki valaisee keksinnön mukaisen vesi-30 Ö1jyssä-emulsioräjähdysaineseoksen valmistusta.

Seos, jossa oli ammoniumnitraattia (2648 osaa), natriumnitraattia (529 osaa) ja vettä (448 osaa), lämmitettiin sekoittaen 90°C:n lämpötilaan, jolloin saatiin vesiliuosta. Kuuma vesiliuos lisättiin sekoittaen Hobart-35 Mixer-sekoittimen nopeudella 2 kuumaan liuokseen, jossa 12 76065 oli jäteöljyä (36 osaa), paraffiinivahaa (77 osaa), mik-rokiteistä vahaa (76 osaa) ja sorbitaanimono-oleaattia (54 osaa). 2 minuutin sekoittamisen jälkeen nopeudella 2 emulsiota parannettiin sekoittamalla edelleen 5 min se-5 koittimen nopeudella 3. Emulsioon lisättiin C15/250-luo-kan lasisia mikropallosia (132 osaa), jotka sekoitettiin siihen läpikotaisin. Seosnäytteitä pakattiin 25 mm:n läpimittaisiin vahattuihin paperihylsyihin ja annettiin jäähtyä.

10 Esimerkki 9 Tämä esimerkki osoittaa keksinnön mukaisten rä-jähdysaineseosten aikaisempaa paremman herkkyyden ja va-rastointistabilisuuden.

Esimerkissä 8 selostetulla tavalla valmistetun 15 räjähdysaineseoksen räjähdysherkkyys koestettiin räjäyttämällä tuore näyte koekammiossa 9°C:n lämpötilassa ja räjäyttämällä samoissa olosuhteissa näyte, jota oli varastoitu 35°C:n lämpötilassa 3 kk ajan kiihdytetyissä varastointiolosuhteissa.

20 Vertailua varten valmistettiin räjähdysaineseos (ei keksinnön mukainen) noudattamalla samaa menetelmää, joka on selostettu esimerkissä 8, korvaamalla kuitenkin esimerkissä käytetty jäteöljy paraffiiniöljyllä. Mukavuussyistä tästä vertailuesimerkistä käytetään nimitystä ver- 25 tailuseos 8. Varastoinnin jälkeisen räjähdysherkkyyden arvioimiseksi tämän vertailuesimerkin räjähdysaineseoksen näyte-eriä vaarstoitiin ja räjäytettiin samoissa olosuhteissa kuin esimerkin 8 mukaisen räjähdysaineseoksen näyte-erät.

30 Tulokset on esitetty yksityiskohtaisesti taulu kossa IV.

Il 13 76065

Taulukko IV

Seos Tulos räjäytyksestä nallilla n:o tiheys (räjähdyksen nopeus, km/s) 5 (q/cm3)__8__6__2_

Esimerkki 8 (1,07) räjähti tuore räjähti räjähti (4,5) varastoinnin 10 jälkeen räjähti räjähti (4,4)

Vertailuseos 8 (1,08) ei räjäh- tuore räjähti räjähti tänyt 15 (4,4) varastoinnin jälkeen räjähti ei räjähtä- ei räjäh- (4,4) nyt tänyt 20

Tulokset osoittavat, että keksinnön mukainen rä-jähdysaineseos räjähtää luotettavasti nallilla 6 senkin jälkeen, kun sitä on varastoitu kiihdytetyissä varastointiolosuhteissa 35°C:ssa 3 kk, kun taas vertailuseos rä-25 jähtää luotettavasti vasta nallilla n:o 8 samoissa kiihdytetyissä olosuhteissa tapahtuneen varastoinnin jälkeen.

Esimerkit 10 - 12 Nämä esimerkit esittävät keksinnön mukaisten vesi-Ö1jyssä-emulsioräjähdysaineseosten valmistusta, joiden 30 viskositeettialue on avara.

Keksinnön mukaisia räjähdysaineseoksia valmistettiin noudattamalla esimerkissä 5 selostettua menetelmää, korvaamalla kuitenkin tuossa esimerkissä käytetty jäteöljy jäteöljyn ja öljytisleen seoksilla.

35 Vertailua varten valmistettiin kaksi räjähdysai- neseosta (ei keksinnön mukaisia) noudattamalla esimerkissä 5 selostettua menetelmää, korvaamalla kuitenkin tuossa esimerkissä käytetty jäteöljy paraffiiniöljyllä ja 14 76065 Ö1jytisleellä. Mukavuussyistä näistä vertailuesimerkeis-tä käytetään vastaavasti nimityksiä vertailuseos 9 ja vertailuseos 10.

Edellä mainittujen seosten viskositeetit määri-5 tettiin 65°C:ssa käyttäen Brookfield Viscometer- (kaup panimi) viskosimetriä, ja ne on ilmoitettu taulukossa V.

Taulukko V

10 „ öljy Viskositeetti

Seos __(paino-osia)__(sentipoisea)

Esimerkki 5 Jäteöljy (442) 164 x 10^

Esimerkki 10 Jäteöljy (332) öljytisle ( 110) 76 x 105 15 Esimerkki 11 Jäteöljy (221) öljytisle (221) 56 x 10^

Esimerkki 12 Jäteöljy (110) öljytisle (332) 44 x 105

Vertailuseos 9 Paraffiini (442) 60 x 10^ 20 Vertailuseos 10 öljytisle (442) 28 x 10^

Esimerkit 13 ja 14 Nämä esimerkit kuvaavat keksinnön mukaisten ve-25 si-öljyssä-emulsioräjähdysaineseosten valmistusta, jois sa emulgaattorin määrät ovat hyvin vähäiset.

Toistettiin esimerkkien 3-6 osalta selostettu menetelmä käyttäen ammoniumnitraattia (3360 osaa), natriumnitraattia (1140 osaa), vettä (1000 osaa), jäteöljyä 30 (410 osaa) ja emulgaattoria eri konsentraatioin.

Vertailua varten valmistettiin räjähdysaineseos (ei keksinnön mukainen) noudattamalla samaa menetelmää, korvaamalla kuitenkin jäteöljy polttoöljyllä. Mukavuussyistä tästä vertailuesimerkistä käytetään nimitystä 35 vertailuseos 14.

Edellä mainittujen seosten viskositeetit määritettiin 65°C:ssa käyttäen Brookfield Viscometer-viskosi-metriä, ja ne on ilmoitettu taulukossa VI, yksityiskohtien emulgaattoripitoisuus ja emulsiostabilisuus kera.

Il 15 76065

Taulukko VI

Emulgaattori- Viskosi- Emulsion

Seos konsentraa- teetti stabilisuus 5 tio (paino-%) sentipoi- (7 pv:n ku- ___sea__luttua)_

Esimerkki 13 1,9 120 x 10~* erittäin hyvä

Esimerkki 14 0,5 112 x 10^ erittäin 10 hyvä

Vertailuseos 14 0,5 164 x 10^ katkesi 3 vrk kuluttua 15 Esimerkki 15 Tämä esimerkki kuvaa keksinnön mukaisen vesi-Ö1jyssä-emulsioräjähdysaineseoksen jatkuvaa valmistusta käyttäen hydraulisesti toimivaa neulamyllyä.

Hapettimen vesiliuosta, jossa oli ammoniumnit-20 raattia (7577 osaa), natriumnitraattia (494 osaa) ja vettä (1832 osaa) 80°C:n lämpötilassa, sekoitettiin kylmän öljyfaasin kanssa, jossa oli jäteöljyä (402 osaa), öljytislettä (134 osaa) ja sorbitaanimono-oleaattia (96 osaa), neulamyllyssä, jonka kierrosnopeus oli 450 25 kierr./min. Neulamyllystä otettu emulsio syötettiin se- koittimeen ja sekoitettiin niin suuren määrän kanssa nat-riumnitriitin vesiliuosta (33 paino-%), että saatiin tuo- 3 tetta, jonka tiheys oli 1,06 - 1,10 g/cm , ja kaasutetun emulsion näyte-eriä pantiin koestusta varten sylinteri-30 mäisiin muovipatruunoihin.

Emulsionäytteet räjäytettiin peräkkäin käyttäen 30 g "Anzomex" A-nallia räjähdysnopeuden ollessa 5,1 km/s ja kriittisen läpimitan ollessa pienempi kuin 30 mm.

16 „ 76065

Esimerkit 16 - 20 Nämä esimerkit kuvaavat keksinnön mukaisia vesi-Ö1jyssä-emulsioräjähdysaineseoksia, joiden aineosat ja ominaisuudet vaihtelevat avarissa rajoissa.

5 Taulukossa VII yksityiskohtaisesti esitettyjen keksinnön mukaisten seosten valmistamiseksi toistettiin esimerkkien 3-6 osalta selostettu menetelmä. Seosten ominaisuudet on ilmoitettu taulukossa VIII.

10 Taulukko VII

Aineosat _Esimerkki n:o __ (paino-osia)__16 17__18__19__20

Ammoniumnitraatti 4849 6566 7005 7570 5450 15 Natriumnitraatti - 1639 - - 1820

Kalsiumnitraatti 3229 -

Vesi 898 917 2332 1840 1600 Jäteöljy 683 537 332 410 280

Emulgaattori 98<a 98<a 98 <a 100<c 140<e 20 Sumutettu alumiini - 500

Tiheyden alentaja 244 ib 244 ib 244 ib g(d 30i^ a - 2-oleyyli-4,4'-bis(hydroksimetyyli)oksatsoliini b - C15/2501 lasisia mikropallosia 25 c - sorbitaanimono-oleaatti d - natriumnitriitin vesiliuos (33 paino-%) e - sorbitaani-seksvioleaatin (60 osaa), soijalesitiinin (60 osaa) ja poly(12-hydroksisteariinihapon) ja poly-etyleeniglykolin ABA-blokkisekapolymeerin (20 osaa) 30 seos

II

17 76065

Taulukko VIII

Esimerkki n:o

Ominaisuus__16__17__18__19__20 5 Tiheys (g/cm3) 1,22 1,22 1,06 1,27 1,19

Herkkyys^3 (b 3 8 - (nalli n:o) (b 3 8 - (c Räjähdysnopeus (km/s) 3,1 4,4 4,2 10

Kuplaenergia (MJ/kg) - - l,67(d 2,09(e a - pienin nalli, joka tarvitaan 25 mm:n läpimittaisen 15 näytteen räjäyttämiseksi luotettavasti 7 - 9°C:ssa b - 10 g pentoliittia c - määritetty käyttämällä 25 mm:n läpimittaisia näytteitä 7 - 9°C:ssa d - määritetty 130 mm:n läpimittaisten näytteiden osalta 20 20°C:ssa käyttämällä 30 g:n pentoliitti-nallia e - määritetty 130 mm:n läpimittaisten näytteiden osalta 16°C:ssa käyttämällä 140 g:n pentoliitti-nallia

Claims (21)

1. Vesi-öljyssä-emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että sen muodostavat epäyhtenäinen ve- 5 sifaasi, jossa on ainakin yhtä happea luovuttavaa suolaa, yhtenäinen veden kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi, jossa on jäteöljyä, ja emulgaattori.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen emulsioräjähdys-aineseos, tunnettu siitä, että happea luovut- 10 tava suola on ryhmän jäsen, jonka muodostavat alkalimetal-li-, maa-alkalimetalli- ja ammoniumnitraatit, -kloraatit ja -perkloraatit, ja niiden seokset.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen emulsio-räjähdysaineseos, tunnettu siitä, että happea 15 vapauttava suola on ryhmän jäsen, jonka muodostavat ammo-niumnitraatti, natriumnitraatti, kalsiumnitraatti ja niiden seokset.

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-3 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, 20 että happea luovuttavan suola-komponentin määrä on 60 -95 paino-% koko seoksen määrästä.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että mainittu yhtenäinen veden kanssa sekoittumaton orgaa- 25 ninen faasi sisältää mainitun jäteöljyn lisäksi ainakin yhtä muuta veden kanssa sekoittumatonta orgaanista polttoainetta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että muu lisäksi käy- 30 tetty veden kanssa sekoittumaton orgaaninen polttoaine on ryhmän jäsen, jonka muodostavat paloöljy, dieselöljy, öl-jytisle, polttoöljy, kerosiini, nafta, vahat, paraffiini-öljy, bentseeni, tolueeni, ksyleenit, bitumiainekset, polymeeriset öljyt, luuöljyt, kalaöljyt ja niiden seokset.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen emulsio räjähdysaineseos, tunnettu siitä, että muu lisäksi käytetty veden kanssa sekoittumaton orgaaninen polttoaine on ryhmän jäsen, jonka muodostavat paloöljy, dieselöljy, öljytisle, polttoöljy, vahat ja paraffiiniöljy. 19 76065

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-7 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että yhtenäisen veden kanssa sekoittumattoman orgaanisen faasin määrä on 2 - 15 paino-% koko seoksen määrästä.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-8 mu kainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että emulgaattori on ryhmän jäsen, jonka muodostavat alko-holialkoksylaatit, fenolialkoksylaatit, poly(oksialkylee-ni)glykolit, poly(oksialkyleeni)rasvahappoesterit, amiini-10 alkoksylaatit, sorbitolin ja glyserolin rasvahappoesterit, rasvahapposuolat, sorbitaaniesterit, poly(oksialkyleeni)-sorbitaaniesterit, rasva-amiinialkoksylaatit, poly(oksialkyleeni) glykoliesterit, rasvahappoamidit, rasvahappoami-dialkoksylaatit, rasva-amiinit, kvaternääriset amiinit, 15 alkyylioksatsoliinit, alkenyylioksatsoliinit, imidatsolii- nit, alkyylisulfonaatit, alkyyliaryylisulfonaatit, alkyy-lisulfosukkinaatit, alkyylifosfaatit, alkenyylifosfaatit, fosfaattiesterit, lesitiini, poly(oksialkyleeni)glykolien ja poly(12-hydroksisteariinihapon)sekapolymeerit, ja niiden 20 seokset.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen emulsioräjähdys-ainseos, tunnettu siitä, että emulgaattori on ryhmän jäsen, jonka muodostavat 2-alkyyli-4,4'-bis(hydrok-simetyyli)oksatsoliinit, 2-alkenyyli-4,4'-bis(hydroksime- 25 tyyli)oksatsoliinit, sorbitolien rasvahappoesterit, lesi tiini, poly(oksialkyleeni)glykolien ja poly(12-hydroksi-steariinihapon) sekapolymeerit,ja niiden seokset.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että emul- 30 gaattori on ryhmän jäsen, jonka muodostavat sorbitaani- mono-oleaatti, sorbitaaniseksvioletaatti, 2-oleyyli-4,4'-bis(hydroksimetyyli)oksatsoliini, sorbitaaniseksvioleaa-tin, lesitiinin ja poly(oksialkyleeni)glykolin ja poly(12-hydroksisteariinihapon) sekapolymeerin seos, ja niiden 35 seokset.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-11 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että emulgaattorin määrä on 0,1 - 2,0 paino-% koko seoksen määrästä. 20 7 6 0 6 5

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-12 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että mainutun vesifaasin määrä on 2 - 30 paino-% koko seoksen määrästä.

14. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-13 mu kainen emulsioräjähdys aineseos, tunnettu siitä, että se sisältää tiheyttä pienentävää ainetta.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että tiheyttä pienen- 10 tävä aine on ryhmän jäsen, jonka muodostavat hienojakoiset kaasukuplat, pienet lasiset tai muoviset ontot palloset tai mikropalloset, huokoiset osaset,ja niiden seokset.

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että käyte- 15 tään niin riittävän suuri määrä tiheyttä pienentävää ainetta, että saadaan seos, jonka tiheys on rajoissa 0,9 - 1,4 g/cm^.

17. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-16 mukainen räjähdysaineseos, tunnettu siitä, että 20 se sisältää sekundääristä polttoainetta.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen räjähdysaine-seos, tunnettu siitä, että sekundäärinen polttoaine on ryhmän jäsen, jonka muodostavat hienojakoiset kiinteät aineet, jotka ovat ryhmän jäseniä, jonka muodos- 25 tavat rikki, alumiini, gilsoniitti, koksi, puuhiili, noki, abietiinihappo, glukoosi, dekstroosi, tärkkelys, päh-kinäjauhe, jyväjauhe, puuhioke ja niiden seokset; veden kanssa sekoittuvat orgaaniset nesteet, jotka ovat ryhmän jäseniä, jonka muodostavat alkoholit, glykolit, amiinit 30 ja niiden seokset; ja niiden seokset.

19. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukaine emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että sekundäärinen polttoaine on hienojakoinen alumiini.

20. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 17 - 19 mu- 35 kainen emulsioräjähdysaineseos, tunnettu siitä, että sekundäärisen polttoaineen määrä on enintään 30 paino-% koko seoksen määrästä. Il 21 76065

21. Menetelmä emulsioräjähdysaineseoksen valmistamiseksi, jonka muodostavat epäyhtenäinen vesifaasi, joka sisältää ainakin yhtä happea luovuttavaa suolaa, yhtenäinen veden kanssa sekoittumaton orgaaninen faasi, joka si-5 sältää jäteöljyä, ja emulgaattori, joka menetelmä on tunnettu siitä, että a) happea luovuttavat suolat liuotetaan veteen lämpötilassa, joka on suolan vesiliuoksen pehmenemispisteen yläpuolella; 10 b) suolan vesiliuos, veden kanssa sekoittumaton or gaaninen faasi ja emulgaattori yhdistetään sekoittamalla nopeasti siten, että muodostuu vesi-öljyssä-emulsio; c) sekoitetaan kunnes emulsio on tasainen; ja d) emulsioon sekoitetaan valinnaisesti kaikki kiin-15 teät aineosat ja/tai tiheyttä pienentävät aineet. 76065