JP2011168458A

JP2011168458A - 爆薬組成物

Info

Publication number: JP2011168458A
Application number: JP2010035488A
Authority: JP
Inventors: Sei Matsushita; 聖松下
Original assignee: Japan Carlit Co Ltd
Current assignee: Japan Carlit Co Ltd
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】製造工程が簡便で、安全性に優れ、組成物の分級が生じにくく、製造時や保管時や取扱時における粉化がほとんどなく、性能バラツキの少ない爆薬組成物を提供することであり、かつ高爆速、確実に高起爆感度の特性を兼ね備えた爆薬組成物を提供すること。
【解決手段】硝酸アンモニウムと燃料油とが混合されてなる爆薬組成物において、吸油率が２５〜３０重量％である高吸油率ポーラスプリル硝安と、低吸油率のポーラスプリル硝安とが混合された硝安組成物を用いることを特徴とした爆薬組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、採石、採鉱、採炭、ずい道掘進等の産業用爆破作業に広く利用される爆薬組成物に関し、より詳しくは、硝安油剤爆薬と同程度のコストで高感度かつ高威力を呈する爆薬組成物に関する。

産業用爆破作業等に用いられる爆薬としては、ダイナマイト、含水爆薬、硝安油剤爆薬（以下、「ＡＮＦＯ爆薬」と略記する。）等が多く用いられている。これらの爆薬の中でも、ＡＮＦＯ爆薬は製造工程が簡便で安全性が高く、低コストの爆薬として広く用いられている。

ＡＮＦＯ爆薬は、一般に酸化剤である硝酸アンモニウムと、軽油等の燃料油が混合された爆薬組成物を利用した爆薬で、単純な設備で簡便に製造することができ、流動性に優れ、流し込みやローダーによって効率的な発破孔への装填ができ、衝撃感度が低く、安全に取り扱えること、安価であること等の特徴から、産業用爆薬の中でも多用されている。

ＡＮＦＯ爆薬に用いられる硝酸アンモニウムは、通常、爆轟の反応性を向上させるために、粒状硝安の内部細孔を増大させて、反応性を向上させたポーラスプリル硝安が用いられている。

このポーラスプリル硝安は、混合される燃料油等の吸収能を有しており、通常この吸油率が、１５〜２４重量％程度のものが使用される。この吸油率は、主にポーラスプリル硝安内部の細孔容積に左右され、細孔容積が大きなものほど大きい値となって、吸油率の大きなポーラスプリル硝安を使用した爆薬組成物の爆発威力は高まるが、同時に硝安の強度が低下して粉化しやすくなる傾向があるため、吸油率が大きすぎるものは実用に適さない。

特許文献１には、高威力と低衝撃感度を兼ね備えた、粒状爆薬組成物を得る目的で、見掛け密度０．５５〜０．７０ｇ／ｃｍ^３の多孔質プリル硝安、燃料油及びポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルを含有する粒状爆薬組成物が開示されている。
そして該文献には、吸油率が１５〜２８重量％の多孔質プリル硝安を用いることが推奨されている。
しかしながら、該文献に記載されている爆薬組成物は、爆速が硝安油剤爆薬と同程度であり、加えて起爆感度については見掛け密度と吸油率の組合せによっては、ＪＩＳＫ−４８０１規格で定められた塩ビ雨どい試験において６号電気雷管１本で起爆しないものや、場合によっては起爆するものがあり、起爆感度の確実性に劣る。
加えて製造時、保管時や取扱時の粉化により性能が変化する場合や安全性が低下する場合がある。

特許文献２には、製造時の粒塊の発生やアンモニウム臭発生の主因である爆薬微細粒子の粉塵を改善する目的で、粒径０．８５ｍｍ以下の微細粒子が２．０重量％以下である硝安油剤系爆薬組成物が開示されている。
そして該文献には、吸油率が２２〜３０重量％のプリル硝安を用いることが推奨されている。
しかしながら、該文献に記載されている爆薬組成物は、爆速が硝安油剤爆薬と同程度であり、加えて起爆感度については見掛け密度と吸油率の組合せによっては、ＪＩＳＫ−４８０１規格で定められた塩ビ雨どい試験において６号電気雷管１本で起爆しないものや、場合によっては起爆するものがあり、起爆感度の確実性に劣る。
加えて製造時、保管時や取扱時の粉化により性能が変化する場合や安全性が低下する場合がある。

特許文献３には、後ガスを改良し、火薬原単位を低下させる爆薬組成物を提供する目的で、嵩比重が０．５〜０．７ｇ／ｃｍ^３であるポーラスプリル硝安と有機酸を含む爆薬組成物が開示されている。
そして該文献には、吸油率が１５〜３０重量％であるポーラスプリル硝安を用いることが推奨されている。
しかしながら、該文献に記載されている爆薬組成物は、爆速が硝安油剤爆薬と同程度であり、加えて起爆感度については見掛け密度と吸油率の組合せによっては、ＪＩＳＫ−４８０１規格で定められた塩ビ雨どい試験において６号電気雷管１本で起爆しないものや、場合によっては起爆するものがあり、起爆感度の確実性に劣る。
加えて製造時、保管時や取扱時の粉化により性能が変化する場合や安全性が低下する場合がある。

特開２００８−２０１６２７号公報特開２００５−０２９４４７号公報特開２００４−０６７４５８号公報

本発明の目的は、製造工程が簡便で、安全性に優れ、組成物の分級が生じにくく、製造時や保管時や取扱時における粉化がほとんどなく、性能バラツキの少ない爆薬組成物を提供することであり、かつ高爆速、確実に高起爆感度の特性を兼ね備えた爆薬組成物を提供することである。

本発明者は、鋭意検討した結果、爆薬組成物の酸化剤として、吸油率の異なる複数種のポーラスプリル硝安の混合物を用い、より具体的には、吸油率が２５〜３０重量％であるポーラスプリル硝酸アンモニウムと、吸油率が１０〜２５重量％のポーラスプリル硝酸アンモニウムとを併用することによって上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、以下に示すものである。

第１の発明は、
硝酸アンモニウムと燃料油とが混合されてなる爆薬組成物において、該硝酸アンモニウムが、
（Ａ）吸油率が２５〜３０重量％のポーラスプリル硝安、
（Ｂ）吸油率が１０〜２５重量％未満のポーラスプリル硝安、
を少なくとも含むことを特徴とする爆薬組成物である。

第２の発明は、前記（Ａ）：（Ｂ）の重量混合比が、３０：７０乃至８０：２０であることを特徴とする第１の発明に記載の爆薬組成物である。

本発明によれば、製造工程が簡便で、安全性が高く、製造時、保管時や取扱時における粉化がほとんどなく、高感度、高威力の爆薬組成物を提供することができる。
特に、本発明の爆薬組成物によれば、従来の硝安油剤爆薬と同程度の製造作業性やコストで、分級しにくく、粉化が少なく、確実に高起爆感度で、高爆速の爆薬を提供することができる。
さらに、本発明の爆薬組成物は、粉塵等の発生がないため、良好な作業環境で製造することができる。

本発明は、硝酸アンモニウムと、燃料油とが混合されてなる爆薬組成物において、前記硝酸アンモニウムが、ポーラスプリル硝酸アンモニウムであり、吸油率が２５〜３０重量％であるポーラスプリル硝安を必須成分として用いることを特徴とする爆薬組成物である。

以下、この吸油率が２５〜３０重量％であるポーラスプリル硝安（以下、「硝安（Ａ）」という。）について説明する。
まず、ポーラスプリル硝酸アンモニウムの吸油率は以下の方法にて測定できる。
すなわち、ブブナーロート型ガラスフィルターにポーラスプリル硝安を５０ｇ入れ、ガラスフィルターの先に穴を塞いだゴム管を装着し、ポーラスプリル硝安が完全に沈むまで２号軽油を加えて５分間放置する。放置後、ゴム管を外して２号軽油を２分間自然落下させ、真空ポンプをつないで５分間吸引する。吸引終了後、真空ポンプから取り外して重量を測る。吸油率は次式より算出する。
吸油率（重量％）＝（試験後重量（ｇ）／５０（ｇ））×１００

本発明に用いる硝安（Ａ）は、
粒径が、０．４２５〜２．３６ｍｍであるものが好適に用いることができる。
ここで、粒径は、以下に示す測定方法によって得られる数値である。
２．３６ｍｍ以上、１．７０〜２．３６ｍｍ、１．１８ｍｍ〜１．７０ｍｍ、０．８５０〜１．１８ｍｍ、０．４２５〜０．８５０ｍｍ、０．４２５ｍｍ以下にふるい分けし、各分布の中央値（例えば、１．１８〜１．７０ｍｍの場合は１．４４ｍｍとなる。）にその重量含有比率を乗じた数値を全て合計したものである。尚、２．３６ｍｍ以上の分布のものは中央値を２．３６ｍｍ、０．４２５ｍｍ以下の分布のものは中央値を０．４２５ｍｍとして算出する。

本発明に用いる硝安（Ａ）は、
硬度が、３〜１５重量％であるものが好適に用いることができる。硬度は粉化しやすさを表す指標の一つであり、３〜１５重量％の範囲であれば製造時、保管時や取扱時に大きく粉化は起こさない。
ここで、硬度は、以下に示す測定方法によって得られる数値である。
粒径１．１８〜１．７０ｍｍのものを選定して試料とし、受け皿（内径２００ｍｍ）、挽き皿（外径１９６ｍｍ、重量１．７ｋｇ）を具備した硬度測定機に試料５０ｇを硬度測定機の受け皿に投入後、その上に挽き皿を置き、挽き皿を１０秒間で５回転させる。その後受け皿の中の試料を目開き１．１８ｍｍの篩を通し、通過した試料の重量を測定する。硬度は次式より算出する。
硬度（重量％）＝（１．１８ｍｍの篩を通過した重量（ｇ）／５０（ｇ））×１００

本発明に用いる硝安（Ａ）は、
かさ比重が、０．５０〜０．６５ｇ／ｃｍ^３であるものが好適に用いることができる。
ここで、かさ比重は、以下に示す測定方法によって得られる数値である。
ＪＩＳＫ−６７２１規格に基づいて、ロートから１００ｃｍ^３の容器に流し込んだ時の、容器に入った重量を測定する。かさ比重は次式より算出する。
かさ比重（ｇ／ｃｍ^３）＝容器に入った重量（ｇ）／１００（ｃｍ^３）

前記した、硝安（Ａ）としては、例えば日本化成（株）製やアトフィナ製の市販されているものを使用できる。

このような硝安（Ａ）を爆薬組成物中に含有させることで、起爆感度と、爆発威力を向上させることができる。

さらに、本発明の爆薬組成物は上記した硝安（Ａ）の使用に加え、吸油率が、１０〜２５重量％、さらに好ましくは、吸油率が、１５〜２０重量％のポーラスプリル硝酸アンモニウム（以下、「硝安（Ｂ）」という。）を用いることを特徴とする。

このような吸油率を有するポーラスプリル硝安（硝安（Ｂ））を、上記高吸油率のポーラスプリル硝安（硝安（Ａ））と併用することで、起爆感度と、爆薬威力を向上させることができる。
ここで、吸油率の測定方法は、上記した通りである。
このような硝安（Ｂ）は、住友化学（株）製、アトフィナ製の市販されているものを使用できる。
なお、本明細書でいう粉状硝安は吸油率が３％程度のものを示し、上記硝安（Ｂ）とは異なるものである。

本発明に用いられる燃料油としては、混合時に液体である燃料油を用いることが好ましく、軽油、灯油等の鉱物油、植物油、動物油等を挙げることができる。より好適に使用できる燃料油としては引火点が５０℃以上であるものを挙げることができ、具体的には２号軽油が挙げられる。

本発明の爆薬組成物は、以下のようにして得ることができる。
まず硝安（Ａ）を準備し、次いで硝安（Ｂ）を準備して混合する。混合の方法としては、例えばニーダーあるいは回転ミキサーのような混合機を用いて混合することができる。
次いで、該硝安（Ａ）と硝安（Ｂ）との混合物に、燃料油を加え、ニーダーあるいは回転ミキサーのような混合機を用いて混合することにより、本発明の爆薬組成物を得ることができる。

本発明の爆薬組成物は、以下のようにして使用することができる。
採石、採鉱、採炭、ずい道掘進等の産業用爆破作業に使用し、流動性のあるものなので穿孔内に直接流し込んだり、ローダー等の装填機によって装填し、必要に応じ込め物を装填する。発破においては本発明の爆薬は高感度であるため親ダイは必要とせず６号電気雷管もしくは非電気式雷管等起爆することができる。

以下、実施例を説明する。本発明は、本実施例によって何ら制限されるものではない。

実施例１
吸油率２７重量％のポーラスプリル硝安を７５．２重量部と、吸油率１８重量％のポーラスプリル硝安１８．８重量部とを、
ミキサー中で３分間混合した。
混合したポーラスプリル硝安９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、
ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

実施例２
吸油率２７重量％のポーラスプリル硝安６５．８重量部、
吸油率１８重量％のポーラスプリル硝安を２８．２重量部とを、
ミキサー中で、３分間混合した。
混合したポーラスプリル硝安９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、
ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

実施例３
吸油率２７重量％のポーラスプリル硝安２８．２重量部、
吸油率１８重量％のポーラスプリル硝安を６５．２重量部とを、
ミキサー中で、３分間混合した。
混合したポーラスプリル硝安９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、
ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

比較例１
吸油率２７重量％のポーラスプリル硝安を１８．８重量部、
吸油率１８重量％のポーラスプリル硝安を７５．２重量部とを、
ミキサー中で、３分間混合した。
混合したポーラスプリル硝安９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、
ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

比較例２
吸油率２７重量％のポーラスプリル硝安を７９．９重量部、
吸油率１８重量％のポーラスプリル硝安を１４．１重量部とを、
ミキサー中で、３分間混合した。
混合したポーラスプリル硝安９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、
ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

比較例３
吸油率２７重量％のポーラスプリル硝安６５．８重量部、
粉状硝安２８．２重量部とを、
ミキサー中で、３分間混合した。
混合した硝安組成物９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、
ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

比較例４
吸油率１８重量％のポーラスプリル硝安９４重量部に対して、２号軽油を６重量部の配合比で加え、ミキサー中、３分間混合して爆薬組成物を得た。

以上の実施例及び比較例にて得られた各爆薬組成物の組成を表１に示した。

性能試験
（１）起爆感度試験
準備した各爆薬組成物を、ＪＩＳＫ−４８０１規格に基づいて、ＶＵ６０の塩ビ雨どい管（内径６０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に装填し、６号電気雷管１本で起爆するかを確認した。

（２）爆速測定
準備した各爆薬組成物を、ＪＩＳＫ−４８０１規格に基づいて、３２Ａ炭素鋼管（内径３５ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に装填し、５０ｇのエマルション爆薬をブースターとして６号電気雷管で起爆し、イオンギャップ法によって爆速を測定した。

（３）粉塵有無の確認
準備した各爆薬組成物について、組成物製造時の粉塵発生の有無を確認した。

（４）分級有無の確認
準備した各爆薬組成物について、製造終了時のミキサー内各箇所の粒度分布から粒径を上記に示す方法で調べ、分級の有無を確認した。尚、分級の有無の判断方法としては、結果の上限値から下限値の差が０．５ｍｍ以上のものを分級有り、０．５ｍｍ未満のものを分級無しとした。

（５）粉化しやすさの確認
上記に示す硬度測定を行い、その値から粉化しやすさを確認した。上記に示すように得られた硬度値が１５重量％以下であれば粉化しにくい、１５ｗｔ％を超えれば粉化しやすいとした。

結果を表２に示す。

（Ａ）：ポーラスプリル硝安、吸油率２７重量％
（Ｂ）：ポーラスプリル硝安、吸油率１８重量％
（Ｃ）：粉状硝安、吸油率３重量％

○：粉化なし
×：粉化あり

表２の結果から、実施例１〜３は、比較例１〜４と比較すると、製造時の粉塵発生が認められず安全性に優れ、組成物の分級が生じにくく、製造時や保管時や取扱時の粉化がほとんどない、性能バラツキの少なく、高爆速で、確実に６号電気雷管１本で起爆する程の高起爆感度を兼ね備えた爆薬を提供することができた。

本発明の爆薬組成物によれば、高起爆感度、高爆速の爆薬を得ることができ、そのような爆薬は、産業用爆薬として、採石、採鉱、採炭、ずい道掘進等の爆破作業に好適に用いることができる。

Claims

硝酸アンモニウムと燃料油とが混合されてなる爆薬組成物において、
該硝酸アンモニウムが、
（Ａ）吸油率が２５〜３０重量％のポーラスプリル硝安、
（Ｂ）吸油率が１０〜２５重量％未満のポーラスプリル硝安
を少なくとも含むことを特徴とする爆薬組成物。
前記（Ａ）：（Ｂ）の重量混合比が、３０：７０乃至８０：２０であることを特徴とする請求項１に記載の爆薬組成物。