JP3846077B2 - 粒状硝安の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隧道掘進、採石、採鉱、採岩等の産業用爆破作業に汎く利用される爆薬に好適に用いることのできる硝安に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硝安は、爆薬中の酸化剤としては価格が安く、しかも化学的に安定で有用な製品として広く用いられている。この硝安の製法としては、通常９４〜９６重量％に調整された硝安水溶液を多孔板より噴霧させ、塔内で冷却固化させて得られる含水率３〜４重量％の球状硝安に、脂肪族アルキルアミン塩水溶液を噴霧後乾燥し、さらに固結防止剤を添加して製品としている。
【０００３】
硝安はII−Ｖ形式及びIII−IV形式の結晶変態の転移を生ずることが知られ、II−IV形式の転移温度は４５〜５１℃である。この結晶変態により粒状の硝安の粗大粒子が一部崩壊して微細粒子あるいはダストを発生させるという問題が知られ、これに対して結晶変態の転移に対する感度を低下させる為、特公昭４６−４４５２号公報ではホウ酸、リン酸水素アンモニウム及び硫安を溶融硝安液に溶解後、造粒製造する方法を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、爆薬の酸化剤として用いた場合の爆速が低下することがある。また、特に爆薬の酸化剤として用いられる硝安には固結防止や熱的安定性の向上が求められている。より具体的には製造、包装後の硝安が、特に夏場固結するというようなことは防止されなければならない。従って、爆速の低下を生ずることなく固結防止効果を上げることが望まれる。本発明は、これらの課題を解決することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、特定の物質を硝安粒子の表面に付着させることにより固結が防止され、かつ熱的安定性が向上することが判明した。すなわち、本発明は、硝安粒子に吸熱物質としてホウ酸を付着させることを特徴とする粒状硝安の製造方法に存する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では粒状の硝安に、吸熱物質を付着させることを特徴としている。
粒状の硝安自体の製造は、従来より知られている各種の方法を採用して行えばよい。具体的には、溶融硝安水溶液を噴射造粒装置（プリリング・グラニュレーター又はプリリング・タワー）を通して造粒する造粒工程、必要に応じて粒径調整を行う粒度調整工程、さらに乾燥及び冷却工程を経て、固結防止剤を添加して粒状硝安を製造する方法が代表的であり、このようにしてポーラスな比較的粒径の大きな粒状の、いわゆるポーラスプリル硝安を得ることができる。ポーラスプリル硝安としては、通常、平均粒径１．０〜２．０ｍｍ程度、吸油率が８〜１２％程度のものが好適に使用される。
【０００７】
本発明における吸熱物質としては、具体的には、ホウ酸、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム等及びこれらの水和物、リン酸アンモニウム塩、硫酸アンモニウム塩等のアンモニウム塩、炭酸ガス放出により吸熱反応を生ずる炭酸カルシウム等の炭酸塩が挙げられる。これらの物質は３０℃から９００℃にかけての昇温工程で吸熱反応を起こすものである。このような条件下で吸熱反応が起こることにより熱的安定性が向上するものと考えられる。これらの物質の形態は特に限定されないが、プロセス上、望ましくは粉末状態とするのが良い。これらの吸熱物質の中では、得られる硝安の物性上、特にホウ酸が好ましい。
【０００８】
添加方法は硝安の表面に吸熱物質が付着する方法であれば特に限定されないが、例えば、硝安に微粉末状の吸熱物質を回転ドラム内で混合して付着させるといった方法が挙げられ、特に吸熱物質が硝安粒子の表面に均一に付着される方法が望ましい。添加量は限定されないが、通常、硝安１００重量部に対して０．１重量部〜２重量部である。０．１重量部未満では効果の発揮が充分でない場合がある。一方、２重量部も添加すれば効果の発現には充分であるし、場合によっては爆速の低下をもたらす。
吸熱物質としては、硝安粒子の表面への均等付着及び付着力強化のため、微粉末であることが好ましく、平均粒径で、通常１２０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下に粉砕された微粉末を使用することが望ましい。
【０００９】
こうして表面に特定の物質を付着させた本発明の硝安粒子は、熱安定性が向上し、固結防止効果も有するものである。本発明において、硝安粒子の表面に吸熱物質を付着させることにより効果を発現する機構は完全には明らかではないが、吸熱物質が硝安粒子の表面に点在していることが推測され、これにより、硝安粒子同士の付着等を防止することにより固結防止効果を発揮していること、また、硝安の溶液状態で添加した場合とは異なり、これらの物質が硝安の粒子内部に混在することが防げるので、硝安が本来持っている性能を発揮でき、爆速低下が防止できることが考えられる。
【００１０】
以上説明した本発明の硝安粒子は、燃料油成分と混合して爆薬の酸化剤として用いるのに好適である。燃料油成分は、混合時に液体である燃料油成分が用いられる。使用しうる燃料油の具体例としては、２号軽油、灯油等の鉱物油、植物油、動物油が挙げられる。この他、アルコール類、ワックス類、合成高分子類、ニトロ化合物等が燃料油として単独又は混合して使用可能である。融点の高い燃料油成分は、それが液状になる温度以上で、粒状硝安と混合することによって用いることができる。
さらに、必要によって粒状硝安以外の酸化剤、木粉、アルミ粉等の粉末添加燃料あるいは他の添加剤を加え、ニーダー、回転ミキサーのような混合機に粒状硝安を加え、撹拌しながら燃料油成分を添加混合して均一とすることによって、爆薬を調製することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に具体的に説明する。なお、部及び％は特にことわりのない限り重量部及び重量％を示す。以下に実施例で行った評価方法について説明する。
（１）自己発熱開始温度
ＡＲＣによるステップ昇温法で測定した。詳しくは、試料硝安１ｇを窒素雰囲気下で５℃のステップ昇温をさせ、０．０２℃／分以上の発熱となった時の試料温度を読みとり、その温度を自己発熱開始温度とした。
【００１２】
（２）固結防止性能
テンシロン固結強度テストにより評価した。即ち、試料硝安４００ｇを直径７６ｍｍ 高さ１００ｍｍの塩ビ製円筒容器に充填しビニール袋にて密閉した後、上部より１０ｋｇの荷重をかけた状態で、２０℃から４５℃の熱履歴を５回与えた後、ビニール袋及び塩ビ製円筒容器より硝安を取り出し、この成形された硝安塊に上部より加重を与えていき、硝安塊が崩壊した時の加重を読みとり、その硝安の固結強度を測定した。この加重が大きいほど固結性が激しい、つまり防結性能が低いことを意味する。
【００１３】
（３）吸油率
一定量の試料硝安を軽油に一定時間浸しておいた後、吸引濾過し、試験前後の重量差より油吸着量を見ることにより測定した。試料硝安５０ｇｒに対する軽油吸着分（ｇｒ）の比率（％）を吸油率とした、以下の式によって求められる。なお、この吸油率の測定方法は、工業火薬協会法に準拠した。
吸油率（％）＝軽油吸着分（ｇｒ）／試料５０（ｇｒ）×１００
（４）爆速
ＪＩＳ鉄管中に充填された爆薬をＪＩＳＫ−４８１０に記載された方法に準じて測定した。
【００１４】
（実施例１）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を０．１重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１５】
（実施例２）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を０．５重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１６】
（実施例３）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を１．０重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１７】
（実施例４）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を２．０重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。 得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１８】
（実施例５）
平均粒径１．１５ｍｍ、吸油率１０．５％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を０．５重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子９４部と軽油６部とを十分混合して爆薬とし、ＪＩＳ鉄管中に充填し、爆速を測定した。
【００１９】
（比較例１）
実施例１〜４で使用した、微粉末ホウ酸を添加する前の、平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安について、測定及び評価を行った。
【００２０】
（比較例２）
実施例５で使用した、微粉末ホウ酸を添加する前の、平均粒径１．１５ｍｍ、吸油率１０．５％のポーラスプリル硝安９４部と、軽油６部とを十分混合し爆薬とし、ＪＩＳ鉄管中に充填し、爆速を測定した。
【００２１】
（比較例３）
ホウ酸、リン酸水素アンモニウム、硫安の混合物（０．５：１：０．０５重量比）を溶融硝安水溶液に合計０．０４％添加し、造粒、乾燥、冷却して平均粒径１．１３ｍｍ、吸油率１０．６％のポーラスプリル硝安を得た。このポーラスプリル硝安９４部と、軽油６部とを十分混合し爆薬とし、ＪＩＳ鉄管中に充填し、爆速を測定した。
【００２２】
以上において実施例１〜４と比較例１の自己発熱開始温度を比較すると、本発明によるポーラスプリル硝安の自己発熱開始温度は上昇しており熱安定性が向上したことがわかる。
また、固結強度を比較すると、ホウ酸添加率が高いほど固結強度は低くなり、本発明によるポーラスプリル硝安の防結性能が向上したことがわかる。
一方、実施例５及び比較例２〜３の爆速を比較すると、本発明によるポーラスプリル硝安を用いた爆薬は、爆速が低下することなく性能が維持されていることがわかる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、爆速の低下を起こすことなく熱的安定性が高く、固結防止効果を発揮する粒状硝安を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、隧道掘進、採石、採鉱、採岩等の産業用爆破作業に汎く利用される爆薬に好適に用いることのできる硝安に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硝安は、爆薬中の酸化剤としては価格が安く、しかも化学的に安定で有用な製品として広く用いられている。この硝安の製法としては、通常９４〜９６重量％に調整された硝安水溶液を多孔板より噴霧させ、塔内で冷却固化させて得られる含水率３〜４重量％の球状硝安に、脂肪族アルキルアミン塩水溶液を噴霧後乾燥し、さらに固結防止剤を添加して製品としている。
【０００３】
硝安はII−Ｖ形式及びIII−IV形式の結晶変態の転移を生ずることが知られ、II−IV形式の転移温度は４５〜５１℃である。この結晶変態により粒状の硝安の粗大粒子が一部崩壊して微細粒子あるいはダストを発生させるという問題が知られ、これに対して結晶変態の転移に対する感度を低下させる為、特公昭４６−４４５２号公報ではホウ酸、リン酸水素アンモニウム及び硫安を溶融硝安液に溶解後、造粒製造する方法を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、爆薬の酸化剤として用いた場合の爆速が低下することがある。また、特に爆薬の酸化剤として用いられる硝安には固結防止や熱的安定性の向上が求められている。より具体的には製造、包装後の硝安が、特に夏場固結するというようなことは防止されなければならない。従って、爆速の低下を生ずることなく固結防止効果を上げることが望まれる。本発明は、これらの課題を解決することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、特定の物質を硝安粒子の表面に付着させることにより固結が防止され、かつ熱的安定性が向上することが判明した。すなわち、本発明は、硝安粒子に吸熱物質としてホウ酸を付着させることを特徴とする粒状硝安の製造方法に存する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では粒状の硝安に、吸熱物質を付着させることを特徴としている。
粒状の硝安自体の製造は、従来より知られている各種の方法を採用して行えばよい。具体的には、溶融硝安水溶液を噴射造粒装置（プリリング・グラニュレーター又はプリリング・タワー）を通して造粒する造粒工程、必要に応じて粒径調整を行う粒度調整工程、さらに乾燥及び冷却工程を経て、固結防止剤を添加して粒状硝安を製造する方法が代表的であり、このようにしてポーラスな比較的粒径の大きな粒状の、いわゆるポーラスプリル硝安を得ることができる。ポーラスプリル硝安としては、通常、平均粒径１．０〜２．０ｍｍ程度、吸油率が８〜１２％程度のものが好適に使用される。
【０００７】
本発明における吸熱物質としては、具体的には、ホウ酸、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム等及びこれらの水和物、リン酸アンモニウム塩、硫酸アンモニウム塩等のアンモニウム塩、炭酸ガス放出により吸熱反応を生ずる炭酸カルシウム等の炭酸塩が挙げられる。これらの物質は３０℃から９００℃にかけての昇温工程で吸熱反応を起こすものである。このような条件下で吸熱反応が起こることにより熱的安定性が向上するものと考えられる。これらの物質の形態は特に限定されないが、プロセス上、望ましくは粉末状態とするのが良い。これらの吸熱物質の中では、得られる硝安の物性上、特にホウ酸が好ましい。
【０００８】
添加方法は硝安の表面に吸熱物質が付着する方法であれば特に限定されないが、例えば、硝安に微粉末状の吸熱物質を回転ドラム内で混合して付着させるといった方法が挙げられ、特に吸熱物質が硝安粒子の表面に均一に付着される方法が望ましい。添加量は限定されないが、通常、硝安１００重量部に対して０．１重量部〜２重量部である。０．１重量部未満では効果の発揮が充分でない場合がある。一方、２重量部も添加すれば効果の発現には充分であるし、場合によっては爆速の低下をもたらす。
吸熱物質としては、硝安粒子の表面への均等付着及び付着力強化のため、微粉末であることが好ましく、平均粒径で、通常１２０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下に粉砕された微粉末を使用することが望ましい。
【０００９】
こうして表面に特定の物質を付着させた本発明の硝安粒子は、熱安定性が向上し、固結防止効果も有するものである。本発明において、硝安粒子の表面に吸熱物質を付着させることにより効果を発現する機構は完全には明らかではないが、吸熱物質が硝安粒子の表面に点在していることが推測され、これにより、硝安粒子同士の付着等を防止することにより固結防止効果を発揮していること、また、硝安の溶液状態で添加した場合とは異なり、これらの物質が硝安の粒子内部に混在することが防げるので、硝安が本来持っている性能を発揮でき、爆速低下が防止できることが考えられる。
【００１０】
以上説明した本発明の硝安粒子は、燃料油成分と混合して爆薬の酸化剤として用いるのに好適である。燃料油成分は、混合時に液体である燃料油成分が用いられる。使用しうる燃料油の具体例としては、２号軽油、灯油等の鉱物油、植物油、動物油が挙げられる。この他、アルコール類、ワックス類、合成高分子類、ニトロ化合物等が燃料油として単独又は混合して使用可能である。融点の高い燃料油成分は、それが液状になる温度以上で、粒状硝安と混合することによって用いることができる。
さらに、必要によって粒状硝安以外の酸化剤、木粉、アルミ粉等の粉末添加燃料あるいは他の添加剤を加え、ニーダー、回転ミキサーのような混合機に粒状硝安を加え、撹拌しながら燃料油成分を添加混合して均一とすることによって、爆薬を調製することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に具体的に説明する。なお、部及び％は特にことわりのない限り重量部及び重量％を示す。以下に実施例で行った評価方法について説明する。
（１）自己発熱開始温度
ＡＲＣによるステップ昇温法で測定した。詳しくは、試料硝安１ｇを窒素雰囲気下で５℃のステップ昇温をさせ、０．０２℃／分以上の発熱となった時の試料温度を読みとり、その温度を自己発熱開始温度とした。
【００１２】
（２）固結防止性能
テンシロン固結強度テストにより評価した。即ち、試料硝安４００ｇを直径７６ｍｍ 高さ１００ｍｍの塩ビ製円筒容器に充填しビニール袋にて密閉した後、上部より１０ｋｇの荷重をかけた状態で、２０℃から４５℃の熱履歴を５回与えた後、ビニール袋及び塩ビ製円筒容器より硝安を取り出し、この成形された硝安塊に上部より加重を与えていき、硝安塊が崩壊した時の加重を読みとり、その硝安の固結強度を測定した。この加重が大きいほど固結性が激しい、つまり防結性能が低いことを意味する。
【００１３】
（３）吸油率
一定量の試料硝安を軽油に一定時間浸しておいた後、吸引濾過し、試験前後の重量差より油吸着量を見ることにより測定した。試料硝安５０ｇｒに対する軽油吸着分（ｇｒ）の比率（％）を吸油率とした、以下の式によって求められる。なお、この吸油率の測定方法は、工業火薬協会法に準拠した。
吸油率（％）＝軽油吸着分（ｇｒ）／試料５０（ｇｒ）×１００
（４）爆速
ＪＩＳ鉄管中に充填された爆薬をＪＩＳＫ−４８１０に記載された方法に準じて測定した。
【００１４】
（実施例１）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を０．１重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１５】
（実施例２）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を０．５重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１６】
（実施例３）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を１．０重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１７】
（実施例４）
平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を２．０重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。 得られたホウ酸添加硝安粒子について、自己発熱開始温度及び防結性能を測定した。
【００１８】
（実施例５）
平均粒径１．１５ｍｍ、吸油率１０．５％のポーラスプリル硝安１００重量部に、平均粒径２０μｍ程度の微粉末ホウ酸を０．５重量部、回転ドラム内で混合して硝安粒子表面にホウ酸を付着させた。得られたホウ酸添加硝安粒子９４部と軽油６部とを十分混合して爆薬とし、ＪＩＳ鉄管中に充填し、爆速を測定した。
【００１９】
（比較例１）
実施例１〜４で使用した、微粉末ホウ酸を添加する前の、平均粒径１．３５ｍｍ、吸油率１０．４％のポーラスプリル硝安について、測定及び評価を行った。
【００２０】
（比較例２）
実施例５で使用した、微粉末ホウ酸を添加する前の、平均粒径１．１５ｍｍ、吸油率１０．５％のポーラスプリル硝安９４部と、軽油６部とを十分混合し爆薬とし、ＪＩＳ鉄管中に充填し、爆速を測定した。
【００２１】
（比較例３）
ホウ酸、リン酸水素アンモニウム、硫安の混合物（０．５：１：０．０５重量比）を溶融硝安水溶液に合計０．０４％添加し、造粒、乾燥、冷却して平均粒径１．１３ｍｍ、吸油率１０．６％のポーラスプリル硝安を得た。このポーラスプリル硝安９４部と、軽油６部とを十分混合し爆薬とし、ＪＩＳ鉄管中に充填し、爆速を測定した。
【００２２】
以上において実施例１〜４と比較例１の自己発熱開始温度を比較すると、本発明によるポーラスプリル硝安の自己発熱開始温度は上昇しており熱安定性が向上したことがわかる。
また、固結強度を比較すると、ホウ酸添加率が高いほど固結強度は低くなり、本発明によるポーラスプリル硝安の防結性能が向上したことがわかる。
一方、実施例５及び比較例２〜３の爆速を比較すると、本発明によるポーラスプリル硝安を用いた爆薬は、爆速が低下することなく性能が維持されていることがわかる。
【００２３】
【表１】
【発明の効果】
本発明により、爆速の低下を起こすことなく熱的安定性が高く、固結防止効果を発揮する粒状硝安を得ることができる。
Claims (3)
- 硝安粒子に、吸熱物質としてホウ酸を付着させることを特徴とする粒状硝安の製造方法。
- ホウ酸が平均粒径１２０μｍ以下の微粉末である請求項１記載の粒状硝安の製造方法。
- 請求項１又は２に記載の製造方法で製造された粒状硝安を、燃料油成分と混合することを特徴とする爆薬の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP36228698A JP3846077B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 粒状硝安の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36228698A JP3846077B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 粒状硝安の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000185994A JP2000185994A (ja) | 2000-07-04 |
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ID=18476468
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1998
- 1998-12-21 JP JP36228698A patent/JP3846077B2/ja not_active Expired - Fee Related
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