KR100473594B1 - 위력이 강화되고 냄새가 적은 저비중 초유폭약 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노천 및 터널발파 현장에서 사용하는 초유폭약에 관한 것으로서, 폭속 위력을 극대화하기 위하여 산화제인 프릴 질산암모늄 내부에 기공을 보다 많이 부여한 저비중 초유폭약(Ammonium Nitrate Fuel Oil, 간단히 ANFO라고 함)을 제공한다.

Description

위력이 강화되고 냄새가 적은 저비중 초유폭약{LOW DENSITY AMMONIUM NITRATE FUEL OIL WITH THE IMPROVED POWER AND SMALL ODOR}

본 발명은 노천 및 터널발파 현장에서 사용하는 초유폭약에 관한 것으로서, 폭속 위력을 극대화하기 위하여 산화제인 프릴 질산암모늄 내부에 기공을 보다 많이 부여한 저비중 초유폭약(Ammonium Nitrate Fuel Oil, 간단히 ANFO라고 함)에 관한 것이다.

프릴 질산암모늄 내부에 기공이 많아지면 폭속위력이 증대되는데 그 이유를 설명하면 다음과 같다. 첫째로 기공이 많다는 것은 흡착성이 뛰어난 활성탄의 경우와 같이 타는 물질인 경유와 혼합시 잘 흡수하여 프릴의 내부까지 깊숙히 침투하여 혼화도가 더욱 증대한다는 것이다. 이 혼화도는 반응속도와 관계되는 것으로 혼화도가 좋으면 연료와 산화제의 접촉 표면적이 넓어지므로 폭발속도가 증대하게 된다. 둘째로 폭약이 뇌관에 의해 기폭후 지속적으로 높은 폭발력을 유지하기 위해서는 핫스포트의 역할을 하는 기포들이 필요한데 프릴 질산암모늄 내에 들어있는 기공들이 이 역할을 수행하게 된다. 즉 이러한 기공들이 많으면 많을수록 폭발속도가 증대되고 이를 지속적으로 유지시켜주게 된다. 핫스포트(Hot spot)의 원리는 폭약이 폭발할 때 이 폭발압력이 인근에 있는 기포들을 압축시키게 되는데 이 단열압축에 의하여 고열이 발생하고 폭약의 폭발을 안정적으로 지속시켜주는 예감제 (Sensitizer) 역할을 하는 것이다.

이렇게 기포가 많이 함유되어 비중이 낮은 프릴질산암모늄의 제조방법은 2가지의 방법으로 만들어진다. 프릴질산암모늄을 만드는 방법을 잠시 설명하면 다음과 같다.

물이 약 3∼5% 포함된 뜨거운 질산암모늄 용액을 약 40∼60m높이의 타워에서 뿌리고 밑에서 더운 공기를 불어주면 질산암모늄 용액이 프릴상의 입자로 형성됨과 동시에 45m를 하강하면서 내부에 존재하는 수분은 밑에서 불어주는 더운 공기에 의해 건조되어 밖으로 빠져 나가면서 수분이 있던 자리는 기공으로 남게 된다.

종래의 초유폭약에 사용되었던 가비중이 0.75∼0.85g/cc인 프릴질산암모늄은 약 97% 의 질산암모늄 용액(수분 3%)을 약 40∼50m높이의 타워에서 만들어지는 것이 일반적이다.

초유폭약은 프릴질산암모늄에 경유를 간단하게 혼합함으로서 제조가 이루어지는데, 종래에는 초유폭약에 사용하는 프릴질산암모늄의 가비중이 0.75∼0.85g/cc이고 경유 흡유율이 5∼10%인 것을 사용하였는데 이것을 사용한 프릴질산암모늄의 폭발속도는 2,500∼3,000m/sec로 폭속이 낮고 또한 일반적인 경유를 사용하기 때문에 냄새가 많이 나는 문제점이 있었다. 일반적인 경유에서 냄새가 많이 나는 이유는 방향족 성분이 있기 때문인데 본 발명에서는 이 냄새를 제거하기 위하여 증류하여 150℃ 이하의 휘발분들을 제거하였는데 방향족의 대부분은 100℃이하에서 모두 제거가 된다.

또한 초유폭약의 위력을 증대시키기 위해서 GMB등의 인공적인 기포를 넣는다는지 TNT나 RDX등 고폭약을 첨가하는 경우가 있는데 이러한 것들은 초유폭약의 원가를 높이며 안전성을 감소시키고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 프릴 질산암모늄을 통상의 프릴질산암모늄보다 가비중이 낮고 경유흡유율이 높은 것을 사용하고 냄새가 적은 경유를 사용함으로써 안전성이나 원가의 부담없이 폭속 위력을 증대시킬 수 있고 사용자들이 냄새없이 사용할 수 있도록 한 위력이 강화되고 냄새가 적은 저비중 초유폭약을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 산화제와 가연제로 이루어진 초유폭약에 있어서, 산화제로 가비중이 0.6∼0.75 g/cc 인 프릴질산암모늄, 가연제로 초류점이 150℃ 이상인 경유를 포함하는 초유폭약으로 이루어진다.

상기 산화제인 프릴질산암모늄은 내부에 기공이 많게 즉 가비중이 낮게 하기 위하여 수분건조에 의한 기공형성법으로 수분을 5-7 중량 % 함유하는 질산암모늄 용액을 이용하여 약 60 m의 타워에서 제조되는 것이 바람직하다.

선택적으로 상기 프릴질산암모늄은 질산암모늄 용액에 GMB(Glass Microballoon), PMB(Plastic Microballoon) Perlite 등의 인공적인 기포보지제를 넣어 섞은 다음, 타워에서 뿌려 냉각, 건조함으로서 가비중이 낮아질 수 있다.

또한 프릴질산암모늄이 만들어지는 과정에서 안티-케이킹(Anti-caking)제를 코팅하는 것이 바람직하다. 이 제제로 코팅하지 않으면 프릴질산암모늄은 흡습성이 매우 심하여(0℃에서 물 100㎖당 118g 용해) 쉽게 고화가 된다. 통상 안티케이킹제를 0.05-0.2 중량 % 사용하는것이 바람직하며, 0.05보다 적으면 흡습방지의 효과가 나타나지 않으며 0.2이상이 되면 폭약의 위력을 감소시키게 된다.(질산암모늄의 입장에서는 안티케이킹제가 불순물로 작용한다.)

프릴질산암모늄은 화약제조시 제조성 및 취급성을 좋게하기 위하여 선별입도를 직경 3.36mm 이하이고 직경 1.41mm 이하가 20% 이하인 것으로 하는 것이 가장 바람직하다. 가는 것이 많으면 흐름성이 저하되며 굵은 것이 많으면 경유와 혼합이 잘 안되어 위력이 약해지게 된다.

한편 가연제인 경유는 냄새를 제거하기 위하여 초류점을 150℃로 하여 증류하여 탈방향족하는 것이 바람직하다.

상기 산화제인 프릴질산암모늄과 가연제인 경유는 혼합기에서 혼합하여 제조되며, 경유흡유율이 10 ∼ 20 % 에 있는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해서 실시예를 기재하며, 하기 실시예는 단지 발명의 실시를 용이하게 하기 위해서 기재될 뿐이며, 발명을 제한하기 위해서 기재되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예의 초안폭약을 제조하는 방법은 동일하며 대표적으로 실시예1에 대하여 설명하면 다음과 같다.

혼합기에 가비중 0.61∼0.65 의 프릴질산암모늄 94.3 중량 % 를 넣고 혼합기를 돌리면서 탈방향족 경유 5.7 중량 % 를 균일하게 뿌리면서 혼합하여 제조하였다.

주1) 상기 성능의 폭속은 50mm 강관에 초유폭약을 넣고 뇌관으로 기폭시켜 폭속을 측정한 결과이다.

주2) 상기에서 탄동구포는 정적위력을 나타내는 수치로 TNT를 100으로 하였을때의 비교치이며 탄동구포시험기로 측정한 결과이다.

상기 실시예1∼3에서 나타난 바와 같이 탄동구포위력은 차이가 거의 없으나 폭속 위력은 가비중이 낮을수록 높다는 것을 알 수 있다. 가비중이 0.61-0.75의 프릴질산암모늄을 사용한 본 발명의 초유폭약은 기존제품인 실시예4의 성능결과와 비교할 때 폭속 및 탄동구포에서 매우 우수한 결과를 보이고 있다.

상기와 같이 가비중이 0.6∼0.75g/cc,경유흡유율이 10∼20%인 프릴질산암모늄을 사용하고 방향족성분을 제거하여 냄새가 적은 탈방향족 용매를 사용하여 제조한 본 발명의 효과는 다음과 같다.

암석이 강할수록 높은 폭속위력을 가진 폭약이 필요한데 기존에는 석회석,사암 등의 비교적 약한 암석발파에 사용할 수 밖에 없었으며 터널에서는 냄새로 인하여 작업자의 기피로 인한 사용이 곤란하였다. 그러나 본 발명의 방법으로 제조한 초유폭약은 석회석,사암뿐만이 아니라, 극경암인 화강암을 제외하고는 거의 적용이 가능하게 되었으며, 특히 냄새가 거의 나지 않으므로 터널에서도 사용하는데 불편이 없도록 하였다.

Claims (4)

1. 산화제와 가연제로 이루어진 초유폭약에 있어서,

   폭약의 고화를 방지하기 위한 안티케이킹제를 0.05 ∼ 0.20 중량 % 함유하고,

   상기 산화제는 가비중이 0.60∼0.75 g/cc이고, 입도가 직경 3.36 mm 이하이고 직경 1.41 mm 이하가 20 % 이하인, 프릴질산암모늄으로서, 수분건조에 의한 기공 형성법 또는 GMB(Glass Micro Ballon), PMB(Plastic Micro Ballon), 및 Perlite 로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 첨가하는 인공적인 기포형성법을 이용하여 제조되며,

   상기 산화제는 경유흡유율이 10∼20%이고,

   상기 가연제는 초류점이 150℃ 이상인 탈방향족 경유인,

   것을 특징으로 하는 초유폭약.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 산화제는 상기 프릴질산암모늄 94.3 중량 % 를 넣고 혼합기를 돌리면서 상기 경유 5.7 중량 % 를 균일하게 뿌리면서 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초유폭약.
4. 삭제