KR800000456B1 - 뇌관 기폭성 및 뇌관비기폭성인 수용성 교질 현탁폭약의 제조 방법 - Google Patents

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Description

뇌관 기폭성 및 뇌관비기폭성인 수용성 교질 현탁폭약의 제조 방법

본 발명은 뇌관기폭성 및 뇌관비기폭성인 수용성 교질 현탁 폭약에 관한 것이다.

주로 질산암모늄의 열분해에 기인하는 화학에너지를 발생시키는 수용성 겔 폭약은 첫째 가격이 저렴하고 취급상 안정하기 때문에 채석장, 굴착 및 광산에 대량 사용되고 있다. 이들 폭약은 통상 고가의 현탁 고체연료를 함유하고 있으며, 기폭약에 의해 폭발시킬 수 없고 충분한 폭발력을 얻으려면 실질적으로 고폭성 전폭약을 충전시켜야 한다. 고체 연료 또는 증감제(增感劑)양자를 함유하지 않고, 또한 다이나마이트와 유사한 방식으로 장치하여 폭발시킬 수 있는 화약류를 함유하지 않으나, 염가이고 우발적인 폭발의 위험성이 적은 저렴한 뇌관비기폭성 폭약이 필요하게 되었다. 본 발명자들은 질산 암모늄 현탁액을 기재로 한 일종의 수용성 교질 폭약은 현탁시킨 고체 연료를 사용하지 않드라도 용이하게 제조될 수 있으며, 또한 뇌관기폭형으로 전화시킬 수도 있는데, 여기서 이들은 다이나마이트의 비교적 안전한 대치품으로 작용한 것이라는 사실을 발견하였다.

교질화시킨 수용성 질산암모늄 현탁 폭약은 공지 되어 있다. 클리마와 그 공동 연구자들의 미국 특허 제3,676,236호에는 질산 암모늄, 질산나트륨, 과염소산암모늄, 헥사메틸렌테트라민, 질산 미세한 고체연료, 수산기 치환농후제 및 가교 결합제의 비율을 변경하여 제조되는 폭약조성물이 기재되어 있다. 공지의 폭약 조성물들은 일반으로 노천굴 경암광에서 발견되는 바와같은 대규모의 굴착공에 사용하는데 특히 유용하다. 이러한 종류의 폭약은 보통 기폭약과 고폭성 전폭약 충전제에 의해 폭발된다.

본 발명자들은 공지의 기술에서 사용한 것과 동일한 성분을 사용하나, 미세한 고체연료를 함유시키지 않고도 그 성분비를 좁은 범위내에서 유지함으로써 뇌관비기성 폭약을 제조할 수 있다는 것을 알게되었다. 그 방법은 하기와 같다.

(a) 물26-36중량% 헥사메틸렌 14-24중량%, 용액 포화용질산암모늄 30중량% 내지 상당량, 또 pH4.0-6.5를 얻기 위하여 과염소산 암모늄 5-15중량% 및 충분한 양의 질산을 가하여된 모액을 조제하고 (b) 상기 (a)에서 조제한 모액 매 100부에 대하여 입상 질산 암모늄 80-175 중량부를 첨가하여, 최종 조성의 총 수분 함량이 13-18중량% 까지 되도록하고, 동시에 충분한 다당류 수지를 가하여 그 혼합물을 농화시킴으로써 교질체의 농도를 갖도록 한다.

상기 (a) 단계에서의 모액을 제조하기 위한 바람직한 방법은 하기와 같다.

30-40중량% 헥사메틸렌테트라민 수용액을 충분한 양의 질산과 혼합하여 pH5.0-5.3을 얻고, 한편 이 혼합물의 온도를 조절함으로써 66℃이상이 되지 않도록 하여 헥사메틸렌테트라민 함량이 25-35중량% 인 수용액을 생성시키고, 이 다량의 옹액중에 충분한 양의 과염소산 암모늄을 용해하여 최종농도 5.0-6.0%, 질산 나트륨을 충분히 용해하여 최종 농도 8.0-9.0%, 그리고 질산암모늄을 충분량 가하여 최종 농도 30-45%를 얻는다.

다음에, 이 모액을 미세하게 분쇄시킨 입상의 질산 암모늄과 충분한 양의 농후제와 혼합하여 질산암모늄이 현탁된 순간 비점폭성 폭약을 생성시킬 수 있다. 계속하여, 도료급 알루미늄 분말이나 기타 증감제를 첨가하여 다이나마이트 대체물인 뇌관기폭성 폭약으로 변화시킬 수도 있다.

본 발명 방법의 여러가지 단계들은 하기와 같다.

제1단계 :

이 단계의 시초에는 예시한 바와 같이 실시하지 않으면 발열 반응이 일어난다. 처음에는 물, 헥사메틸 렌테트라민 및 질산만이 존재하므로 온도 및 pH는 간편하게 조정될 수 있다. 온도의 상한선은 부반응으로 일어나는 분해 반응을 방지하기 위하여 엄격히 관찰되어야 한다. 온도는 50-60℃에서 조절하는 것이 좋다. 질산 암모늄의 용해는 흡열 반응이므로, 이러한 용해는 증기 코일 또는 기타 열교환 장치를 통하여 부가열을 가함으로써 더욱 신속하고 간편하게 수행될 수 있다. 이 단계 중에는 충분한 열량을 가하여 (2) 단계의 제조시에 35-50℃의 최종 온도를 얻는 것이 좋다.

제2단계 :

필요하다면, 제1단계에서 생성시킨 용액을 저장할 수 있고, 각종 폭약 생성물을 제조하기 위하여 그 일부를 사용할 수 있다. 그러나, 제1단계에서 냉각시키기 전의 용액을 사용하는 것이 더욱 경제적이고 편리하다. 이 단계에서 사용한 질산암모늄은 미세하게 분쇄하여 덩어리로 되지 않도록 하는 것이 좋다. 다당류 수지 및 가교 결합제의 배합은 이 단계에서 생성된 부류의 현탁액을 교질화 시키기 위한 능력 때문에 시장에서 구득할 수 있는 것들 중에서 선택되어야 한다. 어떤 수지들은 이 현탁액의 pH(약 5.8-5.9)에서 충분히 견고한 교질체를 생성하지 않는다.

제3단계 :

이 증감(增感)단계는 제2단계의 현탁액이 농화된 후에만 수행된다는 것이 중요하다. 또한, 생성물의 외양이 일정하게 되는 즉시 혼합조작을 중단시키는 일이 중요하다. 더 혼합하면 감도에 해롭다.

하기 실시예들은 각종 놔관기폭성 및 뇌관비기폭성 폭약 생성물의 제조방법을 예시한 것이다.

[실시예 1]

깨끗한 교반 반응기에 물 8.349부를 가한다. 여기에 교반하면서 고체의 입상 헥사메틸렌테트라민 4,914부를 가하고, 교반을 계속하여 용액을 생성시켰다.

이 용액을 교반하고 발열 중에 그 온도를 45-60℃로 조정하고, pH의 안정 및 온도 하강에 의해 나타나는 바와 같이 모든 반응이 종결된 후에 혼합을 계속하면서 질산(62%, 42°보메) 1,988부를 가하였다. 이 단계에서 35℃에서 pH는 5.1-5.3 이었다.

이 용액에 과립상의 질산암모늄 10,602부를 교반하면서 가하는 한편, 반응기를 증기 자켓으로 가열하였다. 또한 그 온도를 50℃가까이 유지시키면서 이 혼합물에 과염소산암모늄 1,551부 및 질산나트륨 2,586부를 용해시켰다. 이상과 같이 제조한 일련의 뱃치에서 측정한 최종 용액의 성질은 하기와 같았다.

pH 5.8-5.9

비중 1.34-1.35g/cc

결정 석출 온도 영하 4°

이상 설명한 용액을 액상으로 사용하여 38° 및 49℃사이의 온도에서 조작하여 이하 설명하는 바와같은 교질화된 현탁액을 생성시켰다.

혼합 용기에 미세하게 분쇄한 질산암모늄 1,960부를 가하였다. 상기 액체의 총분량을 가하고 혼합하여 균질하고 덩어리가 없는 슬러리를 생성시켰다. 교반하면서 상기 액체중 나머지 총 2000부를 혼합이 균일하고 덩어리가 생기지 않는 속도로 추출기를 통하여 구아르 수지(guar gum) 약 40부와 함께 가교 결합제를 가하였다. 농화된 현탁액을 교질체의 농도에 도달할때까지 방치하였는데, 이때까지는 구아르 수지첨가 종료후 약 8-10분이 소요된다. 그 생성물은 밀도 1.20-1.25g/cc 및 5.9-6.2의 비점폭성인 수용성 교질현탁 폭발물 4000부로 되어 있다. 최종 조성물에서의 여러가지 성분들의 백분율(소수 제1자리 까지)은 하기와 같다.

성분 중량 %

물 14.9

질산(100%기준) 2.3

헥사메틸렌테트라인 8.2

용액 상태의 질산암모늄 17.7

과염소산 암모늄 2.6

질산 나트륨 4.3

질산암모늄(분말) 49.0

구아르수지(NGL 4779, 신품, FF)(스타인-호올 제품) 1.0

가교제(스타인-호올 제품)

[실시예 3]

이하 설명하는 방법에 따라 일련의 폭발물 뱃치를 조제하였다. 깨끗한 교반 반응기에 물 8,349부를 넣었다. 교반 하면서 여기에 고체의 입상헥사메틸렌테트라민 4,914부를 첨가하고 용액이 형성될 때까지 교반을 계속하였다.

이 용액에 질산 1,988부(69%, 42°보메)를 가하고 교반하면서 발영중에 온도 범위를 45°-60℃를 조절하고, pH의 안정 및 온도 하강으로 알 수 있는 바와같이 모든 반응이 종결된후에 혼합을 계속한다. 이 단계에서의 pH는 본 방법에 의한 각종 뱃치에서 38℃에서 5.1-5.3임이 측정되었따.

이 용액에 과립상 질산 암모늄 10,602부를 교반하면서 첨가하고 증기자켓으로 반응기를 가열하였다. 온도가 약 50℃로 유지될때 이 혼합물에 역시 과염소산 암모늄 1,551부와 질산나트륨 2,586부를 용해시켰다.

이상과 같이 조제한 일련의 뱃치에서 측정한 최종 용액의 성질은 하기와 같았다.

pH 5.8-5.9

비중 1.34-1.35g/cc

결정 석출 온도 영하 4℃

상기 용액을 액상으로 사용하고 38℃ 및 49℃사이의 온도에서 조작하여 이하 설명하는 바와같이 교질화된 현탁액을 생성시켰다.

혼합기에 미세한 질산 암모늄 1,480부를 가하였다. 혼합시키면서 상기 액체를 충분량 첨가하여 균질하고 덩어리가 없는 슬러리를 생성시켰다. 상기 액체의 나머지 총 2,320부를 교반하면서 구아르 수지 40부와 함께 첨가시켰는데 상기 수지는 덩어리가 생기지 않는 속도로 추출기를 통하여 첨가시켰다. 농화된 현탁액은 최소 5분간에 교질체의 농도에 도달하도록 방치하고 서서히 혼합을 계속하였다. 교질체 생성이 완결된 것 같으면 안료용 알루미늄 분말을 저속으로 혼합시켜 일정한 외양을 얻었다. 이러한 외양이 형성되는 즉시 혼합 조작을 정지시켰다. 생성물은 4000부의 안정한 뇌관기 폭성의 수용성 교질 폭약이었다. 본 발명에 의한 일련의 뱃치의 성질은 하기와 같았다.

pH 5.9-6.2

비중 1.10-1.15g/cc

분류 영하 23℃와 같은 저온에서도 순간 점폭

성인 A급의 고속폭

본 실시예의 방법에 따라 제조한 생성물은 헥사메틸렌 9.5%, 질산 2.7%, 질산암모늄 57.5% 질산나트륨 5%, 과염소산 암모늄 3%, 안료급 알루미늄 분말 4%, 가교제를 가진 구아르 수지 1% 및 물로 이루어졌다.

Claims (1)

1. 30-40 중량% 헥사메틸렌 테트라민 수용액을 충분한 양의 질산과 혼합하여 pH5.0-5.3을 얻고 한편 이 혼합물의 온도를 조절함으로써 66℃이상이 되지않도록하여 헥사메틸렌테트라민 함량이 25-35 중량%인 수용액을 생성시키고, 본 용액에서 충분한 양의 과염소산 암모늄을 용해하여, 최종농도 5.0-6.0% 질산 나트륨을 충분히 용해하여, 최종농도 8.0-9.0%의 농축물을 얻고, 질산 암모늄을 충분히 가하여 최종농도 30-45%의 생성용액을 얻고 생성용액 100부에 미세하게 분쇄된 질산암모늄 60-65부와 충분한 폴리사카라이드검과 교차 연결제를 혼합하여 겔-형태 지속성을 갖는 혼합물을 농후하게 하며, 농후해진 혼합물에 혼합물이 균일하게 될때까지 페인트 도료 알루미늄 분말을 6-8부 혼합시킴을 특징으로 하는 뇌관기폭성 및 뇌관비기폭성인 수용성 교질 현탁 폭약의 제조방법.