NO125970B

NO125970B -

Info

Publication number: NO125970B
Application number: NO0907/71A
Authority: NO
Inventors: E Gullaug
Original assignee: Norsk Spraengstofindustri As
Priority date: 1971-03-10
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1972-12-04
Also published as: CH569678A5; DK128203B; DE2211527A1; BE780542A; FR2128859A1; FR2128859B1; AU470938B2; ES400584A1; CA975178A; IT952151B; AU3988672A; ZA721303B; GB1364772A; US3834954A

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av et Procedure for the production of a

vannholdig sprengstoff. aqueous explosive.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av sådanne sprengstoffer som består av en vannholdig blanding av oksygenavgivende salter og brennbare stoffer av forskjellig art, og som utgjør en viskøs dispersjon av faste partikler i en fortykket vandig saltoppløsning. The invention relates to a method for producing such explosives which consist of an aqueous mixture of oxygen-releasing salts and combustible substances of various kinds, and which constitute a viscous dispersion of solid particles in a thickened aqueous salt solution.

Sprengstoffer av denne art fremstilles i dag på to klart forskjellige måter, nemlig enten ved en fabrikkmessig fremstilling av den fullstendige sprengstoffblanding, som først efter en even-tuell lagringstid og påfølgende transport til forbruksstedet bringes på plass i borhullet, eller ved at sprengstoffets komponenter, eventuelt i form av visse forblandinger og tilberedte oppløsninger, blandes på forbruksstedet umiddelbart i forbindelse med at spreng- Explosives of this type are today produced in two distinctly different ways, namely either by a factory production of the complete explosive mixture, which is only brought into place in the borehole after a possible storage period and subsequent transport to the point of consumption, or by the components of the explosive, possibly in the form of certain premixes and prepared solutions, are mixed at the point of consumption immediately in connection with the blasting

stoffet pumpes ned i borhullene. the material is pumped down into the boreholes.

Den førstnevnte metode omfatter både den praksis å frem-stille spesielt formgitte ladningsenheter, patroner, fortrinnsvis i plastemballasje og i dimensjoner tilpasset de borhull de skal brukes i, og den praksis å la lagring og transport foregå i vesentlig større enheter eller transportbeholdere, hvorfra sprengstoffet tappes eller pumpes ned i borhullene. The first-mentioned method includes both the practice of producing specially designed charging units, cartridges, preferably in plastic packaging and in dimensions adapted to the boreholes they are to be used in, and the practice of allowing storage and transport to take place in significantly larger units or transport containers, from which the explosive is drained or pumped down into the boreholes.

Denne metode har den fordel at sprengstoffets sammensetning og dets kvalitetsdata lettere kan overvåkes og kontrolleres før det tas i bruk. En viss ulempe består i at sprengstoffet under lagring kan gjennomgå endringer i ugunstig retning hva angår såvel dets sprengtekniske kvaliteter som endringer av konsistensmessig art. Det siste kan være av vesentlig betydning for en rasjonell og riktig gjennomføring av pumpingen og ladearbeidet på forbruksstedet. En annen ulempe ved den fabrikkmessige fremstillingsmeto-de er at hele sprengstoffmengden foreligger som detonerbart sprengstoff under lagring og transport, med dertil hørende strenge sik-kerhetsmessige reglementer. This method has the advantage that the composition of the explosive and its quality data can be more easily monitored and controlled before it is put into use. A certain disadvantage consists in the fact that the explosive during storage can undergo changes in an unfavorable direction, both in terms of its blasting technical qualities and changes of a consistency nature. The latter can be of significant importance for a rational and correct implementation of the pumping and charging work at the point of consumption. Another disadvantage of the factory manufacturing method is that the entire quantity of explosives is present as detonable explosives during storage and transport, with the associated strict safety regulations.

Den annen metode har som regel den klare fordel at det under transport og lagring ikke foreligger noe ferdig, detonerbart sprengstoff, idet dette først etableres i umiddelbar nærhet av de borhull hvor det skal brukes, og umiddelbart før det blir fylt i borhullene. Dette gjelder fullt ut når ingen av komponentene i og for seg har sprengstoffkarakter, og selv om så er tilfelle, vil mengden av dette, som altså er underlagt spesielle transport- og lagringsrestriksjoner, være vesentlig mindre enn om den førstnevn-te metode med fabrikkmessig fremstilling var benyttet. The second method usually has the clear advantage that no ready-made, detonable explosives are present during transport and storage, as this is first established in the immediate vicinity of the boreholes where it is to be used, and immediately before it is filled in the boreholes. This fully applies when none of the components in and of themselves have explosive character, and even if this is the case, the amount of this, which is therefore subject to special transport and storage restrictions, will be significantly less than if the first-mentioned method with factory production was used.

Den sistnevnte metode, med fremstilling på forbruksstedet , har imidlertid den ulempe at sprengstoffets sammensetning, og derved dets egenskaper, er avhengig av en omhyggelig og nøyaktig utført doserings- og blandeoperasjon på selve forbruksstedet. However, the latter method, with production at the point of consumption, has the disadvantage that the composition of the explosive, and thereby its properties, is dependent on a carefully and accurately performed dosing and mixing operation at the point of consumption itself.

Det er kjent å forhåndsfremstille en fortykket oppløsning eller dispersjon som i det vesentlige består av sprengstoffets oksygenavgivende komponenter, for så å blande denne med sprengstoffets brennbare, oksygenforbrukende og eventuelt i og for seg eksplosive komponenter. Hittil har imidlertid de sistnevnte komponenter inngått i blandeoperasjonen som et fast, pulverformig stoff. It is known to pre-prepare a thickened solution or dispersion which essentially consists of the explosive's oxygen-releasing components, and then to mix this with the explosive's flammable, oxygen-consuming and possibly intrinsically explosive components. Until now, however, the latter components have been included in the mixing operation as a solid, powdery substance.

Nøyaktig dosering av tørre komponenter i meget bestemte forhold til en væskestrøm er ikke lett. Den er spesielt vanskelig dersom de tørre komponenter er meget finpulveriserte, da både deres romvekter og flyteegenskaper i så fall er sterkt avhengig såvel av pulvermaterialets luftinnhold som av pulverpartiklenes egenskaper forøvrig. Ved sprengstoffer av den art som her omtales, Accurate dosing of dry components in very specific proportions to a liquid stream is not easy. It is particularly difficult if the dry components are very finely pulverized, as both their specific gravity and flow properties in that case are strongly dependent both on the air content of the powder material and on the other properties of the powder particles. In the case of explosives of the kind referred to here,

er det av stor betydning at de tørre komponenter nettopp er meget finpulveriserte, og man har ofte måttet gripe til forskjellige tiltak, såsom vibrering av silovegger, mekanisk agitering inne i siloene, eller luftinnblåsning for å motvirke svikt i utmatningen av de tørre komponenter gjennom skruetransportører eller andre do-seringsinnretninger. Under ugunstige forhold, såsom høy luftfuk-tighet eller høye temperaturer har pulvermaterialet kunnet oppvise en slik tendens til sintring og klumpdannelse, at selv de nevnte tiltak ikke har kunnet sikre det ønskede resultat av materialdo-seringen. it is of great importance that the dry components are precisely very finely pulverized, and various measures have often had to be resorted to, such as vibration of the silo walls, mechanical agitation inside the silos, or air blowing to counteract failure in the discharge of the dry components through screw conveyors or other dosing devices. Under unfavorable conditions, such as high humidity or high temperatures, the powder material has been able to show such a tendency towards sintering and lump formation that even the measures mentioned have not been able to ensure the desired result of the material dosing.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å oppnå den fordel The present invention aims to achieve that advantage

som den sistnevnte metode byr på, idet det ferdige sprengstoff først etableres umiddelbart før bruken på forbrukerstedet, samti-dig som ulempene ved håndtering og nøyaktig dosering av tørre pul-verkomponenter elimineres. which the latter method offers, as the finished explosive is first established immediately before use at the point of consumption, at the same time as the disadvantages of handling and accurate dosing of dry powder components are eliminated.

Det karakteristiske ved fremgangsmåten i henhold til fo-religgende oppfinnelse er at også de oksygenforbrukende komponenter tilføres blandeoperasjonen i form av en viskøs eller fortykket oppløsning hvori de faste og uløselige brennbare komponenter er dispergert. The characteristic feature of the method according to the present invention is that the oxygen-consuming components are also added to the mixing operation in the form of a viscous or thickened solution in which the solid and insoluble combustible components are dispersed.

Det vesentlige trekk ved oppfinnelsen består således i å la også sprengstoffets brennbare komponenter tilføres den endelige blandeoperasjon i en pumpbar form. I en sådan viskøs eller pastøs komponentblanding må det inngå en væskefase som er blandbar med den saltoppløsning som utgjør væskefasen i den annen pumpbare komponentblanding. Som egnet dispergeringsmedium for forskjellige faste brennstoffkomponenter er det funnet forskjellige flytende medi-er, som har det til felles at de omfatter bare eller betraktelige mengder brennbare stoffer, og at de har en relativt høy viskositet som forhindrer at uløselige brennstoffpartikler sedimenterer i dem. Som eksempler på sådanne egnede dispergeringsvæsker for faste brenn-stof fkomponenter kan nevnes etylenglykol fortykket med små mengder spesielle fortykningsmidler, såsom "Polyhall", type 295, og "Kelzan" og videre melasse og inndampet sulfittlut fra en sulfittcelluloseprosess. The essential feature of the invention thus consists in allowing the combustible components of the explosive to be added to the final mixing operation in a pumpable form. Such a viscous or pasty component mixture must include a liquid phase which is miscible with the salt solution which forms the liquid phase in the other pumpable component mixture. Different liquid media have been found as suitable dispersing media for different solid fuel components, which have in common that they contain only or considerable amounts of combustible substances, and that they have a relatively high viscosity that prevents insoluble fuel particles from sedimenting in them. Examples of such suitable dispersing liquids for solid fuel components include ethylene glycol thickened with small amounts of special thickeners, such as "Polyhall", type 295, and "Kelzan" and further molasses and evaporated sulphite liquor from a sulphite cellulose process.

Blant de brennbare komponenter som skal dispergeres i en sådan væske, må det vanligvis være minst én som bibringer den Among the combustible components to be dispersed in such a liquid, there must usually be at least one that contributes to it

endelige sprengstoffblanding en fornøden grad av initierbarhet. final explosive mixture a required degree of initiation.

Som sådanne sensibiliseringsmidler kommer først og fremst enten As such sensitizers come primarily either

et fast stoff med sprengstoffkarakter, fortrinnsvis trinitrotolu-en, eller finfordelt, fortrinnsvis flakformet, aluminium på tale. Det er et trekk ved oppfinnelsen at initierbarheten, respektive lettantenneligheten av disse sensibiliseringsmidler blir betrakte-lig nedsatt ved at de er dispergert i en væskefase, men at de alli-kevel bibringer den endelige sprengstoffblanding, hvor også de oksygenavgivende salter er tilstede, en tilstrekkelig initierbarhet. a solid substance with an explosive character, preferably trinitrotoluene, or finely divided, preferably flake-shaped, aluminum in speech. It is a feature of the invention that the initiability, respectively the flammability of these sensitizers is considerably reduced by the fact that they are dispersed in a liquid phase, but that they still provide the final explosive mixture, where the oxygen-releasing salts are also present, a sufficient initiability .

Utover disse sensibiliseringsmidler kan den viskøse eller pastøse komponentblanding omfatte en rekke andre brennbare stoffer, som ved å delta i omsetningen bidrar til utvikling av varme og forbrenningsgasser. En gruppe sådanne brennbare stoffer er pulvere av kull, asfalt, bek, torv, tre, kork, bark o.l., en annen gruppe er pulvere av metaller som aluminium, magnesium, silisium, bor eller legeringer av disse. In addition to these sensitisers, the viscous or pasty component mixture may include a number of other combustible substances, which by participating in the turnover contribute to the development of heat and combustion gases. One group of such combustible substances are powders of coal, asphalt, pitch, peat, wood, cork, bark etc., another group are powders of metals such as aluminium, magnesium, silicon, boron or alloys of these.

Foruten disse komponenter som utgjør vesentlige bestanddeler av det endelige sprengstoff, kan såvel brennstoffkomponent-blandingen som blandingen av de oksygenavgivende salter omfatte bestanddeler som influerer på eller stabiliserer de to komponent-blandingers eller den endelige sprengstoffblandings konsistens, såsom fortykningsmidler og tverrbindingsreagenser for disse fortykningsmidler, eller på blandingenes innhold av dispergert luft, såsom dispergeringsmidler eller andre overflateaktive stoffer. Sådanne stoffer kan også tilsettes separat under den endelige blan-deoperas jon hvis det finnes hensiktsmessig. In addition to these components which constitute essential components of the final explosive, both the fuel component mixture and the mixture of the oxygen-releasing salts may include components which influence or stabilize the consistency of the two component mixtures or the final explosive mixture, such as thickeners and cross-linking reagents for these thickeners, or on the mixture's content of dispersed air, such as dispersants or other surfactants. Such substances can also be added separately during the final mixing operation if appropriate.

Ved utøvelse av denne oppfinnelse er for det første en nøyaktig dosering av de to komponentblandinger, og for det annet en omhyggelig blanding av dem, av betydning. In practicing this invention, firstly, an accurate dosage of the two component mixtures, and secondly, a careful mixing of them, is of importance.

Det er et trekk ved oppfinnelsen at den volumetriske dosering av komponentblandingene er langt lettere å utføre nøyaktig og reproduserbart enn den tidligere praktiserte dosering av tørre komponenter. Som hensiktsmessig pumpeinnretning kommer fortrinnsvis tannhjulspumper av forskjellig konstruksjon på tale. En foretrukken anordning er videre et arrangement hvor to tannhjulspumper, en for hver av komponentblandingene, drives av en felles motor, og hvor forholdet mellom pumpenes turtall kan varieres for innstilling av det ønskede blandingsforhold, mens produksjonshastigheten for det ferdige sprengstoff kan varieres ved en turtallsvariator for den felles motor. Et alternativt arrangement består i å pumpe den ene komponentblanding med variabel hastighet, og la en strømnings-måler i denne materialstrøm styre pumpehastigheten i den andre materialstrøm i et innstillbart, men under varierende pumpehastig-heter stabilt forhold. Sådanne arrangementer er hensiktsmessige både for opprettholdelse av riktig sammensetning på sprengstoffet og for tilpassing av produksjonshastigheten til gjennomføringen av ladearbeidet og forholdene forøvrig på arbeidsstedet. It is a feature of the invention that the volumetric dosing of the component mixtures is far easier to perform accurately and reproducibly than the previously practiced dosing of dry components. Suitable pumping devices are preferably gear pumps of various constructions. A preferred arrangement is further an arrangement where two gear pumps, one for each of the component mixtures, are driven by a common motor, and where the ratio between the pumps' speed can be varied to set the desired mixture ratio, while the production rate for the finished explosive can be varied by a speed variator for the common engine. An alternative arrangement consists of pumping one component mixture at a variable speed, and letting a flow meter in this material flow control the pumping speed in the other material flow in an adjustable, but under varying pump speeds, stable condition. Such arrangements are appropriate both for maintaining the correct composition of the explosive and for adapting the production speed to the completion of the charging work and the conditions otherwise at the workplace.

Uansett hvilke pumpearrangementer som velges for riktig og stabil dosering av de to komponentblandinger i et bestemt forhold, må den endelige blanding av disse to materialstrømmer være fullstendig før sprengstoffet bringes inn i borhullet. Denne endelige blanding kan forenkles ved hensiktsmessig utforming av det parti hvor materialstrømmene bringes sammen, f.eks. ved at den ene materialstrøm bringes til å flyte gjennom en dyse med et stort antall åpninger inn i den annen materialstrøm. Efter denne sammen-føring av komponentblandingene må det sørges for fullstendig blanding av dem. Dette kan skje ved hjelp av mekanisk bevegede blande-organer, såsom skovler eller røreblader som arbeider i et blande-kammer, men en foretrukken utførelse av denne blandeoperasjon omfatter bruken av en såkalt "static mixer", hvor den totale material-strøm bringes til å gjennomløpe et større antall oppsplittinger og retningsforandringer bare på grunn av den strømningsbevegelse som pumpene opprinnelig har bibragt de to komponentblandinger. Whatever pumping arrangements are chosen for correct and stable dosing of the two component mixtures in a particular ratio, the final mixing of these two material streams must be complete before the explosive is brought into the borehole. This final mixture can be simplified by appropriate design of the part where the material flows are brought together, e.g. in that one material stream is made to flow through a nozzle with a large number of openings into the other material stream. After this combination of the component mixtures, it must be ensured that they are completely mixed. This can be done with the help of mechanically moved mixing means, such as paddles or stirring blades working in a mixing chamber, but a preferred embodiment of this mixing operation includes the use of a so-called "static mixer", where the total material flow is brought to undergo a greater number of splits and changes of direction simply because of the flow movement which the pumps have originally imparted to the two component mixtures.

Uansett hvilken blandeteknikk som anvendes, er det funnet hensiktsmessig at de to komponentblandinger har noenlunde samme viskositet eller konsistens, hvorved risikoen vesentlig minskes for at en av komponentblandingene skal opptre som ikke-dispergerte klumper eller lokale inhomogeniteter i den øvrige masse. Regardless of which mixing technique is used, it has been found appropriate that the two component mixtures have roughly the same viscosity or consistency, thereby significantly reducing the risk of one of the component mixtures acting as non-dispersed lumps or local inhomogeneities in the rest of the mass.

Nedenfor er gitt et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen, men det vil fremgå av det her fremførte, at oppfinnelsen ikke er begrenset til dette eksempel, men at den omfatter enhver fremstilling av vannholdige sprengstoffer hvor to viskøse eller pastøse komponentblandinger bringes sammen for å danne det ferdige sprengstoff. Below is an example of an embodiment of the invention, but it will be clear from what has been presented here that the invention is not limited to this example, but that it encompasses any production of aqueous explosives where two viscous or pasty component mixtures are brought together to form it finished explosives.

Eksempel 1 Example 1

Komponentblanding A Component mixture A

En viskøs til pastøs dispersjon av oksygenavgivende salter fremstilles med følgende sammensetning, angitt i vektdeler:A viscous to pasty dispersion of oxygen-releasing salts is prepared with the following composition, expressed in parts by weight:

Anm.: Den anvendte kalksalpeter inneholder omtrent 79 % kalsium-nitrat, 6 % ammoniumnitrat og 15 % vann. Note: The lime nitrate used contains approximately 79% calcium nitrate, 6% ammonium nitrate and 15% water.

De første 5 komponenter varmes under røring til ca. 65°C , hvorefter de to sistnevnte komponenter, fortykningsmidlene, dispergeres i etylenglykolen og tilsettes saltoppløsningen. Kjøling under omrøring gir begynnende saltutskillelse ved ca. 30°C, mens komponentblandingen beholder sin pumpbarhet og karakter av vis-køs dispersjon til mellom 10°C og 20°C. Denne komponentblanding vil efter dekomponering under en detonasjon gi til disposisjon for forbrenning av andre stoffer ca. 210 g oksygen pr. kg. The first 5 components are heated while stirring to approx. 65°C, after which the two latter components, the thickeners, are dispersed in the ethylene glycol and added to the salt solution. Cooling while stirring causes initial salt separation at approx. 30°C, while the component mixture retains its pumpability and character of viscous dispersion to between 10°C and 20°C. This component mixture will, after decomposition during a detonation, make available for the combustion of other substances approx. 210 g of oxygen per kg.

Komponentblanding B Component mixture B

En viskøs blanding av brennbare komponenter fremstilles med følgende sammensetning, angitt i vektdeler: A viscous mixture of combustible components is prepared with the following composition, expressed in parts by weight:

Fortykningsmiddelet dispergeres i glykolen, som oppvar-mes til ca. 80°C, hvorved det fremkommer en klar oppløsning som efter avkjøling har en viskositet på ca. 2000 cP. I denne dispergeres så de to sistnevnte komponenter. Denne komponentblanding trenger ca. 1400 g oksygen pr. kg for fullstendig forbrenning. The thickener is dispersed in the glycol, which is heated to approx. 80°C, resulting in a clear solution which, after cooling, has a viscosity of approx. 2000 cP. The latter two components are then dispersed in this. This component mixture needs approx. 1400 g of oxygen per kg for complete combustion.

Fremstilling av sprengstoffet Production of the explosive

Ved sammenblanding av By mixing of

87 deler komponentblanding A, og 87 parts component mixture A, and

13 " B, 13" B,

fåes et praktisk talt oksygenbalansert sprengstoff. Under denne blandeoperasjon tilsettes dessuten 0,3 del av en 50%-ig natriumbi-kromatoppløsning, hvorved det i sprengstoffblandingen utvikles en a practically oxygen-balanced explosive is obtained. During this mixing operation, 0.3 part of a 50% sodium bichromate solution is also added, whereby a

gelaktig konsistens og forbedret vannresistens. gel-like consistency and improved water resistance.

Eksempel 2 Example 2

Komponentblanding A Component mixture A

På lignende måte som i eksempel 1 fremstilles en blanding med følgende sammensetning:In a similar way as in example 1, a mixture with the following composition is prepared:

Denne blanding vil vise begynnende saltutskillelse ved ca. 35°C, men kan pumpes ved temperaturer ned til ca. 20°C. Den gir ca. 2 35 g disponibelt oksygen pr. kg. This mixture will show initial salt separation at approx. 35°C, but can be pumped at temperatures down to approx. 20°C. It gives approx. 2 35 g disposable oxygen per kg.

Komponentblanding B Component mixture B

En viskøs blanding av brennbare komponenter fremstilles med følgende sammensetning: A viscous mixture of flammable components is produced with the following composition:

Pr. kg av denne pasta tilsettes 2,5 ml av en oppløsning med sammensetning: For each kg of this paste, add 2.5 ml of a solution with the following composition:

Den således fremstilte pasta vil forbruke ca. 820 g oksygen pr. kg for fullstendig forbrenning. The pasta produced in this way will consume approx. 820 g of oxygen per kg for complete combustion.

Fremstilling av sprengstoffet Production of the explosive

fåes et praktisk talt oksygenbalansert sprengstoff. a practically oxygen-balanced explosive is obtained.

Begge de her beskrevne sprengstoffer detonerer fullsten- Both of the explosives described here detonate solid

dig i en ca. 75 mm diam. ladesøyle ved ca. 10°C ved initiering med en "Pentolite"-tenner. you in an approx. 75 mm diam. charging station at approx. 10°C when initiated with a "Pentolite" igniter.

Claims

1. Method for producing an aqueous explosive

substance, during which a previously prepared, thickened solution or dispersion, essentially consisting of the explosive's oxygen-releasing components, is mixed with the explosive's combustible, oxygen-consuming and possibly in and of itself explosive components, characterized in that the oxygen-consuming components are also added to the mixing operation in the form of a viscous or thickened solution in which the solid and insoluble flammable components are dispersed.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that a solution or dispersion of the oxygen-consuming components with approximately the same consistency or viscosity as the solution or dispersion of the oxygen-releasing components is used.

3. Method as stated in claim 2, characterized in that water or a water-soluble flammable liquid or such a liquid mixed with water is used as the liquid component in the component mixture comprising the flammable substances.

4. Method as stated in claim 2, characterized in that ethylene glycol thickened with a high molecular compound to a viscosity which practically prevents sedimentation of solids dispersed therein is used as liquid component.

5. Method as stated in claim 2, characterized in that in the component mixture comprising the combustible substances, molasses is used to a significant extent.

6. Method as stated in claim 2, characterized in that in the component mixture comprising the combustible substances, an evaporated sulphite liquor from a sulphite cellulose process is used to a significant extent.

7. Method as stated in any of claims 1 to 6, characterized in that the two viscous or pasty component mixtures are used in such a mixing ratio that the finished explosive is approximately oxygen balanced.