NO128576B - - Google Patents

Description

Sprengstoff.

Nærværende oppfinnelse vedrører en ny sprengende eksplosiv blanding. Mere spesielt vedrører oppfinnelsen eksplosive blandinger som er karakterisert ved en usedvanlig styrke pr. volumenhet.

Ved alt arbeide i stenbrudd og ved stør-re utgravninger brukes sprengstoff i store mengder for å løsne sten eller malm fra sitt leie og for å dele opp materialet, slik at det kan fjernes og behandles videre. Da omkostningene for sprengstoff og arbeidene som er nødvendige for å utføre sprengnin-gen, utgjør en vesentlig del av omkostningene for det utvundne materiale, har meget tid og arbeide blitt gjort for å redusere slike omkostninger. Inntil i dag er de stør-ste anstrengelser blitt gjort i retning av å erstatte de dyre stoffer i sprengstoffblan-dingen og ved å forbedre de mekaniske midler, som brukes for å forberede spreng-ningen. Relativt liten oppmerksomhet har vært rettet på å øke styrken pr. volumenhet av den eksplosive blanding. Færre borhull eller borhull med mindre diameter kan brukes hvis en eksplosiv blanding er tilgjengelig, som vil gi mere energi pr. volumenhet av sprengstoffet. De eneste spreng-stoffer som er kjent i dag, som har meget høy styrke pr. volumenhet, er enten uøn-sket følsomme overfor inisiering for til-fresstillende bruk i marken i de store nød-vendige mengder, som f. eks. flytende nitro-glysering og sprenggelatin, eller er alt for dyre, som f. eks. cyclohimetylenteinitramin (RDX), cyklotetramyetylen, teranitramin og lignende.

Det er en hensikt ved nærværende oppfinnelse å fremskaffe en billig eksplosiv blanding som har meget høy styrke pr. volumenhet. En annen hensikt er å fremskaffe en slik eksplosiv blanding som ytterligere karakteriseres ved gunstige følsomhets-egenskaper.

Ifølge oppfinnelsen oppnåes dette ved et sprengstoff med stor tetthet som omfat-ter en støpt blanding som har et tverr-snittsareal på minst 19 cm<2>, og som består av 15—20 vektsprosent ammoniumnitrat av slik finhet at minst 90 % vil passere gjennom en sikt med minst 65 mesh og minst 60 % vil passere gjennom en sikt med minst

100 mesh, fra 45 til 55 % natriumnitrat av slik grovhet at minst 98 % vil passere gjennom en sikt med minst 10 mesh og minst 90 % vil holdes på en sikt med 20 mesh, fra

15 til 20 % ferrosilicium av slik finhet at

minst 95 % vil passere gjennom en sikt med

80 mesh og minst 45 % vil passere gjennom

en sikt med 200 mesh, fra 12—17 % TNT, fra 2 til 5 % dinitrotoluol, og fra 0 til 0,35 % stearinsyre, og tettheten av nevnte støpte blanding er minst 1,8 g pr. cm<3>.

Mengdene og partikkelstørrelsen fol komponentene er essensielle hvis fordelene ved den nye eksplosive blanding skal oppnåes. Eksperimentelle blandinger har vist, at den krevede tetthet og forplantende ka-rakteristikk bare kan oppnåes hvis partik-kelstørrelsen for ammoniumnitrat, natriumnitrat og ferrosilicium er som angitt for-an. Hvis partikkelstørrelsen for ammoniumnitrat overstiger de angitte grenser, vil blandingen ikke ha de forplantende ka-rakteristika nødvendig for å sikre detonasjon av den hele søyle, særlig hvis individuelle ladninger ikke er i nøyaktig linje og tett kontakt med hinannen. Hvis partikkel-størrelsen for natriumnitrat overstiger den som vil passere gjennom en sikt med 10 mesh, vil resultatet være ufullstendig reaksjon med derav følgende reduksjon i styrken. På den annen side, hvis partikkelstør-relsen er mindre enn den som holdes tilbake på en sikt på 20 mesh, synker tettheten fordi optimal blanding ikke kan oppnåes. Hvis ferrosiliciummet ikke er meget fint fordelt, er ufullstendig reaksjon resultatet, hvilket igjen forårsaker nedsatt styrke.

Mengden av anvendt TNT-DNT blanding er den som er nødvendig for å gi en mobil masse, mens nitroforbindelsene er smeltet og et homogent kontinuerlig fast stoff når nitroforbindelsene er faste, og for å gi den nødvendige følsomme virkning. Bruken av opp til 0,35 vektsprosent stearinsyre meddeler øket mobilitet til den varme blanding og tillater således bruken av noe mindre nitrostoff enn som er nødvendig, når starinsyren er fraværende.

Nærværet av ethvert kullhydratmateriale ville være skadelig både av hensyn til blandingens tetthet og av sikkerhetsgrun-ner ved fremstillingen. Under blandings-betingelsene ville ethvert kullhydratmateriale, som er tilstede være en alvorlig ilds-fare, og oksydasjon av kullhydratmateriale ved støpetemperaturen vil gi gassformede spaltningsprodukter og således nedsette tettheten av den ferdige støpning.

Sprengstoffene etter oppfinnelsen frem-stilles ved omhyggelig blanding av komponentene for å gi en homogen masse, mens TNT og dinitrotoluol foreligger i flytende form. Denne masse støpes derpå i den ønskede beholder, som kan være av metall eller ethvert annet stivt vannugjennomtrenge-lig pakningsmateriale og tillates derpå å størkne. Forholdet av væske til fast stoff er slik at ingen atskillelse av komponentene kan opptre under støpningen av de smelte-de nitroforbindelser. Blandingen støpt slik vil ha en tetthet på minst 1,8 g pr. cm<3>. Det er klart at den støpte blanding vil bli brukt i den støpte form, da granulering ville gi et materiale, som har mindre tetthet.

Oppfinnelsen skal i det følgende illu-streres med noen eksempler.

Eksempel 1:

27 deler fint ammoniumnitrat (minst 90 % passerer gjennom en sikt med 65 mesh og minst 60 % passerer en sikt med 100 mesh), 72 deler grovt natriumnitrat (98% gjennom en sikt med 10 mesh og 90 % holdt tilbake på en sikt med 20 mesh), 24 deler ferrosilicium (45—65 % passerer gjennom en sikt med 200 mesh) og 0,5 deler stearinsyre blandes og oppvarmes i et blan-

derapparat med dampkappe til en temperatur på ca. 73°. Den oppvarmede blanding ble tilsatt en smeltet blanding av 23,2 deler TNT og 3,3 deler DNT, og oppvarmning av blandingen ble fortsatt til en temperatur på ca. 80° var oppnådd. Blandingen, som nå er en tyktflytende masse, ble holdt ved en temperatur på vel 80° i metallbokser 12,7 cm i diameter og 61 cm i lengde og fikk størkne.

Blandingen fremstilt slik hadde følg-ende komponentinnhold i vektsprosent:

Tettheten hos den støpte blanding var 1,82 g pr. cm<3>, og detonasjonshastigheten var 4 000—4 500 m pr. sekund. Forplantnings-følsomheten var slik at detonasjon kunne forplantes fra den ene ende av en boks til enden av den neste boks over et luftgap på minst 10,2 cm. Den støpte blanding kunne ikke inisieres med en vanlig sprenghylse nr. 8, men blir lett inisert av en patron fremstilt for formålet. Tilfredsstillende for-plantning av detonasjonen krever imidlertid et minimum tversnittsareal på minst 19 cm2.

Styrken, dvs. styrken pr. volumenhet av forannevnte blanding i sammenligning med kjente sprengstoff blandinger, vises på den følgende tabell. For å skape et grunnlag for sammenligning ble amatol (21 vektsprosent TNT, 79 vektsprosent ammoniumnitrat) til-skrevet en vekt og styrkefaktor på 100.

Den forangående tabell viser at den foreliggende blanding har en massestyrke som er større enn selv den for flytende ni-troglyserin eller sprenggelatin, 60 % større enn den for amatol, og 200 % større en den for en ammoniumnitratkullstof f holdig olje-sprengstoff nu vanlig i bruk. Dynamittblan-dinger i hvilke en del av nitroglyserinet er erstattet av ammoniumnitratoljeblandin-ger har styrkefaktorer som ligger mellom dem for de individuelle blandinger. Den foreliggende blanding er i massestyrke overlegen selv de høyt følsomme eksplosive blandinger, og innehar alle behandlingsfor-deler for blandinger med lav styrke, som er relativt ufølsomme.

Eksempel 2: Sprengstoffet beskrevet i eksempel 1 ble sammenlignet med et konvensjonelt sprengstoff ved skytning i et kalkstenbrudd i West Virginia. Dolomitkalksten i denne forekomst er kjent som et vanskelig ma-tteriale å bryte. Ved sbuddet ble totalt 16 huller 16,5 cm i diameter og tilnærmet 5,8 meter i dybde boret parallelt til bruddets overflate. Hvert hull ble ladet med fra 12 til 15 bokser sprengstoff, og boksene var 14 cm i diameter og 61 cm lange, og to bokser av konvensjonelt tennapparat. I 7 av hullene inneholdt boksene sprengstoffet «Nitromeks» nr. 2 tilgjengelig i handelen, en støpt charge som inneholder 30 % ammoniumnitrat, 40 % natriumnitrat, 21,65 % TNT-DNT blanding, 8 % ferrosilicium, og 0,35 % stearinsyre, og blandingen har en tetthet på 1,66 g pr. cm<3>. Hver blanding inneholdt 15,9 kg av denne blanding. Blandingen representerer sprengstoff med høy-est tetthet tilgjengelig før nærværende oppfinnelse.

Boksene i de tilbakeblivende 9 huller inneholdt den nettopp beskrevne blanding og hver boks veier 17,2 kg. Den individuelle charge i hvert hull besto i det vesentlige av samme antall enheter som brukt i de første 7 huller.

Etter at chargene var skutt var for-skjellen i resultater meget bemerkelsesver-dig. Oppdelingen av kalksten brutt i front av de huller, som var ladet med blandingen etter oppfinnelsen var helt overlegne den brutt i front av de konvensjonelle spreng-stoffer. Mengden sprengt med sprengstoffet etter oppfinnelsen ga en mindre opp-hopning på grunn av at kalkstenstykkene ble kastet lenger og ga således større sik-kerhet og tilgjengelighet for oppskuffing.

Eksempel 3:

Det samme sprengstoff ble sammen-

lignet også med et vanlig sprengstoff ved skytning av takonit-typemalm i New York. Materialet er usedvanlig hårdt å bore. Bo-restålet må skjerpes etter bare ca. 3 meter boring.

Når en «Nitrameks» nr. 2 brukes, dvs. det tilgjengelige sprengstoff beskrevet i eksempel 2, var det brukte borehullsmøn-ster 16,5 cm i diameter, 18,3 dype og har 3,7 meter last og er fjernet 3,7 til 4 meter fra hinannen. Hvert hull ble ladet med 9 bokser størrelse 12,7 x 61 cm (13,2 kg sprengstoff pr. boks) og 9 bokser størrelse 11,4 x 61 cm (10,0 kg sprengstoff pr. boks) av «Nitrameks» nr. 2, 3 bokser av størrelse 10,2 x 61 cm (6,5 kg sprengstoff pr. boks) tennladning og fra ca. 22,7 til 34,0 kg perle-formet TNT («Pelletol» N. 1), og en total sprengstoffvekt på mellom 250 og 260 kg. Den oppnådde brytning er tilfredsstillende for ladning.

Når den nye blanding som beskrevet i eksempel 1 ble brukt i stedet for «Nitrameks» nr. 2 på en boks, ble den totale eksplosive vekt pr. hull øket fra ca. 272 til 284 kg. I overensstemmelse hermed ble hullene boret med 4y2 meters mellomrom og krever således 20 % mindre huller langs overflaten. Utbrytningen var enestående.

Fra de foregående eksempler vil den forbedrede sprengvirkning, fremskaffet ved det nye sprengstoff, være åpenbar. I et til-felle ga den samme eksplosive ladning på volumbasis betraktelig bedre brytning. På den annen side tillater den høye styrke av nærværende sprengstoff bruken av større mellomrom og derfor færre borehull for å oppnå de ønskede resultater. Begge effekter er av avgjørende økonomisk betydning.

Dinitrotoluol brukt i eksemplene var den i handelen tilgjengelige blanding av dinitrotoluolisomerer. Da imidlertid dini-trotoluolet blandes med trinitrotoluol ved en temperatur nær opp til smeltepunktet for trinitrotoluol er den nøyaktig isomer-blanding for dinitrotoluol ikke kritisk. Ut-trykket «ferrosilicium» brukes med henvis-ning til det i handelen tilgjengelige elek-triske ovnsprodukt bestående av ca. 50 % silicium og 50 % jern. Som tidligere angitt brukes materialet i meget fint fordelt form.

Claims (2)

1. Sprengstoff med høy tetthet bestående av en støpt blanding som har et tverr-snittsareal på minst 19 cm- og som i vektsprosent består av fra 15 til 20 % ammoniumnitrat av slik finhet at minst 90 % vil passere gjennom en sikt med 65 mesh og minst 60 % vil passere gjennom en sikt med

100 mesh, fra 45 til 55 % natriumnitrat av slik grovhet at minst 98 % vil passere gjennom en sikt med 10 mesh og minst 90 % vil holdes tilbake på en sikt med 20 mesh, fra 15 til 20 % ferrosilicium av slik finhet at minst 95 % vil passere gjenom en sikt med 80 mesh og minst 45 % vil passere gjennom en sikt med 200 mesh, fra 12 til 17 % TNT, fra 2 til 5 % dinitrotoluol, og fra 0 til 0,35 % stearinsyre, og at tettheten for

nevnte støpte blanding er minst 1,8 g pr. cm3.

2. Sprengstoff som angitt i påstand 1, karakterisert ved at blandingen innholdes

i en beholder ugjennomtrengelig for vann, særlig en metallbeholder, i hvilken den støpes.