NO134945B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører sådanne sprengstoffblandinger, ofte kalt slurry-sprengstoffer, som består av en vannholdig blanding av oksygenavgivende salter og brennbare stoffer av forskjellig art.

Spesielt vedrører den slike sprengstoffblandinger hvor

de brennbare stoffer er eller omfatter et flytende og i vann ikke nevneverdig løselig stoff.

Som oksygenforbrukende eller brennbare komponenter i de såkalte slurry-sprengstoffer er det i patentlitteraturen omtalt stoffer av høyst forskjellig art. Av faste stoffer som ikke selv er eksplosive, er foreslått og tatt i bruk bl.a. bituminøse stoffer, forskjellige organiske stoffer, og metaller. Felles for disse er at det er av betydning for egenskapene til det derav fremstilte sprengstoff i hvilken grad disse brennbare stoffer er finfordelt.

Som en egen klasse av slurry-sprengstoffer må man anse

dem som inneholder et flytende, og i vann ikke nevneverdig løselig stoff. De hyppigst omtalte slurry-sprengstoffer av denne klasse inneholder hydrokarboner av forskjellig slag, vanligvis petroleum-fraksjoner som betegnes brenseloljer eller dieseloljer, som den brennbare komponent i blandingen.

Det er således kjent fra US-PS 3 161 551 å fremstille sprengstoff av denne art. Det er der også angitt bruken av et hydrofobt emulgeiringsmiddel, som er i stand til å danne en vann-i-olje-emuls jon,:J som et karakteriserende trekk ved det beskrevne sprengstoff. I AU-PS 281 537 er omtalt lignende sprengstoffer og bruken avanioniske overflateakti ve stoffer i dem. Slike sprengstoffer som inneholder et flytende, i vann ikke nevneverdig løselig, brennbart materiale, inneholder vanligvis også fortykningsmidler av kjent karakter, fortrinnsvis guargummi, og kan selvsagt også inne-holde andre komponenter. I US-PS 3 094 069 er det således beskrevet sprengstoffer som inneholder aluminiumpulver ved siden av en brensel-ol je.

Det er selvsagt av betydning for egenskapene til det fremstilte sprengstoff også når flytende brensler benyttes, i hvilken grad disse er finfordelt, d.v.s. hvordan emulsjonen av brensel og den vannholdige saltoppløsning er frembrakt og at den er stabil.

Det er således f.eks. angitt at emulgeringsmidler som anvendes,

skal være hydrofobe og stabilisere en vann-i-olje-emulsjon. Det er også foreslått å la brenselet suges opp i ammoniumnitrat som foreligger i form av porøse prills før disse benyttes til fremstilling av den endelige blanding.

Foreliggende oppfinnelse består delvis i å benytte en sådan komponent i sprengstoffblandingen at både det flytende brensel meget lett dispergeres i en vandig saltoppløsning, og at den oppnådde emulsjon er meget stabil. Det er nemlig overraskende funnet at lignosulfonater, som foreligger i de såkalte sulfittluter fra fremstilling av trecellulose etter sulfittkokemetoden, er en sær-deles velegnet komponent i slurry-sprengstoffer som inneholder et flytende brensel. Disse lignosulfonater er vannløselige, i motsetning til tidligere foreslåtte emulgeringsmidler for slurry-sprengstof f er med flytende brensler, og det antas at lignosulfonatene stabiliserer en emulsjon av typen olje-i-vann. Den emulsjons-dan-nende og -stabiliserende effekt av lignosulfonater er i og for seg tidligere kjent, men det er ikke kjent at denne effekt er så ut-preget i et system hvor vannfasen er en mettet oppløsning av oksygenavgivende salter, fortrinnsvis nitrater.

Det er tidligere kjent fra norsk patent nr. 112 484 å anvende lignosulfonater i slurry-sprengstoffer. Dette patent om-taler bare slurry-sprengstoffer hvor brenselet er faste stoffer eller vannløselige stoffer, og det åpenbarer således ikke noen som helst bruk av eller særlige fordeler ved lignosulfonater i forbindelse med flytende, ikke vannløselige brensler, som er et karakteriserende trekk ved den foreliggende oppfinnelse.

I det nevnte norske patent er lignosulfonatene betegnet som en sensibilisator, d.v.s. et middel som øker sprengstoffets følsom-het overfor initieringsmidler, dog uten at noen forklaring på eller teori for denne sensibiliserende effekt er gitt. Det er en del av den foreliggende oppfinnelse at denne følsomhetsøkende effekt ikke minst gjør seg gjeldende når sprengstoffets brensel er et flytende stoff. Oppfinnelsen består derfor i hovedsaken i at ett og samme stoff både er en effektiv emulgator for flytende brensler og en følsomhetsøkende komponent i blandingen. Det er videre en del av den foreliggende oppfinnelse at lignosulfonater har ytterligere gunstige effekter i forhold til tidligere kjente emulger ingsmidler for slurry-sprengstoffer med flytende brensler. I mange tilfeller er det hensiktsmessig å overføre den vannholdige, fortykkede salt-oppløsning i sprengstoffet til en gel ved hjelp av et såkalt tverrbindingsmiddel for fortykningsmidlets høypolymere molekyler, idet det derved bl.a. oppnås en betydelig forbedret vannresistens hos sprengstoffet. Som tverrbindingsmidler kommer særlig på tale for-bindelser av tungmetaller fra det periodiske systems gruppe 4, 5 eller 6 i disses høyeste valenstrinn, så som kromater, antimonater eller titanater. Det er i og for seg kjent at de reaksjoner som fører til denne tverrbinding eller geldannelse forløper raskere eller mer fullstendig ved nærvær av reduksjonsmidler. Det er således også et trekk ved den foreliggende oppfinnelse at lignosulfonater også er egnet som et slikt hjelpemiddel for denne geldannelse, i motsetning til hva som er tilfelle med tidligere foreslåtte emulgeringsmidler. Totalt sett er det således overraskende funnet at lignosulfonater i alt har tre separate, gunstige effekter i angjeldende klasse sprengstoffer, hvilket overflødiggjør bruk av forskjellige komponenter for hver av disse funksjoner.

Det er endelig en del av den foreliggende oppfinnelse at bruken av lignosulfonater i forbindelse med flytende brensler innebærer betydelige økonomiske fordeler. Lignosulfonatene er meget billigere enn de fleste kjente eller foreslåtte emulgeringsmidler for slurry-sprengstoffer med flytende brensler. De er også billigere enn de reduksjonsmidler som er foreslått som hjelpemidler for tverr-bindingsresksjDnene med kromater og antimonater. Og sett i relasjon til bruk sammen med faste brensler innebærer den foreliggende oppfinnelse at alle omkostninger med nedknusing av de faste stoffer bortfaller, idet^finfordelingen av de flytende brensler skjer i og med den blandeopéiasjon som frembringer det ferdige sprengstoff. Dessuten ligger det en økonomisk fordel i det at vanlig brenselolje er billigere enn- de fleste faste stoffer som hittil er foreslått som brensler i slurry-sprengstoffer.

Ved utøvelse av den foreliggende oppfinnelse er det ingen fremgangsmåte som er av kritisk betydning, og blandingen av sprengstoff komponentene kan utføres på mange forskjellige måter. En foretrukket fremgangsmåte er å fremstille en vandig oppløsning av det eller de oksygenavgivende salter, fortykningsmidler og lignosulfonater, og derpå tilsette det flytende brenselet i en enkel blandeoperasjon, hvorunder også kan tilsettes visse kvanta uløste salter og andre brennbare stoffer, såsom metall-pulver eller lignende. Hjelpestoffer i små kvanta for kontroll av sprengstoffets tetthet og konsistens, såsom henholdsvis gassavspaltende reagenser som natriumnitritt og tverrbindingsreagenser som kromater, titanater eller antimonater, kan om ønskes tilsettes i samme blandeoperasjon.

Denne blandeoperasjon og det utstyr den utføres med er heller ikke kritisk for utøvelsen av oppfinnelsen, men en viss effekt av blandeintensiteten kan noen ganger merkes på slike kvalitets-mål ved sprengstoffet som dets kritiske diameter.

Således kan en tilberedt oppløsning av oksygenavgivende salter, fortykningsmidler og et lignosulfonat bringes sammen med det flytende brenselet og eventuelt andre komponenter i en plastflaske og rystes for hånden, hvorved man i løpet av mindre enn ett minutt oppnår en tilstrekkelig intim blanding, som kan trykkes ut av plastflasken over i egnede hylser eller lignende, og derpå med hell bringes til detonasjon med vanlige initieringsmidler. Selvsagt kan den samme blandeoperasjon utføres porsjonsvis med nær sagt et hvert blandeutstyr i større eller mindre skala, hvorved blandetider av størrelsen ett eller få minutter som regel vil være tilstrekkelig.

En særlig foretrukken utførelsesmåte for blandeoperasjonen er å la den vandige oppløsning av det eller de oksygenavgivende salter, fortykningsmidler og lignosulfonatet kontinuerlig løpe sammen med det flytende brenselet, eventuelt under samtidig tilførsel av visse kvanta uløst salt og faste brennbare stoffer og andre hjelpestoffer, inn i et blandekammer med en mekanisk røreinnretning, hvorfra det ferdige sprengstoff kontinuerlig flyter ut og pumpes videre, enten direkte ned i borehull eller til en patroneringsmaskin av egnet type.

Ved en sådan kontinuerlig blandeoperasjon, hvorved det unngås opphopning av større kvanta ferdig og detonasjonsdyktig sprengstoff, kan blandekammerets volum eksempelvis være så lite som 1 til 2 liter for en gjennomstrømning av en ferdig sprengstoff-mengde som har et volum av størrelsen 20 liter pr. minutt. Dette innebærer at blandeoperasjonen kan gjøres unna i løpet av gjennonrt snittlig 3 til 6 sekunder med en så effektiv emulgering av det flytende brensel i saltoppløsningen at det produserte sprengstoff er fullstendig tilfredsstillende for bruk i borehull med diameter over ca. 50 mm.

Det er ved utøvelsen av oppfinnelsen ikke kritisk hvilken! art lignosulfonater som anvendes eller i hvilken form disse foreligger. Således kan det eksempelvis benyttes såkalte sulfittav-lutear inndampet til et innhold av ca. 50 % tørrstoff med resten "U* alt vesentlig vann, eller det kan benyttes stoffer som er inndampet til tørrhet og foreligger som pulvere. Det kan benyttes lignosulfonater av natrium, kalsium, magnesium og ammonium, alt etter hvilke baser som er benyttet ved sulfittcelluloseprosessen. Det er heller ikke på noen måte kritisk for utøvelsen av oppfinnelsen om ligno-sulfonatpreparatet inneholder forskjellige andre vannløselige komponenter, såsom forskjellige sukkerarter utløst fra cellulosefrem-stUlingens råstoff, eller om disse.sukkerarter er bortskaffet ved forgjæring før inndampning til ca. 50 % eller til bortimot tørrhet. ;De lignosulfonater som ifølge oppfinnelsen skal inngå i den ferdige sprengstoffblanding, kommer til anvendelse i mengder på inntil 5 % av den totale blanding, og fortrinnsvis i mengder på mellom 0,5 og 2 %. ;Por ytterligere å klarlegge, oppfinnelsen skal det anføres følgende eksempler på noen utførelsesformer av den, hvor både blande-operasjonene er utført på forskjellig måte, og hvor noen eksempler, der det er angitt, er utført uten lignosulfonater til sammenligning av de oppnådde resultater. ;Eksempler ;I nedenstående tabell er sammensetningen av ialt 5 eksempler gitt, hvorav nr. 4 og 5 ligger utenfor oppfinnelsen og er anført for sammenlignings skyld, forsåvidt de ikke sam- ;tidig inneholder lignosulfonat og et flytende brensel. ;Fremstillingsmåten er også variert, men felles for alle eksemplene er at en oppløsning, vesentlig bestående av nitrater og vann, først fremstilles og holdes på én temperatur på ca. 45°C inntil sammenblanding med de øvrige komponenter finner sted. I denne oppløsning inngår også fortykningsmidiet guargummi, som først dispergeres i glykol for å unngå klumpdannelser, videre tiourea som reaksjonspartner for hjelpestoffet nitritt slik at en viss mengde nitrogen utvikles fint fordelt i den ferdige blanding, samt antiskummidlet "Foamaster 50 D", markedsført av firmaet Nopco Senco, for å unngå varierende inneslutning av luft i sprengstoffblandingen..Endelig inneholder oppløsningen for alle eksempler unntatt nr. 4 et lignosulfonat, nemlig det kommersielle produkt betegnet "Totanin MG" fra A/S Toten Cellulosefabrikk, Nygard, Norge. ;Det anvendte ammoniumnitrat er en teknisk handelskvalitet som foreligger i form av såkalte "prills". Den anvendte kalksalpeter er også en handelskvalitet i form av prills, inneholdende ca. 15% vann og ca. 6% ammoniumnitrat ved siden av kalsi-umnitrat. ;Som brensel er anvendt en dieselolje. av vanlig handelskvalitet. Sammenligningseksemplet nr. 5 inneholder som brensel finmalt gilsonitt, som er en karbonrik, askefattig naturasfalt. ;Hjelpestoffene natriumdikrornat, for tverrbinding av guargummien, og natriumnitritt for nitrogenutvikling, tilsettes under den endelige blandeoperasjon i form av separate vandige oppløsninger i henholdsvis 50% og 25% konsentrasjon. Alle tall-angivelser i sammensetningstabellen er vektprosent. ;Ved de forskjellige utførelseseksempler er forskjellige blandemetoder benyttet. ;Ved eksempel 1 er oppløsningen, brenselet, tørt ammoniumnitrat og hjelpestoffer bragt sammen i nevnte rekkefølge i en plastflaske med volum ca. 2 1 og rystet sammen i ca. 15 sek. Den resulterende blanding er derpå innen en fullstendig tverrbinding av guargummien har funnet sted, bragt over i papprør av forskjellig diameter for utprøving av de sprengtekniske kvali-tetsdata . ;Ved eksempel 2 er blandingen utført i en blandemaskin vanligvis brukt til bakeriformål, med en blandekjel på ca. 25 liters volum. Etter chargering av oppløsningen ble brenselet (dieseloljen) tilsatt og røring iverksatt inntil blandingen så homogen ut, hvilket ble oppnådd etter ca. 1 minutt. Under noe kraftigere røring ble så tørt ammoniumnitrat og hjelpestoffer tilsatt og røring opprettholdt i ca. 1 min. Deretter ble den ferdige blanding opparbeidet til patroner som i eksempel 1. ;Ved eksemplene 3, 4 og 5 ble det benyttet en kontinuerlig blandeprosess, hvor komponentene ble ledet inn i et blandekammer med volum ca. 1 1. innmatingshastigheten var ca. 10 kg pr. min., og av den utløpende ferdige blanding ble prøver bragt over i papphylser av forskjellige diametre for bestemmelse av kritisk diameter. 1 alle tilfeller var den spesifikke vekt av produktet ca. 1,15 g/cm 3. De oppnådde resultater er angitt i tabell II. Den angitte kritiske diameter for sprengstoffbland-ingene er den minste patrondiameter hvor en patron med lengde 5 ganger diameteren detonerer fullstendig i friluft etter ned-kjøling til 5°C etter initiering med en primer. Som primer er det for patrondiametre under 84 mm benyttet 32 g trinitrotoluen, i tabellen betegnet "A", mens det for store patrondiametre er benyttet 360 g pentolitt (55% pentritt, 45% trinitrotoluen), i ;tabellen betegnet "B". ;;Det vil av disse resultater ses at med dieselolje ;som brensel gir lignosulfonat en kritisk diameter under 70 mm, mens mangel på lignosulfonat, alle andre forhold holdt uendret, gir kritisk diameter på 100 mm, selv med en vesentlig sterkere initiering. Andre lignosulfonatpreparater har gitt resultater så godt som iden-tiske med de resultater som "Totanin MG" har gitt. Med et fast brensel, gilsonitt, fås selv med lignosulfonat en kritisk diameter over 144 mm, som var den største diameter som ble prøvd. ;Det vil også ses at den raske blanding ved rysting i ;en plastflaske gir noe lavere kritisk diameter enn en maskinell blanding, mens den kontinuerlige blanding er likeverdig med den maskinelle chargemessige blanding. ;Det ble videre utført en rekke forsøk med andre emulgeringsmidler enn lignosulfonat. De undersøkte midler var av leverandørene angitt å skulle være effektive for emulgering av olje i saltholdig vann og er oppført i tabell III. ;Med de samme blandebetingelser som anvendt i eksemplene 1 og 6, og med komponenter forøvrig som i eksempel 4, ble det ikke med noen av de her anførte kommersielle emulgeringsmidler oppnådd en homogenitet tilnærmelsesvis lik den som lignosulfonatet gav, idet det som regel ble iakttatt ikke emulgert olje fritt flytende ovenpå blandingen. Ikke i noe tilfelle ble kritisk diameter under 100 mm iakttatt for disse blandinger. ;Endelig kan det anføres at en sprengstoffblanding-*., med sammensetning som i eks. 1, 2 og 3 ble fremstillet ved en kontinuerlig blandemetode som i eks. 3, men i et større apparat med et blandekammervolum på ca. 8 1, og med en innmatingshastighet på 150 kg pr. min. Utløpet fra blandekammeret ble pumpet gjennom en slange med 38 mm indre diameter og 25 m lengde direkte ned i borehull ved et jernmalmsdagbrudd. Borehullenes diametre var fra 20 til 30 cm. Initiert med 2 stk. 360 g pentolitt-primere i hvert borehull har slike salver detonert fullstendig og vist meget tilfredsstillende sprengningsresultater.

Claims (3)

1. Vannholdig sprengstoffblanding av oppslemmingstype bestående av i det minste ett uorganisk oksygenleverende stoff, minst ett brennbart stoff og minst ett fortykningsmiddel, men ikke inneholdende noen salpetersyreester eller organisk nitro-forbindelse, karakterisert ved den kombinasjon at minst ett av de brennbare stoffer er en flytende petroleumfrak-sjon vanligvis betegnet som en brenselolje, og at sprengstoffblandingens vannholdige fase holder oppløst et lignosulfonat i en mengde på inntil 5% av sprengstoffblandingens vekt.

2. Vannholdig sprengstoffblanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at innholdet av lignosulfonat er 0,5-2% av sprenstoffblandingens vekt.

3. Vannholdig sprengstoffblanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at den er gitt en gelstruktur ved hjelp av et tverrbindingsmiddel omfattende en forbindelse av et tungmetall fra det periodiske systems gruppe 4, 5 eller 6 i sitt høyeste valenstrinn.