NO145837B - Fremgangsmaate for fremstilling av en voks-flegmatisk spengstoffblanding. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

for fremstilling av en voks-flegmatisert sprengstoffblanding, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er følgende trinn:

1) til en behandlingsbeholder tilsettes under om-

røring (a) en pasta av et sprengstoffmaterial i et flytende medium effektivt til å flegmatisere sprengstoffmaterialet men som ikke er et løsnings-middel for sprengstoffmaterialet og (b) en voks med smeltepunkt, fortrinnsvis med mykningspunkt under den sikre spaltningstemperatur for spreng- ■ stoffmaterialet, 2) blandingen oppnådd i trinn (1) oppvarmes under omrøring inntil det flytende medium er avdampet fra overflatene av sprengstoffmaterialet og voksen i det minste er myknet og er blitt påført som belegg på de nevnte overflater, og 3) blandingen avkjøles under omrøring, og eventuelt blandes den flegmatiserte sprengstoffblanding,

enten før eller etter kjøletrinnet (3), med pulverisert aluminium i en mengde på opptil 50

vekt% av hele blandingen.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av flegmatisert sprengstoff ved behandling av sprengstoffmaterialet med en voks.

Tidligere er voksarter blitt innblandet i vann-uoppløselige sprengstoffer som f.eks. RDX ved å sus-pendere sprengstoffmaterialet i to til tre ganger sin vekt av vann, oppvarme vannet til en temperatur hvor voksen vil smelte (vanligvis omtrent 95°C), til-

sette voksen i form av klumper eller flak og omrøre hele blandingen kraftig for å fordele de smeltede voksglobuler i suspensjonen (vannet virker bl.a.

til flegmatisering av sprengstoffmaterialet mens prosessen gjennomføres). Ved avkjøling av suspensjonen størkner voksen på sprengstoffmaterialet til å frem-bringe en kornformet masse av sprengstoff/voks som kan frafiltreres og tørkes. Dette produkt kan beskrives som et løst konglomerat av sprengstoffpartikler og størknet voks hvori enkelte partikler er innhyllet i klumper av voks mens andre partikler av sprengstoffmaterialet ikke er belagt eller fastklebet til utsiden av de størknede voksklumper. Betraktelige områder av krystallflåtene er således etterlatt udekket. Som et resultat har voksen bare en begrenset effekt som fleg-matiseringsmiddel, selv om den anvendes i meget store mengder i en slik blanding. Med f.eks. en konvensjonelt fremstilt blanding av RDX og voks kreves så mye som 12 vekt% voks til å gi et flegmatiseringstall (et mål på ufølsomheten av sprengstoffet overfor detonasjon under kontrollerte betingelser) på 110 som selv om det betyr en forbedring i forhold til den typiske ufølsom-hetsfaktor for konvensjonelt, fremstilt RDX på 73, likevel er dårligere enn den faktor som kan oppnås for et fullstendig belagt sprengstoffmaterial med voksfor-bruk mindre enn 5%. Når videre det konvensjonelt frem-

stilte material presses bare svakt sammen, og endog under normal håndtering, avdekkes mere ubelagte krystallflater av RDX, slik at materialet viser ennå lavere ufølsomhetsfaktorer. Dette er et viktig forhold når sprengstoffmaterialet skal presses til å danne ladninger.

For å danne et kontinuerlig belegg av voks på partikler av sprengstoffmaterial, når vann anvendes som flytende medium, er det nødvendig å fjerne alt vannet fra sprengstof f-vannblandingen før voksen kan fullstendig belegge partiklene, og det samme gjelder da når det anvendes andre substanser som flytende medium for overtrekkingen med voks.

Ved oppfinnelsen oppnås en flegmatisert sprengstoffblanding omfattende partikler av sprengstoffmaterialet med partikkeloverflater som nærmest fullstendig er ens-artet belagt med en voks med et smeltepunkt, fortrinnsvis mykningspunkt under den sikre spaltningstemperatur for sprengstoffmaterialet.

Et foretrukket sprengstoffmaterial som kan behandles ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er hexogen eller RDX, selv om fremgangsmåten kan anvendes for andre spesielle sprengstoffer som f.eks. octogen eller HMX og andre.

Det flytende medium er foretrukket vann, men en hvilken som helst flegmatiserénde væske hvori sprengstoffmaterialet er uoppløselig kan være egnet og eksempler på slike væsker er toluen, klorbenzen, eller en

petroleumsfraksjon.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tilveie-bringer flegmatiserte sprengstoffblandinger med føl-somheter som er omtrent likeverdige med eller endog bedre enn for konvensjonelle blandinger, selv om det innblandes vesentlig mindre mengder, endog så lite som 1 vekt% av blandingen, av voks.. Alt etter behov kan imidlertid så mye som 12% voks anvendes, f.eks.

hvor det ønskes en forbedret flegmatiseringsgrad for sprengstoffblandingen.

Voksen kan være av en hvilken som helst type som

smelter fortrinnsvis mykner under den sikre spaltningstemperatur for sprengstoffmaterialet. Ved "sikker spaltningstemperatur" menes den øvre temperaturgrense som et gitt sprengstoffmaterial kan utsettes for uten at det opptrer ikke-godtagbar spaltning av sprengstoffmaterialet eller for stor fare for plutselig spaltning. Denne temperatur i relasjon til et hvilket som helst

gitt sprengstoff er vel kjent for fagmannen. Voksen behøver ikke ha et smeltepunkt under den sikre spaltningstemperatur for sprengstoffmaterialet, selv om belegnings-prosessen foregår lettere hvis voksen faktisk foreligger i flytende tilstand i dette trinn. Effektiviteten av voksbeleggingen er imidlertid klart ikke påvirket av den nøyaktige tilstand av voksen så lenge som denne er myk nok til å bli avsatt på sprengstoffmaterialet.

Det vil være klart at når den omrør te suspens jon av sprengstof f materialet med voksen i d€2t flytende medium oppvarmes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil det opptre en av tre mulige situasjoner. Voksen vil således mykne enten før det flytende medium begynner å fordampe, eller mens det flytende medium fordampet, eller etter at det flytende medium er avdampet.. I den første og annen situasjon vil væskemediet som er tilstede tjene til fullstendig å flegmatisere sprengstoffet, mens i den tredje situasjon må den usmeltede voks være effektiv for a flegmatisere sprengstoffet etter at det flytende medium er avdampet og for dette formål foreligger voksen foretrukket i en relativt finfordelt form. Et antall motstridende faktorer påvirker imidlertid den ønskede partikkelstørrelse av voksen, bl.a. den temperatur som voksen og sprengstoffmaterialet skal oppvarmes til sammen i nærvær av det flytende medium, de relative mengder av voks og sprengstof fmaterial, f iiidelingstilstanden av sprengstoffmaterialet og dets tørre følsomhet, og de materialer hvorav behandlingsbeholderen er fremstilt. De faktorer som påvirker valget av passende partikkelstørrelse for voksen i en gitt situasjon vil være klare for fagmannen, men i illustrerende hensikt kan det sies at en voks med partikkelstørrelse i om-rådet 200-250 mikrometer er egnet for fremstilling av en voksbelagt RDX-blanding inneholdende 1% voks idet RDX har en lignende <p>artikkelstørrelse. Voksen kan være grovere i størrelse når det anvendes en større mengde voks i en slik blanding, eller når voksen smelter ved en temperatur under kokepunktet for det flytende

.. medium. Endog under disse forhold er det mulig å anvende voks i form av klumper selv om blandingen av sprengstoffmaterial, flytende medium og voks i dette tilfellet må omrøreskraftig i en periode lang nok til å sikre at voksen er fullstendig smeltet og fullstendig fordelt i blandingen før det flytende medium avdampes. Forholdet mellom smeltepunktet for voksen og kokepunktet for det flytende medium vil selvfølgelig påvirkes av

trykket som fremgangsmåten utføres ved. Fremgangsmåten kan med fordel gjennomføres enten ved om-givelsenes trykk eller ved redusert trykk, og i det siste tilfellet er der en reduksjon i varmetilførsel som trenges for avdamping av det flytende medium.

Også arbeid ved redusert trykk kan tillate anvendelse av en væske som har et normalt kokepunkt nær ved eller overstigende den sikre spaltningstemperatur av sprengstoffmaterialet ved å redusere dens kokepunkt.

Blandingen kan også fordelaktig omfatte andre konvensjonelle bestanddeler, og spesielt kan aluminiumpulver eventuelt tilsettes en mengde på opptil 50 vekt% av blandingen.

En passende blanding omfatter:

Sprengstoff 66^%: voks 3^% og aluminiumpulver 30% (alt på vektbasis).

Selv om andre former for aluminium kan anvendes er såkalt "blåst" aluminium den foretrukne form, fordelaktig "blåst" aluminium med et spesifikt overflateareal

2 3

av størrelsesorden 2000 til 6000 cm /cm .

Når aluminiumpulver skal innblandes i sammensetningen tilsettes det til blandingen i behandlingsbeholderen etter at alt vann er avdampet og etter at voksen er smeltet og påført sprengstoffmaterialet som et belegg, dvs. etter trinn (2). Aluminiumpulveret føres derfor fordelaktig inn i den varme sprengstoff/voksblanding og hele blandingen avkjøles deretter (som beskrevet i trinn (3) for prosessen). I dette tilfellet belegges aluminiumpulveret på de voks-innkapslede sprengstoffpartikler når belegget er klebrig og blir i seg selv også dekket med voks. Antagelig på grunn av det høye overflateareal av aluminiumpulveret hjelper dette til å forhindre partiklene fra å aggregere ved avkjøling på grunn av at voksen bare er fordelt tynt på partikkel-overflåtene. Det er nødvendig fortsatt å omrøre materialet når det avkjøles til å bryte opp eventuelle aggregater, spesielt når materialet ikke inneholder noe aluminiumpulver. Når produktet fremstilles på denne måte (med eller uten aluminiumpulver innblandet) er det et fritt-rislende pulver.

For å hjelpe fuktingen av sprengstoffmaterialet med den smeltede voks er det funnet nyttig å tilsette et fuktemiddel til blandingen av sprengstoffpasta/voks. Passende fuktemidler er fettsyreestere, f.eks. penta-erytritol -di-oleat, eller sulfatestere som f.eks. "Teepol L", idet slike materialer fordelaktig kan anvendes i en mengde på opptil 0,35 vekt% foretrukket omtrent 0,1 vekt% av sprengstoffmaterialet.

I det første trinn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, nemlig fremstillingen av blandingen av sprengstoffmaterial og flytende medium samt voks,

er det funnet fordelaktig S\ fremstille sprengstoffmaterialet til å begynne med i form av en pasta i det flytende medium og å innføre denne pasta først i behandlingsbeholderen. Omrøring av denne pasta i behandlingsbeholderen sikrer da homogenisering av partikkelstørrelsefordelingen av sprengstoffmaterialet, mens nærvær av det flytende medium (i en mengde på typisk fra 20 til 30% ) sikrer tilstrekkelig flegmatisering av sprengstoffet under prosessen til det den

tid at voksbelegget dannes på sprengstoffpartiklene (for en voks som mykner under kokepunktet for det flytende medium ved herskende atmosf a;retrykk) eller inntil den faste voks er tilstrekkelig fordelt til selv å bevirke flegmatiseringen (i tilfellet av en voks som mykner først over kokepunktet for det flytende medium ved herskende atmosfa;retrykk) . Sprengstoffene kan også flegmatiseres for lettere håndtering ved tilsetning til oppslemningen av en liten mengde av et av de ovennevnte fuktemidler.

Når blandingen er blitt formet (trinn (1)) oppvarmes den og omrøres slik at når temperaturen stiger for-deles voksen blant partiklene av sprengstoffmaterial i pastaen. Hvis voksen mykner under kokepunktet for det flytende medium ved det herskende atmosfæretrykk vil voksen bare belegges på sprengstoffmaterialet gradvis etter som det flytende medium avdampes fra blandingen. Sprengstoffmaterialet vil således være effektivt flegmatisert under hele prosessen. Hvis voksen først mykner over kokepunktet for det flytende medium ved herskende atmosfæretrykk vil da det flytende medium avdampe før voksen er myknet og i stand til å begynne beleggingen av sprengstoffmaterialet og i denne tilstand vil den faste voks bevirke flegmatisering av selve sprengstoffmaterialet For dette formål er det foretrukket å anvende en findelt voks som tidligere antydet.

I alle fall bør voksen bli tilstrekkelig fluid for å danne en god kontinuerlig belegging på sprengstoffmaterialet og det er derfor vanligvis fordelaktig å

oppvarme voksen godt over sitt smeltepunkt for å

bringe den i en tilstrekkelig fluid tilstand. Gode resultater kan imidlertid også oppnås med voksarter som mykner i vesentlig grad ved temperaturer under den sikre spaltningstemperatur for sprengstoffet, men som har smeltepunkter over denne temperatur.

For avkjøling av blandingen i slutt-trinnet av fremgangsmåten slippes en styrt strøm av kjølevann greit inn i en kappe som omgir behandlingsbeholderen.

Som tidligere forklart kan fremgangsmåten i henhold

til oppfinnelsen anvendes med en hvilken som helst voks som har et smeltepunkt fortrinnsvis mykningspunkt som ikke overstiger den sikre spaltningstemperatur av sprengstoffmaterialet. For voksarter med et høyere mykningspunkt enn spaltningstemperaturen for det valgte sprengstoffmaterial må det anvendes andre fremgangs-måter. I enkelte tilfeller kan også sikkerhetsmarginer som konvensjonelt tillates i fremstillingsanlegg gjøre det mulig å gjennomføre den foreliggende fremgangsmåte ved en temperatur som kommer for nær den sikre spaltningstemperatur av sprengstoffmaterialet og i et slikt til-felle må man anvende en annen metode.

For ytterligere å illustrere fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen angis noen utførelseseksempler.

Eks_emp_el_l

a) Omtrent 1200 g fuktig hexogen eller RDX av kvalitets-gradering I (ekvivalent tørr vekt 950,0 g) ble

anbragt i en kald blandebeholder og 1,0 g penta-erytritol-dioleat ble rørt inn i omløpet av om-

trent 5 minutter. 50 g (5 %) knust voks 8, som i sin helhet passerte en sikt 60 BS (250 mikrometer maske-vidde) ble så tilsatt til beholderen og hele blandingen ble blandet kaldt i 15 minutter (voks 8 er en blanding av 15 % lavdensitet polyetylen pluss 85 % voks 6, som er en mikrokrystalin hydrokarbonvoks oppnådd fra destillasjonsrestene av råoljedestillasjon og befridd for olje ved oppløsningsmiddelekstraksjon. Voks 6

har et sammenflytningspunkt på 80 til 86°C og voks 8

har et dråpepunkt mellom 92 og 95°C. Det polyetylen som anvendes er typisk "Alkaten 20" fremstilt av ICI ltd). Etter kald innblanding av voksen ble damp sluppet inn

i beholderkappen og innholdet oppvarmet under atmosfæretrykk under kontinuerlig omrøring. Etter 30 minutter var alt vann fordampet og oppvarming og omrøring ble fortsatt i ytterligere 15 minutter for å gjøre voksen tynnflytende. b) Damptilførselen ble avbrutt til blandebeholderen og blandingen av voks og sprengstoffmaterial ble over-latt til avkjøling, under omrøring, i 15 minutter. Kaldt vann ble så ført gjennom beholderkappen og blandingen avkjølt til romtemperatur under kontinuerlig omrøring (omtrent 20 minutter). Omrøringen ble så stanset og blandingen tømt ut, idet produktet ble ført gjennom en sikt 10 mesh BS (1676 mikrometer maske-vidde) .

Blandingen viste ved prøving en ufølsomhetsfaktor

på 125 (middelverdi bestemt fra 50 kapsler ved hjelp av Rottermetoden) sammenlignet med 73 for det rå RDX.

Eksempel 2

Fremgangsmåten i eksempel 1 trinn (a) ble gjentatt og det ble da til blandingen av sprengstoffmaterial og voks, under omrøring, tilsatt 430>0 g (30 % av den totale mengde) aluminiumpulver i løpet av en periode på 5 til 10 minutter. Oppvarming og omrøring ble så fortsatt i 30 minutter før damptilførselen ble tatt bort fra beholderen . og blandingen-, fikk stå til avkjøling under omrøring i 15 minutter. Deretter ble kaldt vann ført gjennom beholderkappen_og blandingen avkjølt til romtemperatur, fremdeles med kontinuerlig omrøring. Denne avkjøling krevet omtrent 15 til 20 minutter hvoretter omrøringen blé stanset og blandingen tømt ut og siktet gjennom en sikt 10 mesh BS.

Dette produkt ble så prøvet under de samme betingelser som i eksempel 1 og viste en ufølsomhetsfaktor på 123.

Eksempel 3

Ved et laboratorieforsøk ble en mengde fuktig RDX

(95 %) med enhetsgrad I blandet med voks 8 (5 vekt %) og blandingen vakuumtørket. To kvaliteter av voks 8 ble anvendt, en hvori all voksen passerte en 60 BS-sikt og en hvori all voksen passerte en 200 BS sikt.

De tørkede blandinger ble funnet og av respektive ufølsomhetsfaktorer på 106 og 107. Ved etterfølgende oppvarming ble voksen fluid og ble belagt på RDX-partiklene til å gi et produkt med en ufølsomhetsf aktor på 125. Dette viser klart den fordel som oppnås ved fullstendig belegging av RDX-partiklene med voks.

Data fra eksemplene og fra andre flegmatiserte sprengstoffer fremstilt ved behandlingsfremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er gitt i den etterfølgende tabell, sammen med sammenligningsdata fra tidligere kjente produkter. Disse data illustrerer klart den reduksjon i følsomhet overfor detonasjon av sprengstof fmaterialet som utvises av sprengstoffmaterialet RDX behandlet i hemhold til oppfinnelsen, under anvendelse av lignende voksmengder som dem som anvendes konvensjonelt, eller viser alternativt at en flegmatiseringsgrad som er idet minste ekvivalent som den som oppnås ved konvensjonelle voksbeleggingsprosesser kan oppnås under anvendelse av langt mindre voksmengder.

I det siste tilfellet er sprengstoffinnholdet i den endelige blanding større enn ved konvensjonelt belagte materialer og generelt forbedres stabilitet og re-produserbarhet av voksbelegg fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse i sammenligning med konvensjonelt fremstilte produkter.

Et spesielt fordelaktig produkt er det hvori voksen er

en blanding av like deler voks 3 (disyreamid av p-fenylen-diamin og stearinsyre) og voks 6. Denne blanding mykner ved 90 til 95°C og kan påføres på et sprengstoffmaterial ved denne temperatur, men smelter ikke før en temperatur

o

på 165 C oppnås og gir således effektiv flegmatisering endog ved høye temperaturer.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en voks-flegmatisert sprengstoffblanding, karakterisert ved følgende trinn;

1) til en behandlingsbeholder tilsettes under omrøring (a) en pasta av et sprengstoffmaterial i et flytende medium effektivt til å flegmatisere sprengstoffmaterialet men som ikke er et løsnings-middel for sprengstoffmaterialet og (b) en voks med smeltepunkt, fortrinnsvis mykningspunkt under den sikre spaltningstemperatur for sprengstoffmaterialet,

2) blandingen oppnådd i trinn (1) oppvarmes under om-røring inntil det flytende medium er avdampet fra overflatene av sprengstoffmaterialet og voksen i det minste er myknet og er blitt påført som belegg på de nevnte overflater, og

3) blandingen avkjøles under omrøring, og eventuelt blandes den flegmatiserte sprengstoffblanding, enten før eller etter kjøletrinnet (3), med pulverisert aluminium i en mengde på opptil 50 vekt% av hele blandingen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som sprengstof fmaterial anvendes RDX.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som flytende medium anvendes et vandig medium.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at pastaen bringes til å inneholde fra 2 0 til 30 vektprosent av det flytende medium.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at voksen omfatter fra 1 til 12 vektprosent av den flegmatiserte sprengstof f blanding.