NO164530B - Fremgangsmaate for fremstilling av blandingssprengstoffer av typen hexotonal og octonal. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av blandingssprengstoffer av typen hexotonal og octonal. Hexotonal og octonal er høyenergisprengstoffer på basis

av trinitrotoluen (TNT), hexogen eller alternativt octogen og aluminiurnpulver. Dessuten inngår mindre mengder flegmati-seringsmiddel såsom voks, lecithin og eventuelt også cellu-losenitrat.

Tradisjonelt fremstilles hexotonal ved tilsetning

av TNT, aluminiurnpulver og voks til en hexotolsmelte (hexogen + TNT). Den derved erholdte hexotonalblanding støpes deretter til den ønskede form. Den direkte fremstilling av hexotonal er således hittil blitt foretatt i sprengstoffstøperiet i direkte forbindelse med sluttutformningen. Dette har medført at en del av sprengstoffstøperiets kapasitet har måttet benyttes for annet enn støperiets hovedoppgave, nemlig å støpe sprengstoffer til sprenglegemer av ønsket type. Håndteringen av først og fremst aluminiumpulveret er dessuten beheftet med betydelig risiko, da det dels ved oppvarmning reagerer med vann under hydrogengassutvikling, dels har en tilbøye-lighet til å forårsake støveksplosjoner.

Octonal fremstilles tradisjonelt på tilsvarende måte, og det som generelt gjelder for fremstillingen av hexotonal gjelder derfor også i prinsippet for fremstillingen av octonal .

Fra brukernes side har det lenge vært et ønske å få tilgang på en granulert hexotonal, respektive octonal som direkte kan smeltes med og støpes til ønsket form. Derved skulle man nemlig kunne overlate et vanskelig fremstillings-trinn til sprengstoffprodusenten og samtidig frigjøre ressur-ser i eget sprengstoffstøperi.

Granuler inneholdende krystallinske eksplosive stoffer såsom hexogen og octogen fremstilles av sikkerhetsmessige grunner fortrinnsvis ved våtgranulering. Metoden har lenge vært kjent, og en spesielt hensiktsmessig metode for granulering av TNT-holdige blandingssprengstoffer som også innehol-' der krystallinske bestanddeler, er beskrevet i svensk patent-

skrift nr. 158 663.

Granulert hexotonal, respektive octonal, kan imidlertid ikke uten videre fremstilles ved våtgranulering, da hydrogengass som ovenfor påpekt vanligvis utvikles ved oppvarmning av aluminiurnpulver i vann. En uregulerbar hydrogengassutvikling i tilknytning til håndtering av et i og for seg eksplo-sivt stoff kan naturligvis av sikkerhetsmessige grunner ikke aksepteres. I ren form beskyttes riktig nok f.eks. en alu-miniumplateoverflate av et naturlig oxydskikt av A^O^, men dette er hygroskopisk og oppløses spontant i såvel sure som basiske oppløsninger. Videre har et aluminiurnpulver stor spesifikk overflate med mange skarpe hjørner, og det reagerer derfor med varmt vann under kraftig hydrogengassutvikling. Foruten ved en våtgranulering kan til og med et be-skyttet aluminiurnpulver gi en viss hydrogengassutvikling, dersom et ferdig aluminiumholdig sprengstoff lagres i et fuktig og varmt miljø.

I den hensikt å eliminere problemet med hydrogengassutviklingen i forbindelse med vann har man prøvet å inaktivere aluminiumpulveret gjennom å behandle det med isostearinsyre og/eller stearinsyre. Denne behandling medfører imidlertid at aluminiumpulveret får en sterk tendens til å fnokke seg med den voks som vanligvis benyttes som flegmatiseringsmid-del ved våtgranulering av TNT med ikke smeltbare krystallinske eller partikkelformige stoffer såsom henholdsvis hexogen og octogen. Denne tendens til fnokking gjør det i sin tur vanskelig å fremstille homogen hexotonal, henholdsvis octonal, av et aluminiurnpulver som er behandlet på en slik måte. Problemet økes av at hexotonal og octonal i seg selv er mer øm-fintlige for mekaniske påkjenninger enn hexotol og octol og derfor vanligvis pleier å inneholde mer flegmatiseringsvoks.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid nu blitt mulig å fremstille granulert hexotonal, respektive octonal, gjennom våtgranulering uten risiko for en ukontrollerbar hydrogengassdannelse ved granuleringen eller under lagringen av det ferdige produkt, og uten samtidig å gjøre aluminiumpulveret så tilbøyelig til å fnokke seg at sluttproduktet blir inhomogent. Den ifølge oppfinnelsen fremstilte granulerte hexotonal, respektive octonal, kan enten anvendes direkte for fremstilling av ladninger med lav densitet eller etter nedsmelting støpes til ladninger med høy densitet.

I det ovennevnte svenske patentskrift nr. 159 663 beskrives en fremgangsmåte til å våtgranulere TNT-holdige blandingssprengstoffer såsom hexotol og octol, i henhold til hvilken man i et første trinn (primærtrinnet) fremstiller en vannsuspensjon av alle de i det ferdige sprengstoff inngående bestanddeler bortsett fra TNT-bestanddelen, og deretter tilsetter, ved en temperatur som overstiger TNT-bestanddelens smeltepunkt, en så stor mengde TNT (=primært TNT) som man empirisk har konstatert at gir et homogent og ikke-klebende granulat sammen med de øvrige bestanddeler når blandingen nedkjøles under TNT-bestanddelens smeltepunkt. Til de derved erholdte primærgranuler, befinnende seg i sin moderlut eller i annet suspensjonsmiddel, tilsettes deretter ved en temperatur under TNT-bestanddelens smeltepunkt den smeltede gjen-værende mengde TNT (=sekundært TNT). Det sekundære TNT danner da et belegg på primærgranulene. Dersom den tilførte mengde primært TNT er for liten, dannes det lett inhomogene granuler, og dersom den er for stor, risikerer man at TNT-bestanddelen ved nedkjølinen faller ut i form av en sammenhengende kake istedenfor å danne granuler med de øvrige bestanddeler.

En annen side ved den kjente teknikk finnes beskrevet

i den i 1976 publiserte NTIS-rapport AD-A074705 av J.F. Dro-let og R.R. Lavertn med tittel "Development of a Method to produce high Energy Blasting Prills". I denne rapport beskrives en fremgangsmåte for fremstilling av pellets av TNT-aluminium-holdige sprengstoffer som også kan inneholde hexogen eller octogen. Fremgangsmåten går ut på at dråper av en smelte inneholdende de aktuelle bestanddeler tillates å størkne mens de faller gjennom et vannfylt kjøletårn. For å unngå en reaksjon mellom aluminiumpulveret og vannet de-

aktiveres aluminiumpulveret gjennom en mindre tilsetning av ammoniumlignosulfonat.

Ytterligere en annen side av den kjente teknikk dekkes av norsk patentskrift nr. 144 666 (eurpeisk patentsøknad nr. 0035 376), hvor det beskrives en fremgangsmåte for fremstilling av hexotonal, respektive octonal, ved våtgranulering i vann av hexogen (respektive octogen), voks og aluminiurnpulver som er blitt behandlet for å tåle vann, til en første bestanddel A, som blandes og smeltes sammen med en andre bestanddel B bestående av TNT og eventuelt cellulosedinitrat og lecithin. Fremgangsmåten er som sådan noe omstendelig og kan av sikkerhetsmessige grunner kun gjennomføres med aluminiurnpulver som er blitt behandlet for å tåle vann.

Vi har imidlertid funnet en enklere og sikrere fremgangsmåte for fremstilling av hexotonal og octonal med ubehandlet aluminiurnpulver som tilsetning.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det således en fremgangsmåte for å fremstille blandingssprengstoffer av typen hexotonal og octonal, hvis hovedbestanddeler utgjøres av hexogen, alternativt octogen, TNT, aluminiurnpulver og flegmatiseringsvoks, ved en to-trinns våtgranuleringsprosess i henhold til hvilken samtlige i de respektive sprengstoffer inngående bestanddeler, bortsett fra TNT-bestanddelen og aluminiumpulveret, i det første granuleringstrinn suspenderes i vann, hvoretter en så stor mengde av TNT-bestanddelen som man empirisk har kunnet konstatere gir homogene og jevnstore granuler med de øvrige i vannet allerede suspenderte bestanddeler, tilføres enten i smeltet form eller under slike tempe-raturbetingelser at den smelter, hvoretter denne mengde av TNT (primært TNT) gjennom kjøling bringes til å danne primærgranuler med de øvrige bestanddeler, hvoretter den resterende mengde TNT (sekundært TNT) i smeltet tilstand tilføres i et andre trinn til de i blandingsvannet fortsatt suspenderte granuler for ved nedkjøling å danne sekundærgranuler med disse. Fremgangsmåten er karakteristisk ved at aluminiumpulveret i form av rent, ubehandlet pulver blandes inn i det smeltede sekundære TNT til en homogen blanding før det sekundære TNT tilføres blandingsvannet.

Mengden av primært TNT og passende temperaturer for de ulike behandlingstrinn fastsettes etter forsøk. Som regel bør imidlertid en egnet mengde primært TNT tilsvare ca. 20% av totalmengden av TNT. Vi har også kunnet konstatere at det oppnåes en jevnere fordeling av flegmatiseringsvoksen over hexogenkrystallene, respektive octogenkrystallene, dersom disse først belegges med et tynt lag oxazolinvoks, på hvilket det deretter utfelles en egnet flegmatiseringsvoks, f.eks. en av de i denne sammenheng velkjente kvaliteter Voksblanding 1 eller Voksblanding 2. Denne forbedrede metode for flegmatisering av hexogen og octogen gir et bedre ut-gangsmateriale for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Vi har dessuten kunnet konstatere at tilstedeværelsen av oxazolinvoks i hexotonalen, respektive octonalen, synes å motvirke den fnokkingstendens som tross alt finnes som en iboende tendens også i ubehandlet aluminiunrpulver, og som ellers vil kunne komme til uttrykk ved omsmelting av sprengstoffet i forbindelse med en ferdigstøping av dette.

En passende mengde oxazolinvoks har vist seg å være ca. 0,015%, beregnet på hexogenmengden i en hexotonal. Oxazolinvoksen tilføres hensiktsmessig til de i vann suspenderte hexogenkrystaller, respektive octogenkrystaller, oppløst

i et oppløsningsmiddel, f.eks. klorothen, som avdrives (ved en temperatur på 80-85°C når oppløsningsmidlet er klorothen), hvoretter flegmatiseringsvoksen tilføres og blandingsvannets temperatur økes, slik at voksen smelter og kan fordele seg på granulene. For Voksblanding 1 er temperaturområdet f.eks. 90-95°C. Etter at all voksen har smeltet kan temperaturen senkes til 80-82°C og det primære TNT tilføres. Alt skjer under omrøring, slik at det oppnåes god fordeling. Dersom det primære TNT tilføres som en smelte av f.eks. 110°C, bør primærgranuleringen kunne foretaes i et blandingsvann som har lavere temperatur enn de ovenfor foreslåtte 80-82°C.

Så snart primærgranulene er blitt ferdigdannet, tilsettes hensiktsmessig en mindre mengde av et nedenfor nærmere om-talt overflateaktivt stoff som har til oppgave å ytterligere beskytte aluminiumpulveret som deretter tilføres innblandet i smeiten av ca. 110°C av sekundært TNT. Når det sekundære TNT tilføres, bør blandingsvannet ha en temperatur på ca. 72,5-73°C. Etter foretatt sluttgranulering kan de erholdte granuler frafiltreres fra blandingsvannet og tørres.

Den ovenfor skisserte fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen gjør det således mulig å anvende helt ubehandlet aluminiurnpulver, hvorved man minimerer risikoen for at aluminiumpulveret senere, f.eks. i forbindelse med en omsmelting, skal fnokke seg med voksen. Ved å blande inn det rene, ubehandlede aluminiurnpulver i det sekundære TNT får pulveret videre et beskyttende belegg av sekundært TNT som holder vannet borte fra pulveret. Dessuten forkortes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen den tid som aluminiumpulveret befinner seg i vannet med ca. 75%, sammenlignet med om aluminiumpulveret i primærtrinnet var blitt tilsatt sammen med de øvrige bestanddeler, såsom hexogen, octogen, voks, m.m.

Somovenfor nevnt innebærer en modifisering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen at man tilsetter en liten mengde (ca. 0,02%, beregnet på aluminiummengden) av et meget spesielt, overflateaktivt stoff til suspensjonsmidlet (blandingsvannet) før det smeltede sekundære TNT med det i dette innblandede aluminiurnpulver tilsettes. De her aktuelle overflateaktive stoffer representeres spesielt av to kommersielle produkter betegnet Berol TVM 724 og 594. Disse produkter utgjøres av langkjedede overflateaktive molekyler med fosfatgrupper i den ene ende, hvilke har god affinitet til alu-miniumoverflaten og effektivt hindrer hydrogengassutvikling ved kontakt med vannet. En tilsetning av et av disse Berol-produkter gir således en ekstra sikkerhet mot den ovenfor omtalte hydrogengassutvikling.

Oppfinnelsen beskrives ytterligere i de nedenstående representative eksempler.

Eksempel 1

Til en reaksjonsbeholder som var forsynt med en mekanisk rører og med innretninger for oppvarming og kjøling ble det under kontinuerlig omrøring (200-250 rpm) og under økning av vannets temperatur til 90°C satt 4 kg hexogen og 0,6 g oxazolinvoks oppløst i klorothen. Etter at all klorothen var blitt avdrevet som følge av temperaturøkningen og oxazolinvoksen var blitt felt ut på hexogenet, ble det tilsatt 0,5 kg voks (av en i hexotonalsammenheng mye benyttet vokskvalitet betegnet Voksblanding 1). Etter sluttført flegmatisering av hexogenet ble blandingens temperatur senket til 80°C, hvoretter 0,8 kg primært TNT ble tilsatt. Etter primærgranuleringen ble blandingens temperatur senket til ca. 70-75°C, hvoretter det ble tilført 3,2 kg smeltet sekundært TNT av 110°C sammenblandet med 1,5 kg aluminiunrpulver.

Hexogenet og TNT-bestanddelen var av gjengs markeds-kvalitet og aluminiumpulveret var av en type som oppfylte kravene ifølge standardbestemmelsene MH-A-512A Type III, grade F, Class 6.

Da den endelige granulform var blitt oppnådd, ble satsen kjølt til 50°C og nutsch-filtrert.

Det erholdte produkt besto av granuler av størrelse 1-2 mm. Disse holdt godt fast på aluminiumpulveret, og noe løst aluminiurnpulver kunne ikke påvises.

For å kunne konstatere en eventuell hydrogengassutvikling under selve granuleringen ble det tatt ut prøver med såvel Dråger-rør som evakuerte gasspipetter ved vannover-flaten umiddelbart etter avsluttet granulering. Hverken Dra-ger-rørene eller CG-undersøkelse av gasspipettenes innhold ga noen antydning om hydrogengass.

Hydrogengassutviklingen fra ferdige granuler neddykket i vann av 70°C ble kontrollert i en spesiell bombe, og gassut-viklingen viste seg selv under disse betingelser å være helt ubetydelig.

Dessuten ble det foretatt støpeforsøk med den ferdige hexotonal, dels for å kontrollere at aluminiumpulveret ikke fnokket seg i det støpte produkt og dels av hensyn til andre mulige støpefeil.

En visuell kontroll av et tverrsnitt gjennom den støpte hexotonal viste at aluminiumpulveret ikke hadde fnokket seg. Prøvestøping av et flertall ladninger ga god støpekvalitet.

Eksempel 2

Forsøket' ble gjennomført på samme måte som forsøk

1, dog med de nedenfor angitte mengder og med følgende unntak. "Primærgranuleringen" ble utført ved betydelig lavere temperatur (ca. 73°C), hvilket ble muliggjort ved at også det primære TNT ble tilsatt i smeltet form, og dessuten ble Berol TVM 724 tilsatt blandingsvannet umiddelbart før det sekundære TNT ble tilført. Såvel Berol TVM 724 som Berol 594 er temperaturømfintlige, og de bør derfor tilsettes først umiddelbart før det sekundære TNT.

Sammensetning

40,9 kg TNT, hvorav 2 0% ble tilsatt under primærgranulerings-trinnet og de øvrige 80% under sekundærtrinnet

30,5 kg hexogen med partikkelstørrelse som følger:

> 0,5 mm maks. 1%

< 0,5% mm maks. 1%

2 3,8 kg aluminiurnpulver

4,8 kg D2A voks

5 g oxazolinvoks

4 g Berol TVM 724

Det erholdte produkt ble testet på samme måte som angitt i eksempel 1 og med det samme gode resultat.

Eksempel 3

Fremstilling av octonal

Fremstillingen av octonal foretaes analogt med fremstillingen i eksempel 1.

Til en reaksjonsbeholder forsynt med en mekanisk rører og med innretninger for oppvarming og kjøling ble det tilsatt 25 liter vann og, under kontinuerlig omrøring (200-250 rpm) og under økning av vannets temperatur til 90°C, 4,5 kg octogen og 0,6 g oxazolinvoks oppløst i klorothen. Etter at alt klorothen var blitt avdrevet på grunn av temperaturøkningene og oxazolinvoksen var blitt felt ut på octogenet, ble det tilsatt 0,3 kg voks (vokskvalitet ifølge Mil-W-20553). Etter at flegmatiseringen av octogenet var sluttført ble blandingens temperatur senket til 84°C, hvoretter det ble tilsatt 0,6 kg primært TNT. Etter primærgranuleringen ble blandingens temperatur senket ytterligere til ca. 70-75°C, hvoretter 2,4 kg smeltet sekundært TNT av 110°C, med hvilket det på forhånd var blitt sammenblandet 2,2 kg aluminiunrpulver, ble tilført. Octogenet og TNT-bestanddelen var av gjengs markeds-kvalitet, og aluminiumpulveret var av en type som tilfreds-stilte kravene ifølge Mil-A-512A.

Etter tilsetningen av det sekundære TNT og aluminiumpulveret ble satsen kjølt til ca. 50°C og nutsch-filtrert.

Det erholdte produkt besto av granuler av jevn stør-relse i intervallet 1-2 mm. Intet fritt aluminiurnpulver kunne påvises.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å fremstille blandingssprengstoffer av typen hexotonal og octonal, hvis hovedbestanddeler utgjøres av hexogen, alternativt octogen, TNT, aluminiurnpulver og

flegmatiseringsvoks, ved en to-trinns våtgranuleringsprosess i henhold til hvilken samtlige i de respektive sprengstoffer inngående bestanddeler, bortsett fra TNT-bestanddelen og aluminiumpulveret, i det første granuleringstrinn suspenderes i vann, hvoretter en så stor mengde av TNT-bestanddelen som man empirisk har kunnet konstatere gir homogene og jevnstore granuler med de øvrige i vannet allerede suspenderte bestanddeler, tilføres enten i smeltet form eller under slike tempe-raturbetingelser at den smelter, hvoretter denne mengde av TNT (primært TNT) gjennom kjøling bringes til å danne primærgranuler med de øvrige bestanddeler, hvoretter den resterende mengde TNT (sekundært TNT) i smeltet tilstand tilføres i et andre trinn til de i blandingsvannet fortsatt suspenderte granuler for ved nedkjøling å danne sekundærgranuler med disse,karakterisert ved at aluminiumpulveret i form av rent, ubehandlet pulver blandes inn i det smeltede sekundære TNT til en homogen blanding før det sekundære TNT tilføres blandingsvannet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at hexogenkrystallene, respektive octogenkrystallene, belegges med en mindre mengde oxazolinvoks før flegmatiseringsvoksen tilføres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert ved at det benyttes en mengde oxazolinvoks på 0,010-0,020%, fortrinnsvis ca. 0,015%, beregnet på det i blandingssprengstoffet inngående krystallinske sprengstoff.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert ved at mengden av oxazolinvoks tilføres blandingsvannet oppløst i klorothen som avdrives fra blandingsvannet før flegmatiseringsvoksen tilføres.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,karakterisert ved at det tilsettes en liten mengde av et langkjedet, overflateaktivt stoff inneholdende endebundne fosfatgrupper til blandingsvannet umiddelbart før det smeltede sekundære TNT med deri innblandet aluminiurnpulver tilføres.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert ved at det som det overflateaktivt stoff anvendes ett av de kommersielle produkter Berol TVM 724 og Berol 594, og at dette tilføres i en mengde sva-rende til 0,010-0,020%, fortrinnsvis 0,015%, beregnet på mengden av aluminiunrpulver.