PL79079B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Dynamit Nobel Aktiengesellschaft, Troisdorf (Republika Federalna Niemiec) Material wybuchowy bezpieczny o zwiekszonej odpornosci na deflagracje i Przedmiotem wynalazku jest material wybucho¬ wy bezpieczny o zwiekszonej odpornosci na de¬ flagracje, skladajacy sie ze skladników sensybi- lizujacych i soli nieorganicznych.Z opisu patentowego nr 66395 znany jest mate¬ rial wybuchowy, który oprócz skladnika sensy- bilizujacego zawiera chlorek amonowy, azotan metalu alkalicznego i weglan metalu ziem alka¬ licznych w stosunku molarnym 5:3:1 przy czym stosunki molarne odpowiednich par soli odpowia¬ daja wartosciom: chlorek amonowy: azotan me¬ talu alkalicznego = 1,67, chlorek amonowy: we¬ glan ziem alkalicznych = 5, azotan metalu alka¬ licznego: weglan metalu ziem alkalicznych = 3.Znany material zawiera CaC03 w ilosci stechio- metrycznie potrzebnej do zwiazania jonów chlor¬ kowych.Obecnie stwierdzono, ze energie materialu wy¬ buchowego mozna znacznie zwiekszyc, jezeli zmniejszy sie zawartosc weglanu wapnia. Ponad¬ to stwierdzono równiez, ze zmniejszenie zawarto¬ sci weglanu wapnia do okreslonej ilosci nie po¬ woduje widocznego zmniejszenia wspólczynnika bezpieczenstwa materialu wybuchowego.Material wybuchowy wedlug wynalazku oparty jest na znanych skladnikach i zawiera chlorek amonu, azotan metalu alkalicznego, weglan me¬ talu alkalicznego i sensybilizator nitrogliceryno- wy w ilosci 6—15% oraz ewentualnie substancje 15 20 25 30 obojetne i palne, przy czym jego sklad ilosciowy jest tak dobrany, ze stosunek molarny chlorku amonu i azotanu metalu ziem alkalicznych odpo¬ wiada wartosci 1,67, a ilosc CaC03 jest mniejsza cd stechiometrycznie potrzebnej do zwiazania jo¬ nów chlorkowych w zwiazku z czym reakcja przebiega z wytworzeniem sie obok CaCil2 rów¬ niez kwasu solnego, zas stosunek molarny chlor¬ ku amonu do weglanu metalu ziem alkalicznych odpowiada wartosci powyzej 5 do 30, korzystnie 10—20, natomiast stosunek molarny azotanu me¬ talu alkalicznego do weglanu metalu ziem alka¬ licznych odpowiada wartosci powyzej 3 do 18, korzystnie 6—12.Reakcja mieszanin soli podczas wybuchu jest uzalezniona cd stopnia zmielenia poszczególnych skladników. W zaleznosci od stopnia zmielenia musi byc takze okreslona ilosc skladników sensy- bilizujacych material wybuchowy, aby z jednej strony uzyskac mozliwie wysoki wspólczynnik bp; pieezenstwa, a z drugiej strony odpowiednia podatnosc do detonacji. Stwierdzono, ze mozna uzyskac material wybuchowy bezpieczny i nie wywolujacy wybuchu gazów kopalnianych jezeli stopien zmielenia potrójnej mieszaniny soli, do¬ bierze sie tak, aby najmniej 20%, a najwyzej 95% ziarn przechodzilo przez sito o wielkosci oczek 0,1 mm. Ilosc skladników sensybilizujacych musi przy tym wynosic 6—15% wagowych, a najko¬ rzystniej 8—12% wagowych. 790793 79079 4 W bezpiecznych materialach wybuchowych we¬ dlug wynalazku mozna równiez dodatkowo uzy¬ skac nadmiar tlenu przez dodatek azotanów me¬ tali alkalicznych lub równomolarnej mieszaniny soli, zawierajacej azotany metali alkalicznych i chlorek amonowy. W takich przypadkach przez dodatek azotanu metalu alkalicznego uzyskuje sie odmiane materialu wybuchowego wedlug wyna¬ lazku, w której wartosc stosunku molamnago chlor¬ ku amonowego do azotanów metali alkalicznych zostaje zmniejszona i wynosi ponizej 1,67 do 1,285.Obliczenie bilansu tlenowego powinno byc doko¬ nane przy zalozeniu, ze wolny kwas solny nie zo¬ staje utleniony w warunkach odstrzalu.Materialy wybuchowe wedlug wynalazku moga równiez zawierac dodatek znanych substancji pal¬ nych (na przyklad maczki drzewnej, tylozy, wió¬ rów metalowych, maczki speczajacej) albo tez substancje....palne' zawierajace chlorowce (na przy¬ klad chloroparafine, woski na bazie chlorowanej naftaliny itp.). Oczywiscie w tym przypadku mu¬ sza one zawierac takze niezbedna do spalenia ilcsc tlenodajnej soli nieorganicznej lub miesza¬ niny tych soli (na przyklad NaN03 i NH4CL w stosunku molarnym 1 : 1). Do materialów wy¬ buchowych wedlug wynalazku moga byc równiez dodawane znane wypelniacze (takie jak sól ku¬ chenna, tlenek glinu, drobno zmielone krzemiany itp.), które sluza na przyklad do podniesienia sto¬ pnia bezpieczenstwa wobec gazów kopalnianych lub trwalosci przy przechowywaniu.Ponizsze równania I, II, III wskazuja reakcje mieszanin materialów wybuchowych wedlug wy¬ nalazku, natomiast równanie IV wskazuje reak¬ cje mieszaniny materialów wybuchowych wedlug opisu patentowego nr 66395.I. 20 NH4CL + 12 KN03 + CaCOs = 12 KCl + + CaCi2 + 6HC1 + 37 HzO + 16 N2 + C02 II. 15 NH4CI + 9 KNO3 + CaCOg = 9 KCl + + CaCl2 + 4 HC1 + 28 H20 + 12 N2 + C02 .III. 10 NH4CI + 6 KNO3 + CaC03 = 6 KCl + + CaCl2 + 2 HC1 + 19 H2048 N2 + C02 IV. 5 NH4CI + 3 KNO3 + CaCOg = 3 £C1 + + CaCl2 + 10 H20 + 4 N2 + C02 10 15 20 25 30 35 40 45 Ponizej przytoczony przyklad wyjasnia blizej przedmiot wynalazku.Przyklad. Trzy materialy wybuchowe przy¬ gotowuje sie w znany sposób przez mieszanie 5,1% wagowych nitrogliceryny 3,4°/o wagowych nitroglikolu 91,5% wagowych mieszanki solnej zlozonej z sa¬ letry potasowej, chlorku amonu oraz weglanu wapnia, przy czym sklad zawartych w nich soli okreslony jest równaniami I, II, III.Przyklad porównawczy. Postepujac w sposób analogiczny do opisanego w powyzszym przykla¬ dzie lecz stosujac sklad soli odpowiadajacy rów¬ naniu IV otrzymuje sie znany material wybu¬ chowy wedlug opisu patentowego nr. 66395.W tablicy 1 podano sklad otrzymanych materia¬ lów wybuchowych.Stopien zmielenia skladników mieszaniny wy¬ nosi: NH4CI: 65% < 0,1 mm, KN03: 72% < < 0,1 mm, CaC03: 90% < 0,1 mm.Wszystkie cztery materialy wybuchowe wyka¬ zuja bezpieczenstwo klasy III wzgledem miesza¬ niny metan-powietrze (wedlug zarzadzenia o sto¬ sowaniu srodków wybuchowych w kopalniach z dnia 28.1.59 oraz artykulu Ahrensa — Nobel — Hefte maj 1959 r.) oraz maja zdolnosc przeno¬ szenia detonacji w stanie wolno-lezacym na pia¬ sku wynosza 50 cm.We wszystkich czterech mieszaninach soli sto¬ sunek molarny chlorek amonu: azotan metali al¬ kalicznych odpowiada wartosci 1,67, a wiec jest taki sam jak w opisie patentowym nr 66395.Natomiast zmieniono stosunek molarny NH4CI : : CaC03 i KNO3 : CaC03, przy czym wartosc stosunku NH4CI : CaC03 dla mieszanin soli we¬ dlug równania I, II i III wynosi odpowiednio 20, 15 i 10, zas stosunek KN03 : CaC03 dla miesza¬ nin tych soli wynosi odpowiednio 6, 9 i 12.Mieszanina soli wedlug równania IV (odpowia¬ dajaca swym skladem mieszaninie wedlug opisu patentowego nr 66395 wykazuje stosunek molar¬ ny NH4CI : KNO3 : CaC03 = 5:3:1.Jezeli wolny kwas solny, wystepujacy w równa¬ niach I—III jest w praktycznych warunkach przebiegu reakcji niepalny wszystkie cztery mie- Tablica 1 Zawartosc skladników w % wagowych Nitrogliceryna Nitroglikol Chlorek amonu Saletra potasowa Weglan wapnia I 5,1 3,4 41,1 46,6 3,6 II 5,1 3,4 40,6 45,9 5,0 III 5,1 3,4 39,4 44,7 7,4 IV 5,1 3,4 36,5 41,4 13,65 szaniny soli maja bilans tlenowy równy zeru.Obliczone wartosci energii wlasciwej (na podsta¬ wie stalej gazowej R objetosci gazów wybucho¬ wych w molach/kg i temperatury eksplozji w °K) przedstawiono w tablicy 2.Tablica 2 79079 6 Mieszanina soli ii raalkcja I II III IV Energia wlasciwa mt/kg 29,3 28,7 27,6 24,6 Mieszanina soli IV, której sklad odpowiada mie¬ szaninom przedstawionym w opisie patentowym nr 66395 ma najnizsza energie wlasciwa, zas ma¬ terialy wybuchowe wedlug wynalazku i(na przy¬ klad mieszaniny soli wedlug równania I, II, III), maja wyzsza od niej energie wlasciwa.Wlasciwosci materialów wybuchowym przy ob¬ ciazeniach termicznych okreslono na podstawie nastepujacych doswiadczen: Nabój kazdego z badanych materialów wybu¬ chowych otoczony plaszczem ziemi okrzemkowej ogrzewano w piecu do temperatury 130°C. Pod¬ czas gdy uzywane dotychczas materialy wybu¬ chowe klasy II i III wykazywaly w czasie tych badan daleko zaawansowana reakcje wymiany i ogrzewaly sie przy tym do temperatury 650— —800°C, to mieszaniny materialów wybuchowych wedlug równania I—III nie wykazywaly zadnej wymiany, zas wzrost ich temperatury wynosil okolo 25°C.Poniewaz uzywane dotychczas materialy wybu¬ chowe klasy II i III pozostawaly przy odstrzale praktycznie pewien czas pod dzialaniem goracych gazów powybuchowych z poprzedniego odstrza¬ lu — istnialo okreslone prawdopodobienstwo wy¬ buchu, gdyz mieszanina metan — powietrze zapa¬ la sie w temperaturze 650°C w czasie indukcji wynoszacym 10 sekund.Po zmieszaniu badanych czterech materialów wybuchowych z 5°/o pylu weglowego zbadano ich stopien bezpieczenstwa w rurze Audiberta (porów¬ naj artykul Ahrensa — Nobel — Heft maj 1959 r. str. 126), — przy czym po 10 doswiadczeniach otrzymano nastepujace prawdopodobienstwa wy¬ buchu:^ Mieszanina wedlug równania I 20°/o Mieszanina wedlug równania II 7°/o Mieszanina wedlug równania III i IV 0% W tych warunkach wystepuja w uzywanych dotychczas bezpiecznych materialach wybucho¬ wych reakcje z prawdopodobienstwem wybuchu wynoszacym 100%. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Reasumujac, opisane w powyzszym przykladzie, wyniki doswiadczen mozna stwierdzic, ze mate¬ rial wybuchowy wedlug wynalazku ma w stosun¬ ku do materialu wedlug opisu patentowego nr 66395 wyzsza energie i w porównaniu do uzy¬ wanych dotychczas bezpiecznych materialów wy¬ buchowych klasy II oraz III znacznie podwyzszo¬ ny wspólczynnik bezpieczenstwa.To co w powyzszym przykladzie wykazano dla mieszanin saletry potasowej, chlorku amonu i we¬ glanu wapniowego odnosi sie równiez do miesza¬ nin, które zawieraja inne azotany metali alkalicz¬ nych (saletre sodowa) oraz inne weglany metali ziem alkalicznych {dolomit, weglan magnezowy lub weglan baru). PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Material wybuchowy bezpieczny o zwiekszo¬ nej odpornosci na deflagracje, skladajacy sie z mieszaniny chlorku amonu, azotanów metali al¬ kalicznych, weglanów metali ziem alkalicznych i sensybilizatora nitroglicerynowego w ilosci 6— —15% oraz ewentualnie z substancji obojetnych i palnych, znamienny tym, ze zawiera chlorek amonu i azotan ziem alkalicznych w stosunku mo- larnym odpowiadajacym wartosci 1,67 oraz CaC03 w ilosci mniejszej od stechiometrycznie potrzeb¬ nej do zwiazania jonów chlorkowych, przy czym stosunek molarny chlorku amonu do weglanu metalu ziem alkalicznych odpowiada wartosci po¬ wyzej 5 do 30, korzystnie 10—20, a stosunek mo¬ larny azotanu metalu alkalicznego do weglanu metalu ziem alkalicznych odpowiada wartosci po¬ wyzej 3 do 18, korzystnie 6—12.

2. Odmiana materialu wybuchowego wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera chlorek amonu i azotan metalu ziem alkalicznych w sto¬ sunku molarnym odpowiadajacym wartosciom po¬ nizej 1,67 do 1,285, wynikajacym z podwyzszenia zawartosci azotanu metalu alkalicznego w miesza¬ ninie soli.

3. Material wybuchowy wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze zawiera substancje palne i tle- nodajne w postaci soli nieorganicznych lub mie¬ szanin tych soli, w ilosci wystarczajacej jedynie do spalenia substancji palnych.

4. Material wybuchowy wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze zawiera sole o takim uziarnie- niu, ze co najmniej 20%, a najwyzej 95% ziaren przechodzi przez sito o wielkosci oczek 0,1 mm.

5. Material wybuchowy wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze zawiera sensybilizator nitro- glicerynowy w ilosci 8—12%.

6. Material wybuchowy wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze zawiera materialy wypelnia¬ jace.KI. 78c,17/00 79079 MKP C06b 17/00 Errata str. 2, lam 3, 42 wiersz od góry Jest: + CaCl2 + 2 HC1 + 19 HzO 8 N2 + C02 Powinno byc: + CaCl2 + 2 HC1 + 19 H20 + 8 N2 + C02 Krak. Zaklady Graficzne Nr 1, z. 578/75 Cena 10 zl PL PL