SE453288B - Stabil oxidationsmedelskomposition av vattenlosningstyp - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 453 288 2 särskilt dess sönderfall vid höga temperaturer, i en homogen vattenlösning av oxidationsmedel, vari ammo- niumnitrat och oorganiskt klorat är fullständigt lösta i vatten, även när det ovan beskrivna stabiliserings- medlet används, och vidare är det svårt att undertrycka sönderdelningen av ammoniumnitratet.

Vi har nu funnit att när en vattenlösning av ett oxidationsmedel bestående av ammoniumnitrat som huvud- komponent och ett oorganiskt klorat formas till en myc- ket liten droppe, dvs formas till en vatten-i-olja- -emulsion, kan oxidationsmedlens, dvs det oorganiska kloratets och ammoniumnitratets, kristallisation under- tryckas och oxidationsmedlens sönderfall kan förhindras.

Det har redan beskrivits en explosiv vatten-i-olja- -emulsionskompositimy vari kristallisationen av oxida- tionsmedlen undertryckes och deras sönderfall förhindras. Även om den ovan beskrivna explosiva vatten-i-olja- -emulsionskompositionen är stabil efter det att den explosiva kompositionen har bildats, måste emellertid vattenlösningen av oxidationsmedlen som används för framställningen av den explosiva kompositionen hållas vid hög temperatur under lagring för att förhindra kris- tallisation av oxidationsmedlen, vilket resulterar i sönderfall av det oorganiska kloratet. Därför är stabi- liteten, särskilt stabiliteten vid höga temperaturer, hos vattenlösningen av oxidationsmedlet fortfarande otillräcklig.

Vi har gjort olika undersökningar med avseende på stabiliseringen av en vattenlösning av ett oxiderande medel som består av ammoniumnitrat som huvudkomponent och ett oorganiskt klorat och funnit att när ett spe- cifikt begränsat stabiliseringsmedel tillsättes till lösningen inträffar inte något sönderfall av ammonium- nitratet och det oorganiska kloratets sönderfall under- tryckes även vid höga temperaturer. Vidare är den sta- 453 288 3 biliseringsmedelsinnehållande vattenlösningen av oxida- tionsmedlet tillräckligt stabil även då den existerar samtidigt med klorjoner. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- 5 komma en stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp bestående av en vattenlösning av ett oxida- tionsmedel, som består av ammoniumnitrat som huvudkom- ponent och ett oorganiskt klorat, vilken vattenlösning innehåller ett vattenlösligt oorganiskt fosfat. 10 Vattenlösningen av det oxidationsmedel som skall användas i föreliggande uppfinning är en vattenlösning som alltid innehåller ammoniumnitrat som huvudkomponent och ett oorganiskt klorat. Som det oorganiska kloratet används alkalimetallsalter eller alkaliska jordarts- 15 metallsalter av oorganisk klorsyra, t ex natriumklorat, kaliumklorat, bariumklorat, strontiumklorat och liknande.

Dessa klorat kan användas ensamma eller i blandning.

Förutom det oorganiska kloratet och ammoniumnitratet kan vattenlösningen av oxidationsmedel eventuellt inne- 20 hålla nitrat, såsom natriumnitrat, kalciumnitrat och liknande; perklorat, såsom ammoniumperklorat, natrium- perklorat och liknande; klorider, såsom natriumklorider och liknande; och vattenlösliga organiska ämnen, såsom flervärda alkoholer, t ex mannitol och liknande. 25 Det specifikt avgränsade stabiliseringsmedlet som kan användas vid föreliggande uppfinning, är ett vat- tenlösligt fosfat och inbegriper t ex nedanstående fosfat.

Fosfaten är således ortofosfat, representerat med den allmänna formeln M3P04, vari M betecknar natrium, 30 kalium, magnesium och liknande; polyfosfat represen- terade med den allmänna formeln Mn+2PnO3n+1, vari n betecknar ett heltal av 2, 3, 4 ... (n=2: pyrofosfat, n=3: tripolyfosfat och n=4: tetrapolyfosfat) och M betecknar natrium, kalium, magnesium och liknande; 35 metafosfat representerat med den allmänna formeln (MP03)n, vari n betecknar ett heltal av 3 eller 4 (n=3: trimeta- fosfat och n=4: tetrametafosfat) och M betecknar natrium, 10 15 20 25 30 35 "453 '2“=8f8 4 kalium, magnesium etc; och liknande. I de ovan beskrivna fosfaten kan en del av natriumet, kaliumet och magne- siet representerat av M utbytas mot väte.

De ovan beskrivna fosfaten används ensamma eller i blandning.

Mängden av var och en av de ovan beskrivna kompo- nenterna kan lämpligen bestämmas beroende på koncentra- tionen av ammoniaknitrat, vattenlösningens pH-värde, mängden av de andra ämnena som skall inblandas, styrkan som ett alkali hos det vattenlösliga fosfatet och lik- nande. Det föredrages i allmänhet att ammoniumnitrat- mängden är 58-89,99 vikt% (hädanefter betyder procent viktprocent), mängden oorganiskt klorat är 2-20 %, mängden vatten är 8-20 8 och mängden vattenlösligt fosfat är 0,01 - 2 S. När mängden vattenlösligt fosfat är mindre än 0,01 % kan fosfatet inte uppvisa någon verkan som stabiliseringsmedel för vattenlösningen av oxidations- medel. När mängden överstiger 2 8 är den relativa mängden oxidationsmedel liten och sålunda är oxidationsmedlets verkan sänkt och vidare är stabiliseringsmedlets verkan på vattenlösningen av oxidationsmedel inte så förbättrad som i fallet med en fosfatmängd av 2 %. Användningen av mer än 2 8 vattenlösligt fosfat är dyrbar och före- drages ej. ' Den stabila oxidationsmedelskompositionen av vatten- lösningstyp enligt föreliggande uppfinning kan t ex framställas på följande sätt.

En given mängd ammoniumnitrat och en given mängd vattenlösligt fosfat löses i en given mängd vatten vid en temperatur av 50-l20°C för bildning av en lösning och en given mängd oorganiskt klorat löses i lösningen under omröring.

När man eventuellt avser att tillsätta något annat oorganiskt oxiderande syrasalt, klorid, vattenlösligt organiskt ämne och liknande till den stabila oxidations- medelskompositionen av vattenlösningstyp enligt före- 10 15 20 25 30 35 453 288 fx 5 liggande uppfinning, tillsättes dessa föreningar eller ämnen tlll vattenlösningen av ammoniumnitrat och vatten- lösligt fosfat innan det oorganiska kloratet tillsättes till lösningen.

Den stabila oxidationsmedelskompositionen av vatten- lösningstyp erhâllen genom den ovan beskrivna metoden är fri från sönderfall av ammoniumnitrat, är huvudsak- ligen fri från sönderfall av oorganiskt klorat även vid höga temperaturer och är tillräckligt stabil även vid samexistens med kloridjoner. Därför är den stabila oxidationsmedelskompositionen av vattenlösningstyp den mest lämpliga att användas som oxidationsmedel för spräng- _ämnen.

Följande exempel ges för illustration av uppfin- ningen ochøär inte avsedda att begränsa denna. I exemp- len är delar och procent angivna på viktbasis.

EXEMPEL 1 En stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp som har ett blandningsrecept som visas i nedanstående tabell l framställes på följande sätt.

Till 95 delar (9,50 8) vatten sattes 856,8 delar (85,68 %) ammoniumnitrat och 0,2 delar (0,02 8) dinatrium- vätefosfat och den resulterande blandningen uppvärmdes till l00°C för att upplösa nitratet och fosfatet i vatt- net. Därefter tillsattes 48 delar (4,80 8) natriumklo- rat i lösningen och löstes däri för att bilda en stabil oxidationsmedelskomposition av vattenlösningstyp.

Den resulterande vattenlösningen av oxidations- medelskompositionen satsades i en S00 ml kolv försedd med ett kylrör för att förhindra avdunstningen av vatten och kolven placerades i ett oljebad som hölls vid l00°C för att genomföra lagringsstabilitetstestet för vatten- lösningen.

I lagringsstabilitetstestet uttogs en del av vat- tenlösningen av oxidationsmedelskompositionen ur kolven vid vissa bestämda tidsintervall och mängden kloratjon 10 15 20 25 30 35 iFiÜIIIIIÜiiiIIIlllllllllllliiiiiiiiiiin.II..IiI==i......_________________W 455 288 6 bestämdes genom följande metod och natriumkloratets sönderdelningshastighet bestämdes ur skillnaden mellan mängden kloratjon i den ursprungliga lösningen och den i den uttagna provlösningen.

Ammoniumnitratets sönderdelning bedömdes genom närvaron eller frånvaron av ammoniaklukt.

Kloratjonen analyserades enligt följande. Lämpliga mängder natriumnitrit och en vattenlösning av silver- nitrat tillsattes till en provlösning. Efter det att lösningen hade gjorts sur medelst salpetersyra uppvärmdes lösningen för att omvandla kloratjonen till klorjon och för att utfälla den resulterande silverkloriden.

Efter det att fällningen av silverklorid filtrerats av tillsattes järn(II)joner till filtratet som en indi- kator, varvid överskottsmängden av silvernitrat som kvarstod i filtratet bestämdes genom titrering av mäng- den med en vattenlösning av ammoniumtiocyanat, och mäng- den kloratjon beräknades ur den reagerade mängden silver- nitrat.

Den ovan erhållna sönderdelningshastigheten för kloratet visas i tabell l. Lagringsstabilitetstestet genomfördes upp till 10 dagar. Även efter 10 dagar iakt- togs ingen ammoniaklukt alls och det säkerställdes att ammoniumnitrat inte sönderföll.“ EXEMPLEN 2-5 Stabila oxidationsmedelskompositioner av vatten- lösningstyp med ett blandningsrecept som visas i tabell 1, vari typen och blandningsförhållandet för det vatten- lösliga fosfatet ändrades i förhållande till i exempel l, framställdes på samma sätt som beskrivs i exempel l. 0 De resulterande oxidationsmedelskompositionerna utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs i exempel l. De erhållna resultaten visas i tabell l.

Det säkerställdes att kloratet och ammoniumnitratet inte sönderföll alls i samtliga oxidationsmedelskom- positioner. 10 15 20 25 30 EXEMPEL 6 En stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp framställdes på det sätt som beskrivs 1 exempel 1, med undantag av att kaliumpyrofosfat använ- des som vattenlösligt fosfat förutom dinatriumvätefosfat.

Den resulterande kompositionen utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs 1 exempel l och det säkerställdes att natriumklorat och ammoniumnitrat inte sönderföll alls. De erhållna resultaten visas 1 tabell 1.

EXEMPEL 7 En stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp framställdes på samma sätt som beskrivs i exempel 1, med undantag av att natriumklorid tillsattes till reaktionssystemet.

Den resulterande kompositionen utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs i exempel 1 och det säkerställdes att ammoniumnitrat inte alls sönder- föll. De erhållna resultaten visas 1 tabell l.

EXEMPEL 8 En stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp med ett blandningsrecept som visas i tabell l, vari en flervärd alkohol, mannitol, tillsattes till blandningsreceptet i exempel l, framställdes på samma sätt som beskrivs 1 exempel 1. ' Den resulterande kompositionen utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs 1 exempel l och det säkerställdes att natriumklorat och ammoniumnitrat inte alls sönderföll. De erhållna resultaten visas 1 tabell l. comfi :mono comfi :wmcfl cwmcfl cwmfi :wmcfi :mmcfl Aummmu oi uxsflxmficooaoi o ~.o o o o o o ~.o »mono 3 o: uoooo »wodšoom o .Hßo o o o o o .fioo ummmfl m Uf» .zwwuwfi lmmcfiumøå o ïo o o o o o o »mono o noom 23:28. _. o o o o o o o o 9% o noä wowofioooom n oßà n oßÄ n n n n umumowmuwaäøfluumzw n n n n ooÄ n n n umwmnušomfluuësfluumzw. n n mo.o n n om.o n n umwwououæmaøflfimxm. n n n n n n ofl oo n umumomwuwozoøfi mmcmmznfln. oo. H n mo _ o n n n n No _ o . uwumowmumo/Esfiuuwcfinw oærm n n n n n n n Aouficcmz n - om: - - - - - - - oooooooomnnnmo s. ooâfi 2.3 oíoo oño 2.2 ooá 3.3 oño oño owfins nmošoooooo n n n n oc o N n n n umuofi xsnflumm n n n n n . ooå n n »muoïeoflox 8 2.2 3.2 ooï oiS n n oo; oïo omäïeoooooz onw. n n n n owåw n n n umuuocëøfloflmx , n n n n n ofi _ .w n n umuuficäøfluumz ß oïoo o~_oo oooo o~.oo oofio 8:: oofio 3.3 oobëeooooåi.n_.n-n..--sn,-.nn 4 w ß o m e m N H u: .dnwmëwxm H Qflmmšn. lII|||Innnn :I 10 15 20 25 30 35 453 288 Jämförande exempel l-4 ¶,^___ Oxidationsmedelskompositioner av vattenlösningstyp med ett blandningsrecept som visas 1 den följande ta- bellen 2, vari dinatriumvätefosfat som användes 1 exem- pel l inte användes, framställdes på samma sätt som beskrivs 1 exempel 1. _ De resulterammekompositionerna utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs 1 exempel l. De erhållna resultaten visas 1 tabell 2.

Jämförande exempel 5 En oxidationsmedelskomposition av vattenlösningstyp med ett blandningsrecept såsom visas i tabell 2, vari natriummetafosfat som användes i exempel 7 inte användes, framställdes på samma sätt som beskrivs 1 exempel 7.

Den resulterande kompositionen utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs 1 exempel l. De erhållna resultaten visas 1 tabell 2.

Jämförande exempel 6 och 7 Oxidationsmedelskompositioner av vattenlösningstyp med ett blandningsrecept såsom visas 1 tabell 2, vari natriumkarbonat eller natriumhydroxid användes i stället för dinatriumvätefosfat som användes 1 exempel 1, fram- ställdes på samma sätt som beskrivs 1 exempel l.

Alldeles efter framställningen var ammoniaklukten kraftig och det säkerställdes att ammoniumnitrat hade säkert sönderdelats. _ De resulterande kompositionerna utsattes för samma lagringsstabilitetstest som beskrivs 1 exempel 1. De erhållna resultaten visas 1 tabell 2.

Jämförande exempel 8 En oxidationsmedelskomposition av vattenlösningstyp framställdes på samma sätt som beskrivs 1 exempel 7, med undantag av att natriumkarbonat användes 1 stället för natriummetafosfat. Alldeles efter framställningen var ammo- niaklukten kraftig och det säkerställdes att ammonium- nitrat säkert hade sönderfallit.

Den resulterande kompositionen utsattes för samma lag- ringsstabilitetstest som beskrivs i exempel l. De erhållna resultaten visas i tabell 2. cwmcficfifimumämuu uwuww mwdmøfidæ :w>m uxøfixmflcoesm mfluumux « u 10 axumumwuxumuw _«xumum m cwmcfl. cwmcfl cwmcflw cmmcw cmmcfl ^umø ca. uxsfixæflcoëëm uwuflH_ W w.°~ W °.H~ «.m M I W I I M I W I m »mv 0 .@. uooøfi Iflnmum W °.~ _ ~.~ . m.Q I W oøfi M OQH W I W I Hmø m @fl> Hflmuuwu Iwwcfluwmq M «.° @.° M ~.° ocfi W m.m M @.@ M OCH W OQA “mn M Icmw mfifiwøunwu M ~.° ~.° M Q m.H M ~.° W ~.° W w.~ M «.~ »mn d Ioum w»w»~»oHz I ~o~o W I I W I ß I W I I I øflxouoæcëøfiuumzfi oß.~ I M oo.A I H I _ I M I M I umcønumxëøfiupøz om.~ I w I ß om.~ W I _ I ~ I W I ufluofixssfiuumz °«.@H °m.m _ °«.@ W °~.@~“ °>.@HM°@.@ W°m.°~ W °m.m =w»»~> . a W U . ~ _ @ _ Amy ummomu I W I W I W I M I ”ce N w W I M umuofixsøflumm Iwmcflc M W I I w I om 0 W I W »muofixsnfidmx Iucøfim o«.æ~ W oæ.« N oß.« ov.m~» o«.mHW I I oæ.v W umuofixäsfluumz I I W I I I w°~.- I W I H umupfiqeøfludmz I I I I I _ I oH.« I W umußflqsøfluumz °~.°w @w.m@ M °m.«w M °m.~@ °m.Hw@°@.m@ °H.m~ °~.mw umuuflceøficoaeæ w ß w m v _ m ~ H ua fiwmeoxw wocmunmswn 453 288 N Admmdß 10 15 20 25 30 35 453 288 ll Resultaten av de ovan beskrivna exemplen och jäm- förande exemplen förklaras nedan i detalj. I oxidations- medelskompositionerna av vattenlösningstyp som inte innehåller något vattenlösligt sulfat (de jämförande exemplen 1-4) sönderfaller det oorganiska kloratet full- ständigt efter endast 3 eller 5 dagar, även om ammonium- nitrat inte sönderfaller upp till 10 dagar i ett lag- ringsstabilitetstest under en temperatur av l00°C.

I motsats härtill sönderfaller ammoniumnitrat inte alls och vidare sönderfaller inte det oorganiska kloratet alls eller sönderfaller i mycket liten mängd (0,2 % efter 10 dagar) under samma betingelser som beskrivs ovan vid de stabila oxidationsmedelskompositionerna av vattenlösningstyp som innehåller ett vattenlösligt fosfat enligt föreliggande uppfinning (exemplen l-6 och 8).

I oxidationsmedelskompositionerna av vattenlös- ningstyp som använder sig av allmänt känt alkaliskt ämne som stabiliseringsmedel (jämförande exemplen 6 och 7) är ammoniaklukten kraftig alldeles efter fram- ställningen och vidare är ammoniaklukten stark genom hela lagringsstabilitetstestet. Detta betyder att det är tydligt att ammoniumnitrat har sönderfallit. Vidare är det oorganiska kloratets procentuella sönderfall mycket stort och uppgår till ca 5-10 S efter 10 dagar.

I oxidationsmedelskompositionen av vattenlösnings- typ som innehåller klorjon (jämförande exempel 5) har det oorganiska kloratet fullständigt sönderfallit re- dan efter 3 dagar, även om sönderfallet av ammonium- nitrat inte inträffar under lagringsstabilitetstestet.

I motsats härtill är det oorganiska kloratets procen- tuella sönderfall endast 0,2 8 efter 10 dagar vid den stabila oxidationsmedelskompositionen av vattenlösnings- typ som innehåller ett vattenlösligt fosfat enligt före- liggande uppfinning (exempel 7). I oxidationsmedels- kompositionen av vattenlösningstyp som innehåller ett 10 453 288 12 allmänt känt stabiliseringsmedel (jämförande exempel 8) är däremot det oorganiska kloratets procentuella sön- derfall så stort som 10,8 % efter 10 dagar och vidare iakttas sönderfall av ammoniumnitrat.

Såsom beskrivs ovan sönderfaller inte ammonium- nitrat och vidare inträffar inte något sönderfall av oorganiskt klorat överhuvud taget eller är ett sådant sönderfall mycket litet även vid höga temperaturer och dessutom är kompositionen tillfredsställande stabil även i samexistens med klorjoner, vid den stabila oxi- dationsmedelskompositionen av vattenlösningstyp enligt föreliggande uppfinning.

Claims (5)

1. 0 15 20 25 453 288 13 PATENTKRAV l. Stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp bestående av en vattenlösning och ett oxi- dationsmedel, vilket utgöres av ammoniumnitrat som huvudkomponent och ett oorganiskt klorat, k ä n n e- t e c k n a d av att vattenlösningen innehåller ett vattenlösligt oorganiskt fosfat.

2. Stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det oorganiska kloratet är ett klorat av en alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall.

3. Stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att fosforsyran i fosfatet är ortofosforsyra, polyfosforsyra eller metafosforsyra.

4. Stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k- näa d av att fosfatet är ett fosfat av en alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall.

5. Stabil oxidationsmedelskomposition av vatten- lösningstyp enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k- n a d av att kompositionen består av 58-89,99 vikt% ammoniumnitrat, 2-20 vikt% av ett oorganiskt klorat, 8-20 vikt% vatten och 0,01-2 vikt% av ett vattenlösligt fosfat.