SE521310C2 - Vattenbeständig sprängämneskomposition - Google Patents

Description

20 25 30 35 H m.. _. :H1 5:21 3'1cåfiê:É F dkfï 2 beständigt kommer emellertid att samtidigt resultera i en ur tillverkningssynpunkt dyrare och mera komplicerad pro- dukt. Följaktligen kommer den huvudsakliga fördelen med ANFO, nämligen lågt pris, att minskas, och andra vatten- beständiga alternativa sprängämnen kommer att bli alltmer konkurrerande.

I patentlitteraturen beskrivs två kända principiella förfaranden för att göra ANFO vattenbeständigt: Ett av förfarandena rekommenderar tillsats av en viss mängd av ett emulsionssprängàmne till ANFO. Detta beskrivs i US patenten 4 lll 727 och 4 181 546. Det er- hållna sprängämnet benämns tungt ANFO och klassificeras vanligtvis som en speciell typ av sprängämne. Vidare kan tungt ANFO inte laddas medelst pneumatisk laddningsut- rustning. Normalt anses tungt ANFO inte som ett vatten- beständigt ANFO.

Det andra beskrivna förfarandet innebär tillsats av s k vattenförtjockningsmedel till ANFO. Dessa medel kom- mer att "reagera" med vattnet, vilket gör detta väsent- ligt visköst och därigenom stoppar ytterligare penetre- ring av vatten in i produkten.

US patentet 4 933 029 beskriver ett vattenbeständigt ANFO-sprängämne, där vattenbeständigheten uppnås genom användning av ett vattenförtjockningsmedel, såsom guar- gummi. Därutöver är det känt att använda vattenrepelle- rande medel, såsom fettsyror, vax, etc. Vidare kan fyll- medel, såsom talk, glas, expanderad perlit, svavel, etc användas för att förhindra att vatten intränger i ANFO.

US patentet 5 480 500 beskriver ett sådant vatten- beständigt ANFO-sprängämne. Enligt detta patent uppnås vattenbeständigheten genom att både använda ett vatten- förtjockningsmedel, såsom guargummi, och samtidigt till- sätta ett partikelformigt fyllmedel, exempelvis pulveri- serat ammoniumnitrat, vatten in i ANFO. för att stoppa penetrering av Det karakteristiska särdraget att använda den ovan beskrivna produkten i enlighet med den redan kända lO 15 20 25 30 35 521 51§9g'ï¿”:,f ïÄÛšffÅ 3 tekniken är det faktum att man vill tillåta att en viss mängd vatten penetrerar in i sprängämnet, vilket resulte- rar i en reaktion med ANFO. Detta bildar en barriär mot ytterligare vattenpenetrering. I områden där vattnet "reagerat" med ANFO för bildning av en barriär mot ytter- ligare vattenpenetrering skadas ANFO inom detta område.

Graden av vattenpenetrering in i ANFO används ofta som ett màtt pà den verkliga vattenbeständigheten för ANFO i fråga.

Enligt US patentet 5 480 500 bestäms penetreringen i ANFO genom att hälla 100 ml kallt vatten i mitten av en ANFO-kolonn, Under 15 s hälles vattnet försiktigt vid det övre partiet som är fylld i en 1000 ml graderad cylinder. av sprängämneskolonnen. Vattenbeständigt ANFO och vatten kvarlämnas under 1 h, för att därefter mäta hur djupt vattnet penetrerat in i ANFO. Det bästa resultatet i ovannämnda patent var en vattenpenetrering av 5,5 cm. I borrhàl med strömmande vatten betyder detta att spräng- ämnet har ett skikt av 5,5 cm, där ANFO är skadat av vattnet och kan inte bidra till detonation. Vidare, om man skulle anbringa hittills Vattenbeständigt ANFO i ett borrhàl, ämnet blandas med vattnet och man skulle åstadkomma en som är delvis fyllt med vatten, skulle spräng- blandning, som inte kunde detonera.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller en vatten- beständig ANFO-produkt, i ett borrhàl, som detonerar även dà den hälles som är delvis fyllt med vatten. Följakt- ligen är denna teknik inte baserad pà den förut kända principen att vattnet "reagerar" med ANFO och bildar en barriär för att förhindra ytterligare vatteninträngning i ANFO-sprängämnet.

Uppfinningen med denna vattenbeständiga ANFO-produkt innebär att den utnyttjar vatten i borrhàlet så att det torra ANFO-sprängämnet och vatten i borrhàlet bildar en uppslamning. Denna vattenbeständiga ANFO-produkt kan sà- ledes beskrivas som en "omedelbar uppslamning" av vatten- geltyp. lO 15 20 25 30 LJ LH 521310 4 En vattengeluppslamning utmärkes av att den består av upplösta salter av nitrater och/eller perklorat, och vattenhalten kan variera från ca 10 till 30%. Uppslam- ningen förtjockas med olika typer av gummin och inne- håller ofta en viss mängd oupplöst salt, vanligtvis ammo- niumnitrat. En vattengeluppslamning sensitiseras vanligt- vis antingen genom kemisk gasning eller genom tillsats av porösa partiklar, såsom ihåliga mikroballonger eller expanderad perlit.

Det vattenbeständiga ANFO-sprängämnet i enlighet med föreliggande uppfinning ("omedelbar uppslamning") kan därför bestå av samma komponenter (med undantag av vatten, som föreligger i borrhålet), som år kända från patentlitteraturen avseende vattengeluppslamning.

I enlighet med föreliggande uppfinning är det möj- ligt att anbringa vilket kemiskt gasreagens som helst, som svarar på vatten i borrhålet, vilket reagens kommer att utveckla gasbubblor, som gör sprängämnet mera käns- ligt. Några exempel på gasreagens, som kan användas, är natriumbikarbonat, aluminium, nitrit (särskilt natrium- nitrit) och kalciumkarbid.

För att få de första tre ovannämnda substanserna att svara på vatten under utveckling av en gas måsta vattnet ha ett lågt pH. Följaktligen måste vattnet i borrhålet surgöras genom att säkerställa att det vattenbeständiga ANFO-sprängämnet även innehåller en syra, vilket sänker pH tillräckligt för en reaktion och utveckling av gas.

Det föredras att använda en eller flera organiska syror utvalda bland citronsyra, vinsyra, askorbinsyra eller ättiksyra. En oorganisk syra kan även användas, som sänker vattnets pH på ett lämpligt sätt.

De båda sistnämnda gasreagensen sönderdelas lätt eller reagerar då de förvaras under en längre tid till- sammans med ammoniumnitrat och liten fuktighet alltid 1-ä,-.~^-v- -ä 'AKT -FÅ-v-A 'Dm Lurciiääjcm. J. rxivrv .

Dessa bör därför ges ctt skyddande vattenlösligt skikt, exempelvis genom en mikroinkaps- lingsprocess. lO 15 20 25 30 35 521 310 5 Natriumbikarbonat (NaHCO3) eftersom det är billigt, är det föredragna gas- reagenset, enkelt att använda och har en lagringsstabilitet tillsammans med ANFO.

Natriumbikarbonat kan användas i mängder av 0,1-10 vikt% av den totala blandningen. Den föredragna mängden är 0,5-5 vikt%. Tillsammans med natriumbikarbonat föredras att använda citronsyra som ett pH-sänkande medel, i mäng- der av O,5-l0vikt% av den totala blandningen. Den före- dragna mängden citronsyra, som används tillsammans med natriumbikarbonat, är 2-7 vikt%.

I kombination med ett gasreagens kan fasta densi- tetsminskande medel tillsättas. Dessa medel är kända fràn litteraturen avseende uppslamningar och innefattar ihà- liga mikroballonger, perlit, expanderat glas, vulkanaska eller andra porösa partiklar med öppna eller slutna porer, som har lämplig làg volymdensitet.

Som förtjockningsmedel för vatten i enlighet med uppfinningen kan användas flera olika typer och kombina- tioner. Dessa är även kända fràn patentlitteraturen både med avseende pä vattenbeständigt ANFO och vattengelupp- slamning. Exempel pà sädana förtjockningsmedel är guar- CMC (karboximetylcellulosa), olika gummi, xantangummi, typer av alginater och "superabsorbenter", som används i moderna blöjor och dambindor. Dessa vattenförtjocknings- medel mäste tolerera salter i vattnet och mäste ha för- màga att förtjocka vattnet med lämplig hastighet (dvs under l-10 min).

Det är även möjligt att tvärbinda det förtjockade gummit. Som tvärbindningsmedel kan exempelvis användas kaliumpyroantimonat eller natriumdikromat. Vanligtvis bör förtjockningsmedlet eller förtjockningsmedlen föreligga i en mängd av 0,1-10%, räknat pà vikten av sprängämnes- blandningen. Den föredragna mängden är 2-7 vikt%.

Dä ett vattenbeständigt ANFO-sprängämne, i enlighet med uppfinningen, med tillfört natriumbikarbonat och en organisk syra hälles i ett borrhàl, där vatten före- ligger, exempelvis med vatten nägra meter från borrhàlets 10 l5 20 25 30 35 521310 6 botten och uppåt, kommer ANFO-sprängämnet att sjunka till bottnen och skjuta vattnet uppåt, samtidigt som delar av ANFO-sprängämnet kommer att påbörja sin upplösning. Den tillförda syran kommer även att upplösas i vattnet, och sänka pH så att natriumbikarbonat börjar sönderfalla och utveckla C02-gas. Den utvecklade gasen tvingar det vatten, som börjar förtjockas, ytterligare upp i den torra ANFO-kolonnen. Detta sänker koncentrationen av vatten i bottnen av borrhålet och underlättar detone- ringen.

För att undvika en alltför hög vattenkoncentration i bottnen av borrhàlet bör förtjockningsmedlet inte för- tjocka vattnet alltför snabbt utan successivt alltefter- som gasen utvecklas och börjar att skjuta vattnet ytter- ligare uppåt in i den torra ANFO-kolonnen. För att und- vika en alltför hög vattenkoncentration i bottensatsen kan det även vara fördelaktigt att använda en ANFO-bland- ning med delvis krossade korn eftersom detta även kommer att dra ut vattnet mera effektivt.

Exempel För att simulera ett delvis fyllt borrhàl användes ett stålrör med en diameter av 64 mm och en längd av 400 mm. Röret fylldes med vatten upp till en nivå av 65 mm över bottnen, dvs ca 16% av rörets längd (eller volym) fylldes med vatten.

De olika försökssprängämnena hälldes direkt i vatt- net tills detta utdrogs och därefter ytterligare tills röret var tillräckligt fyllt. Rörets botten förslöts med en kraftig tejp och omedelbart sedan röret fyllts med ANFO förslöts ovandelen av stàlröret med en andra kraftig tejp, som emellertid var perforerad med små hål för avgi- vande av överskottsgas.

Stålrören provsprängdes med användning av en 150 g primer vidhäftad bottnen av rören och detonationshastig- heten (VOD) bestämdes vid de översta 100 mm av stålröret.

Tabell 1 visar resultat från vissa testblandningar jämfört med tvà i Skandinavien, kommersiellt tillgängliga 10 l5 5221 3410 H:ïíë;::?": 7 , . . , . , vattenbeständiga typer av ANFO, nämligen Aqanol och Solamon.

ANFO-blandningar, vilka stålrör i förväg var fyllda med vatten motsvarande 16% av den totala rörvolymen. Detona- tionshastigheten (VOD) jämfördes med detonationshastig- I exemplen pàfylldes 64 mm stålrör vattenbeständiga heten för de ovannämnda kommersiella vattenbeständiga ANFO-sprängämnena och med ANFO-blandningar utan gas- reagens.

Tabell 1 Komponenterna anges i vikt% av den totala blandningen Ex nr 1 2 31) 4 51) 61) AN-korn 83,5% 85,596 84,0% 86,03; Brännolja 4,0% 4,0% - 5,0% Glykol - - 9,0% - Karbamid 2,0% 2,0% - - Guargummi F~2l 4,0% 4,0% 4,0% 4,0% Citronsyra 4,0% 4,0% - 3,0% Vinsyra - - l,5% - Natriumbikarbonat 2,0% - l,5% 2,0% Borrespersez) O,5% O,5% - - Aqanol 100% Solamon 100% von (m/s) P3) P3) 2400 P3) 31oø 2900 1) = Exempel enligt uppfinningen 2) = Natriumlignosulfonat fràn Orkla ASA 3) = Fungerade ej (ingen detonation)

Claims (3)

10 15 521 310 PATENTKRAV

1. l. Torrt vattenbeständigt ANFO-sprängämne innehàl- lande ett eller flera organiska bränslen, ett eller flera oorganiska salter, och ett eller flera vattenförtjock- ningsmedel, k ä n n e t e c k n a t av att ANFO-spräng- ämnet även innehåller en gasalstrande substans, som ut- vecklar en gas dà den bringas i beröring med vatten i ett spränghàl, och därigenom överföres till en vatten- geluppslamning.

2. Vattenbeständigt ANFO-sprängämne enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den gasalstrande substan- (NaHCO3).

3. Vattenbeständigt ANFO-sprängämne enligt krav 2, sen är natriumbikarbonat k ä n n e t e c k n a t av att det även innehåller en organisk syra som ett pH-sänkande medel.