NO812482L - Sprengmiddel i form av emulsjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører sprungmidler av emulsjonstype som har en diskontinuerlig fase og en karbonholdig brenselkomponent som danner en kontinuerlig fase.

Sprengmidler av emulsjonstype (EBA) er velkjente kommer-sielle eksplosivblandinger, men de er generelt bare detonerba-re. med vanskelighet, og det er derfor vanlig å innblande i dem et sensibiliseringsmiddel i form av en gass, f.eks. luft,, enten • i form av bobler eller i mikrosfærer av glass eller plast. Således omfatter konvensjonelle EBA vanligvis en diskontinuerlig vandig fase som omfatter en løsning av oksyderende salter, ofte og-så inneholdende oksyderende salt suspendert som fine partikler, i en kontinuerlig oljefase og også inneholdende en tredje, gassformig fase dispergért i emulsjonen som gassbobler. Emulsjonen er stabilisert mot væskeseparasjon ved hjelp av et lipo-filt emulgeringsmiddel. Slike emulsjoner kan også tjene som de-tonerbare grunnmasser for å bære faste brennstoffer, f.eks. aluminium eller uorganiske oksydasjonsmidler med lav løselighet. EBA kan typisk lages i et utvalg av former fra stive plastiske kremer til nesten fluide, pumpbare produkter. En stiv kremkon-sistens foretrekkes vanligvis.

Slike produkter er f.eks. beskrevet i US-patentskrifter

3 447 978, 3 674 578, 3 770 522, 4 149 916, 4 149 917, 4 111 727 og 4 104 092.

EBA har vanligvis en "intrinsic'' densitet i området rundt 1,45 g/cm 3, idet den okkluderte gass reduserer denne til 1,2 g/cm 3 eller mindre, og sensibiliteten til den gass-sensi-biliserte EBA står i omvendt forhold til dens densitet for en gitt kjemisk sammensetning. Hvis imidlertid gassbobler er in-kludert i emulsjonene, så har de tendens til å koalescere, hvorved detbnerbarheten til produktet reduseres, og dette over-vinnes av og til ved å innarbeide gassen innesluttet i mikrosfærer av glass eller annet materiale. Anvendelse av slike ytterligere komponenter øker dog prisen på produktet betydelig.

Vi har nå funnet at det er mulig å fremstille et sprengmiddel av emulsjonstype som for sin detonering ikke er avhengig av nærvær av en gassformig komponent sorn sensibiliseringsmiddel, eller som, hvis en gassformig sensibi1 isa tor behøves, krever mindre enn hva som ville være nødvendig under anvendelse av konvensjonelle oksydasjonsmidler.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor et sprengmiddel av emulsjonstype som omfatter en diskontinuerlig fase og

,en karbonholdig brenselkomponent som danner en kontinuerlig fase, hvor den diskontinuerlige fase omfatter en vandig løsning av ureaperklorat.

I tillegg til løsningen av ureaperklorat i vann kan den vandige fase eventuelt omfatte andre forlikelige vannløselige materialer, spesielt uorganiske oksyderende materialer, f.eks., ammoniumsalter, alkalimetall- og jordalkalimetallsalter, spesielt nitrat, klorat og perklorat, f.eks. slike som er nevnt i US-patentskrift 3 447 978 og annen litteratur, samt hydrazin-nitrat. Naturen og mengden av de forskjellige ingredienser vil

bli valgt spesielt med hensyn til løselighetseffekten av blandingen av slike ingredienser. Eksempelvis er ureanitrat bare sparsomt løselig i vann, og det foretrekkes derfor at hvis et løselig nitrat inkluderes i produktet, vil det bare være til stede i en slik mengde at emulgeringen av blandingen ikke i urimelig grad forringes ved dannelse av fast ureanitrat.

Den vandige komponent i emulsjonen dannes vanligvis ved oppvarmninq av vannet og å oppløse i det de ønskede vannløseli-ge komponenter. Blandingen oppvarmes vanligvis til 50°C, eller en slik annen temperatur som er aktuell, inntil det inntreffer fullstendig løsning, oq oppvarmningen kan utføres før eller under dannelse av emulsjonen. Det foretrekkes at mengden av lø-sningsmiddel og løst stoff velges slik at i den endelige, emulsjon, etter at den er avkjølt til omgivelsestemperatur,'er den vandige komponent overmettet, selv om en viss krystallisasjon, som resulterer i.nærvær av krystaller i den vandige komponent, kanskje ikke vil pøvirke egenskapene til sprengmidlet i urimelig grad.

I tillegg til ureaperkloratet og, hvis sådanne er til stede eventuelle andre oksydasjonsmidler, kan vannfasen omfatte også vannløselige brennstoffkomponenter som kan tiene som su<p>plerende brensel. Som eksempler på sådanne kan nevnes løse-lige karb<p>hydratmaterialer, f.eks. glukose, sukrose, fruktose, maltose, melasse, lavere glykoler, formamid, urea, metyl/amin-nitrat, heksametylentetramin, heksanetylentetramin-riitrat, andre organiske nitrater etc.

Ureaperkloratet er gjerne til stede i den diskontinuerlige fase i EBA i henhold til oppfinnelsen i en mengde som utgjør fra ca. 20 til ca. 95 %, fortrinnsvis minst 30 % og helst minst 50 % av den diskontinuerlige.fase, selv om det vanligvis vil overstige 70 % og mer vanlig 80 % eller til og med 90 % eller 95 %, i vekt av den diskontinuerlige fase. Anvendelsen av re-lativt lave. nivåer av ureaperklorat, f.eks. under 60 %, kan kreve.nærvær av hjelpe-oksyderende komponenter for å tilveie-bringe de nødvendige detbnasjonskarakteristika.

Den diskontinuerlige fase kan utgjøre fra ca. 20 til ca.

97 %, selv om den vanligvis vil utgjøre mer enn ca. 40 %, fortrinnsvis mer enn 60 % og helst mer enn 80 % i vekt av EBA. Den nøyaktige andel vil naturligvis være avhengig av mengden av andre ingredienser som er til stede, slik det tilsammen utgjør.100 %.

Den annen komponent i EBA i henhold til oppfinnelsen er en karbonholdig brenselkomponent som danner en kontinuerlig fase. En slik komponent må være ikke-vannløselig og må være i stand til å danne en . vahn-i-olje-emulsjon med den vandige komponent når et passende emulgeringsmiddel er til stede i passen-

de mengde. Brenselkomponenten må være i stand til å bli gjort fluid for-å tillate dannelse av emulsjonen. Selv om det for noen formål kan være ønskelig at emulsjonen som til slutt fremstilles, har en fast eller nær fast kontinuerlig fase, vil det vanligvis være nødvendig at den kan gjøres tilstrekkelig fly-tende ved hevning av temperaturen til et aktuelt nivå for at emulgeringen skal inntreffe.'

Den karbonholdige brenselkomponent inkluderer fortrinnsvis en voks og en oljekomponent, f.eks. i form av en intim voks/ oljeblanding, eller en voks-polymer modifisert oljekomponent. Brenselkomponenten kan således inkludere hydrokarboner, enten paraffiniske eller olefiniske, nafteniske, aromatiske,, mettede eller umettede.

Vokser som kan utgjøre del av den karbonholdige brenselkomponent inkluderer vokser, som stammer fra petroleum, mineralvok-ser, animalske vokser og insektvokser. De foretrukne vokser er slike som har smeltepunkter på minst 30°C og som er lett forlikelige,med den dannede emulsjon. Voksene har fortrinnsvis et smeltepunkt i området 40-75°C.

En petroleum med egnet viskositet kan anvendes som kompo nent i det karbonholdige brensel, og typiske materialer for dette formål kan ha'Brookfiela-viskositeter ved 30°C i området 16.0-5000 centipoise-.

Ikke-flyktige, vann-uløselige polymere eller elastomere materialer, f.eks. naturgummi, syntetisk gummibg polyisobuty-len, kan inkluderes i brenselkomponenten, i likhet med kopoly-merer, f.eks. av butadien/styren, av isopren/isobutylen, eller av isobutylen/etylen.

Den karbonholdige brenselkomponent er generelt til stede

i en mengde av 2-8 vektdeler pr. 100 vektdeler av EBA, selv om høyere andeler, f.eks. opp til 10, 15 eller til og med 20 % kan anvendes.

Supplerende brennstoffer som kan inkluderes i den harbon-holdige brenselkomponent inkluderer fettsyrer,, høyere alkoholer, vegetabilske oljer; dinitrotoluen, nitratestere; og faste, partikkelformige materialer, f.eks. kull, grafitt, karbon, svo-vel aluminium, magnesium etc.

Det vil ofte, være nødvendig å inkludere gass i en eller annen form, enten som gass-mikrobobler eller som gass imikro-sfærer av glass eller annet materiale, f.eks. Perlite, og i dette tilfelle vil det være vanlig å inkludere gassen, vanligvis luft, ved hvilke som helst passende, kjente midler. Gass-komponenten tilsettes vanligvis under avkjøling, slik at den fremstilte emulsjon omfatter fra ca. 0,05 til 50 volum%

gass ved omgivelsestemperatur og -trykk. Vi anvender vanligvis gass med boblediameter under 200 Mm, fortrinnsvis under 100 i-im, mer fortrinnsvis mellom 20bg 90 Mm og spesielt mellom 40 og 70 Mm,- i andeler, under 10 %, fortrinnsvis under 7 %,

mer fortrinnsvis under 5 %, og spesielt under 3 .% eller til og med 1 %, i volum. Fortrinnsvis vil minst 50 % av den okkluderte gass være i form av bobler av mikrosfærer med intertn diameter 20-90 pm, fortrinnsvis 40-70 Mm.

Hvis gass inkluderes i produktet i fri tilstand, til for-skjell fra å være innesluttet i mikrosfærer, vil den vanligvis bli innført ganske enkelt ved å blande emulsjonen i et åpent kar, selv om den også kan inkluderes ved å boble gassen.gjennom emulsjonen eller ved kjemisk generering av gassen in situ. Egnede teknikker er beskrevet i litteraturen.

EBA i henhold til oppfinnelsen omfatter også hjelpemidler for å bevirke stabil emulgering av komponentene. Bekvemt anvendes et overflateaktivt middel av vann-i-olje-type eller et emulgeringsmiddel i en mengde som er passende for kravet om å produ-sere en tilfredsstillende permanent emulsjon. Typisk anvendes det overflateaktive middel i en mengde på 0,5-5 vektdeler pr. 100 vektdeler av EBA selv om mengden for enhver spesiell sammensetning lett kan bestemmes ved forsøk. Mange egnede overflateaktive midler er beskrevet i litteraturen og inkluderer f.eks. dem som stammer fra sorbitol ved forestring, glyceridene av fett-dannende fettsyrer, polyoksyetylen-sorbitolesterne, isopropyles-terne av lanolinfettsyrer, blandinger av fettalkoholer med høye-re molekylvekt og voksestere, polyoksyetylen(4)-lauryleter, polyoksyetylen(2)-oleyleter, polyoksyetylen(2)-stearyleter, polyoksyalkyleir-oleyl-laurat, oleylsyrefosfat, substituerte oksazoliner og fosfatestere etc. Blandinger av slike overflateaktive midler kan også anvendes..

Andre konvensjonelle, komponenter, f.eks. forlikelige for-tykningsmidier i små mengder på opp til f.eks. 10 vekt% kan også være til stede.

Fremstillingen av.EBA-emulsjoner er beskrevet i den litteratur som er omtalt ovenfor,<p>g det kan henvises til denne for ytterligere diskusjon av de forskjellige prosedyrer. Således kan EBA i henhold til oppfinnelsen fremstilles typisk ved å blande vann med ureaperkloratet og, hvis sådanne er til stede, andre oksyderende midler for dannelse av en løsning. Oppløs-^ning og fremstilling av en mettet løsning kan forenkles ved oppvarmning av vannet, selv om vi ikke utelukker den mulighet at alle eller de fleste av.inqrediensene i emulsjonene kan blandes sammen og oppvarmes sammen. Emulgatoren og brennstoffet tilsettes så ved passende temperatur,.og den resulterende bland-ing agiteres for produksjon av den ønskede emulsjon. Andre ingredienser, spesielt faste stoffer, tilsettes gjerne, selv om det ikke er essensielt, og det agiteres videre.

EBA i henhold til oppfinnelsen kan anvendes-som sådanne, eller de kan forpakkes i ladninger av passende dimensjoner.

Oppfinnelsen skal idet følgende illustreres ved hjelp av eksempler, for hvilke blandingene ble laget ved den konvensjonelle teknikk å fremstille en vandig løsning av ureaperkloratet og eventuelle andre vannløselige komponenter ved en passende forhøyet temperatur. Emulgatoren og brenselet ble så blandet med den vandige løsning og det hele underkastet grundig agitering for fremstilling av den ønskede emulsjon. Der hvor det er aktuelt, ble også luft,, i form av Microballoons, inkorporert og fordelt grundig ved ytterligere agitering. I. den følgende tabell er bestanddeles mengder angitt på vekt/vekt-basis.

Bemerkninger til tabellen

Størrelse (a) representerer en ladning 30 x 200 mm

Størrelse (b) representerer en ladning 18 x 200 mm Initiering

i) 4 g Pentolite primer (50:50 PETN/TNT)

ii) Detonator nr. 8

iii) Detonator nr. 6

I eksempel 6 var temperaturen 5°C mens den for de reste-, rende eksempler var 25°C.

Kaydololje er en hvit mineralolje av høy renhet levert av Witco Chemical Company.

" Microballoons" er et registrert varemerke.

En detonator nr. 6 er en Instant Electric No. 6 detonator

med en . basisladning på 0,24 gm PETN og initieringsladning på 0,15 gm ASA.

En detonator nr. 8 er en Instant Electric No. 8 detonator med en basisladning på 0,45 gm PETN og initieringsladning på 0,15 gm ASA.

Claims (9)

1. Emulsjons-sprengmiddel, karakterisert ved at det omfatter en diskontinuerlig fase og en karbonholdig brenselkomponent som utgjør en kontinuerlig fase, hvor.den diskontinuerlige, fase omfatter urea-perklorat.

2. Sprengmiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at den diskontinuerlige fase utgjør 20_97 vekt% av blandingen og at ureaperkloratet utgjør ca. 20 til ca. 95 vekt% av den diskontinuerlige fase.

3. Middel'som angitt i krav 2, karakterisert ved at den diskontinuerlige fase utgjør 40-97 vekt% av blandingen.

4. Middel som angitt i krav 2, karakterisert ved at den diskontinuerlige fase utgjør 60-97 vekt% av blandingen.

5. Middel som angitt i hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at den diskontinuerlige fase omfatter vannløselige uorganiske oksyderende materialer i tillegg til ureaperkloratet.

6. Middel som angitt i hvilket som helst, av de fore-gående krav, karakt eriser't ved. at det omfatter en detonasjonssensibilisator i form av bobler av gass, spesielt luft.

7. Middel som beskrevet i kray 6, karakterisert ved at sensibilisatoren er i form av mikrobobler med diameter mindre enn ca. 200 pm.

8. Middel som angitt i krav 7, karakterisert ved at minst 50volum% av sensibilisatoren er i form av mikrobobler med diameter mellom 20 og 90 Mm.

9. Eksplosiv ladning, karakterisert ved at den omfatter et middel som beskrevet i hvilket som helst av kravene 1 til 8.