DE1078919B

DE1078919B - Von fluessigen Salpetersaeureestern freier, plastischer Sicherheitssprengstoff

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Publication number: DE1078919B
Application number: DEF27167A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-12-02
Filing date: 1958-12-02
Publication date: 1960-03-31

Description

Von flüssigen Salpetersäureestern freier, plastischer Sicherheitssprengstoff Die plastischen Sprengstoffe werden im allgemeinen durch Lösungen von Nitrocellulose in Nitroglycerin und ähnlichen Salpetersäureestern plastifiziert. Diese Gele besitzen jedoch mehrere für Herstellung, Lagerung und praktischen Gebrauch unangenehme Eigenschaften, wie hohe Schlagempfindlichkeit und Entwicklung schädlicher Dämpfe. Daher war und ist man bestrebt, andere Plastifizierungsmittel zur Herstellung plastischer oder halbplastischer Sprengstoffe zu verwenden, z. B. flüssige Nitrokohlenwasserstoffe (»flüssiges Tri«, Nitrobenzol u. a. m.) oder auch wasserhaltige oder wasserfreie Gele mit Salzgemischen.
Wenn die mit diesen Gemischen hergestellten Sprengstoffe auch gewisse Vorteile gegenüber den Nitroglycerinsprengstoffen besitzen, so überwiegen doch die Nachteile, so daß eine befriedigende Lösung bisher nicht gelungen ist.
Die flüssigen Nitrokohlenwasserstoffe z. B. haben eine sehr stark negative Sauerstoffbilanz. Daraus folgt, daß die mit ihnen hergestellten explosiven Gemische entweder eine negative Sauerstoffbilanz haben oder, wenn man die negative Bilanz durch Zusatz von Sauerstoffträgern ausgleicht, sehr energiearm sind. Außerdem sind sie bekanntlich schwer zündbar.
Auch bei den bisher vorgeschlagenen Mischungen mit wäßrigen oder wasserfreien Gelen konnte der Forderung nach ausgeglichener Sauerstoffbilanz und genügender Initiierbarkeit nur durch einen hohen Gehalt (mindestens 20 0/0) an hochbrisanten Explosivstoffen (Detonationsgeschwindigkeit von über 7500 m/sec) von geringem Sauerstoffbedarf entsprochen werden.
Daß diese plastischen Gemische selbst bei sehr hohem Gehalt bis zu 45 % an hochbrisanten Explosivstoffen, wie Pentrit, nur relativ energiearme Sprengstoffe darstellen, liegt daran, daß ein erheblicher Anteil der in das Gel einzuarbeitenden, sauerstoffliefernden Salze, wie Ammonnitrat u. a., verbraucht wird, um den Sauerstoffbedarf des Plastifizierungsmittels zu decken.
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Zweck, die genannten Nachteile zu beseitigen durch Verwendung eines Plastifizierungsmittels, dessen Sauerstoffbilanz im Gegensatz zu den bisher vorgeschlagenen Plastifizierungsmitteln positiv und höher ist als die von Ammonsalpeter, der im allgemeinen den Hauptsauerstoffträger in den gewerblichen Sprengstoffen darstellt.
Dieses Plastifizierungsmittel stellt erfindungsgemäß eine zähflüssige Öl-in-Wasser-Emulsion (Viskosität etwa 1000 cP) dar, die Öle, hydrophile Kolloide und Emul;gatoren enthält, dispergiert in konzentrierten wäßrigen Lösungen mehrerer Salze mit hohem Sauerstoffüberschuß. Hierbei können beispielsweise die Öle Pflanzliche Öle, wie Rizinusöl, die hydrophilen Kolloide Dextrin, Agar-Agar u. a., der Emulgator Polyglykoläther und das Dispersionsmittel eine zwei oder mehr Nitrate enthaltende Lösung sein.

Die vorbeschriebene Etnulsion setzt sich beispielsweise zusammen aus:

Calciumnitrat ....... 40,0 bis 45,0 Gewichtsprozent

Ammoniumnitrat .... 20,0 bis 30,0 Gewichtsprozent

Natriumnitrat ....... 2,0 bis 5,0 Gewichtsprozent

Rizinusöl . . . . . . . . . . . 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent

Agar-Agar . . . . . . . . . . 2,0 bis 4,0 Gewichtsprozent

Polyglykoläther ..... 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent

Wasser . . . . . . . . . . . . . 20,0 bis 30,0 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Das Plastifizierungsvermögen dieser Emulsionen mit einem sehr geringen Gehalt organischer Substanzen ist durchaus befriedigend. Die für die Plastifizierung nötige Menge der Emulsion hängt im wesentlichen von dem Feinheitsgrad und der Aufsaugefähigkeit der sauerstoffaktiven Salze (Nitrate) und der explosiven Komponenten ab und liegt im allgemeinen zwischen 15 und 25 Gewichtsprozent des fertigen Sprengstoffes. Der fertige plastische Sprengstoff enthält 4 bis 8 Gewichtsprozent Wasser und nur 1 bis 2 Gewichtsprozent organischer Substanzen ohne Sprengstoffcharakter.

An Stelle des Öles in der Emulsion können auch flüssige Nitrokohlenwasserstoffe, z. B. »flüssiges Tri«, verwendet werden; und zwar in größeren Mengen als das Öl, da sie einen wesentlich geringeren Sauerstoffbedarf haben als Öle.
Durch Anwendung derartiger plastifizierender Emulsionen, die zugleich einen hochwertigen Sauerstoffträger darstellen, ist es bereits möglich, mit 20 bis 25 Gewichtsprozent eines sauerstoffarmen, aber handhabungssicheren Explosivstoffes von mäßiger Brisanz, wie beispielsweise Trinitrotoluol (TNT), einen Sprengstoff mittlerer Energie (etwa 10001ccal/kg) herzustellen, dessen Zündfähigkeit ausreicht, daß er mit einer Normalsprengkapsel (z. B. Nr. 8) sicher zur vollen Detonation gebracht werden kann.
Selbstverständlich kann man die Sprengstoffenergie erhöhen, indem man den mäßig brisanten Explosivstoff von hohem Sauerstoffbedarf (z. B. TNT) teilweise ersetzt durch hochbrisante Explosivstoffe von geringerem Sauerstoffbedarf, wie z. B. Pentrit, Hexogen, Tetryl u. a. So ergibt beispielsweise- eine Mischung mit nur 7 Gewichtsprozent Pentrit einen Sprengstoff, der bezüglich Brisanz und Bleiblockausbauchung einem der gebräuchlichen Sicherheitsdynamite mit etwa 20 Gewichtsprozent Nitroglycerin ähnlich ist.
Gemische besonders hoher Energie, welche die stärksten Dynamite erreichen, erhält man, wenn man einen Teil der Explosivstoffe durch feinverteilte Metalle sehr hoher Verbrennungswärme ersetzt.
Der Gesamtgehalt des fertigen Sprengstoffes an mittel- und hochbrisanten Explosivstoffen hängt ab von deren Sauerstoffbedarf und liegt vorzugsweise zwischen 20 und 35 Gewichtsprozent, wobei es vollständig ausreichend ist, wenn erfindungsgemäß der Anteil an hochbrisanten Explosivstoffen zwischen 0 und 15 Gewichtsprozent gewählt wird.
Als Sauerstoffträger sind vor allem Ammonnitrat und Nitrate der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie unter anderem auch von Schwermetallen, wie Blei, zu nennen, wobei die Sauerstoffträger so gewählt werden, daß die Stabilität des fertigen Sprengstoffes gewährleistet ist. Die Korngröße der Sauerstoffträger sollte zweckmäßigerweise nicht größer als 200 R, sein.

Als Beispiele der Zusammensetzung des vorbeschriebenen Sprengstoffes seien angeführt:

Beispiel 1

Emulsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19,0 Gewichtsprozent

Ammoniumnitrat . . . .. .. .. . 59,5 Gewichtsprozent

Trinitrotoluol . . . . . . ... . . . . . 21,5 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Dichte ..... . . . . . . . . . . . . . . . 1,40 g/cm3

Explosionswärme . . . . . . . . . . 980 Kcal/kg

(H2 0-Dampf)

Gasvolumen ............... 8601/kg

Sauerstoffüberschuß . . . . . . .. 0,3 Gewichtsprozent

Beispiel 2

Emulsion . . . . ... . . . . . . . . . . . 21,0 Gewichtsprozent

Ammoniumnitrat . . . . . . . . . . 52,5 Gewichtsprozent

Trinitrotoluol . . . . . .. .. .. . . . 19,5 Gewichtsprozent

Pentrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,0 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,47 g/cm3

Explosionswärme . . . . . . . . . . 1010 Kcal/lcg

(H2 0-Dampf)

Gasvolumen ... .......... 8501/kg

Sauerstoffüberschuß . .. . . . . . 0,2 Gewichtsprozent

Beispiel 3

Emulsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24,9 Gewichtsprozent

Ammoniumnitrat . . . . . . . . . . 47,8 Gewichtsprozent

Trinitrotoluol . . . . . . . . . . . . . . 10,8 Gewichtsprozent

Pentrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10,0 Gewichtsprozent

Aluminium . . . . . . . . . .. . . . . . 6,5 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,49 g/cm3

Explosionswärme . . . . . . . . . . 1200 Kcal/kg

(H, 0-Dampf)

Gasvolumen ............... 7651/kg

Sauerstoffüberschuß . . . . . . . . 0,4 Gewichtsprozent

Die Empfindlichkeit dieser plastischen Gemische gegen Schläge ist sehr gering, sie beträgt mit einem 5-kg-Fallhammer 100 bis 150 cm gegenüber 30 bis 40 cm bei den gebräuchlichen Sicherheitsdynamiten.

Neben den genannten Vorteilen, wie hohe Energie bei geringem Gehalt an hochbrisanten Explosivstoffen, leichte Detonierbarkeit und geringe Empfindlichkeit gegen thermische und mechanische Beanspruchungen, ist nicht zuletzt die Preiswürdigkeit des vorbeschriebenen Sprengstoffes hervorzuheben, welche wirtschaftlich einen beachtlichen Fortschritt darstellt.

Claims

C ATFNTANSPP,CCHE: 1. Plastischer, von flüssigen Salpetersäureestern freier Sicherheitssprengstoff von vorzugsweise ausgeglichener Sauerstoffbilanz, der anorganische Sauerstoffträger, organische Sprengstoffe mittlerer Brisanz und gegebenenfalls hochbrisante Sprengstoffe (Detonationsgeschwindigkeit über 7500m/sec) und Metallpulver sowie ein Plastifizierungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizierungsmittel eine zähflüssige Emulsion vom Typ Öl-in-Wasser ist, die aus 20 bis 30 % Wasser, sauerstoffaktiven Salzen und bis zu 7'°/o quellbaren organischen Stoffen, Emulgatoren und Ölen, wobei die Öle ganz oder teilweise durch flüssige Nitrokohlenwasserstoffe ersetzt sein können, besteht und deren Komponenten so gewählt sind, daß das Plastifizierungsmittel eine hohe positive Sauerstoffbilanz besitzt und es dem Sprengstoff eine gute plastische Konsistenz verleiht.
2. Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der hochbrisanten Explosivstoffe und der sauerstoffliefernden Salze 200 lt nicht überschreitet.
3. Sprengstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an hochbrisanten Sprengstoffen 15 % nicht übersteigt.
4. Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoffträger im Plastifizierungsmittel Nitrate bzw. Chlorate oder Perchlorate vorhanden sind.
5. Sprengstoff" nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des .fertigen Sprengstoffes bis 8 Gewichtsprozent und der Gehalt an organischen, nicht explosiven Substanzen bis 2 Gewichtsprozent beträgt.