DE1082842B

DE1082842B - Fluessiger, von fluessigen Salpetersaeure-estern freier Sicherheitssprengstoff

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Publication number: DE1082842B
Application number: DEF28816A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-06-30
Filing date: 1959-06-30
Publication date: 1960-06-02

Description

Flüssiger, von flüssigen Salpetersäureestern freier Sicherheitssprengstoff Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen, von flüssigen Salpetersäureestern freien Sicherheitssprengstoff von vorzugsweise ausgeglichener Sauerstoffbilanz, bestehend aus anorganischen Sauerstoffträgern, organischen Sprengstoffen mittlerer Brisanz und gegebenenfalls hochbrisanten Sprengstoffen (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sec) und Metallpulver, sowie einer flüssigen Komponente.
Sprengstoffe in flüssigem Zustand bieten für manche Verwendungszwecke in der zivilen und militärischen Sprengtechnik erhebliche Vorteile.
Die meisten der bisher bekanntgewordenen flüssigen Sprengstoffe enthalten als Sauerstoffträger hochkonzentrierte Salpetersäure. Sie sind zwar sehr wirkungsvoll, jedoch unbeständig, gefährlich und unangenehm in der Handhabung. Vor allem aus diesen Gründen konnten sie sich in der Praxis nicht durchsetzen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein flüssiger Sicherheitssprengstoff, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, nitroglycerinfreie, plastische Sicherheitssprengstoffe dadurch herzustellen, daß als Plastifizierungsmittel eine Öl-in-Wasser-Emulsion verwendet wird. Diese plastischen Sicherheitssprengstoffe besitzen einen Wassergehalt von höchstens 8 Gewichtsprozent. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß der Wassergehalt solcher. Sprengstoffe erheblich über 8 Gewichtsprozent hinaus gesteigert werden kann.
Der Sicherheitssprengstoff gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Komponente aus einer wäßrigen Dispersion aus 40 bis 700/, Wasser, sauerstoffaktiven Salzen, geringen Mengen eines quellfähigen organischen Stoffes sowie gegebenenfalls geringen Mengen eines Emulgators und eines Öles oder flüssigen Nitro-Kohlenwasserstoffes besteht, eine hohe positive Sauerstoffbilanz besitzt und daß sie in solchen Mengen- in den. Sprengstoff eingearbeitet ist, daß dessen Gesamtwassergehalt mehr als 8 Gewichtsprozent beträgt.
Die Viskosität des erfindungsgemäßen, flüssigen Sprengstoffes kann innerhalb der angegebenen Grenzen so variiert werden, daß seine Konsistenz von sirupartig bis dünnflüssig alle Stufen durchläuft. Der Anwendungsbereich der flüssigen Sprengstoffe gemäß der Erfindung ist gegenüber den plastischen Sicherheitssprengstoffen erheblich erweitert. Insbesondere ist der flüssige Sprengstoff z. B. für ein rasches Füllen von Bohrlöchern bei senkrecht oder abwärts geneigten Großlochbohrungen und Knäpperschüssen von erheblichem Vorteil. Eine Dispersion für die Herstellung eines flüssigen Sprengstoffes enthält vorzugsweise mehrere Sauerstoffträger, beispielsweise Nitrate der Alkali- und Erdalkalimetalle oder geeigneter Schwermetalle. Auch Ammoniumnitrat ist als Sauerstoffträger geeignet. Man kann jedoch an Stelle der Nitrate auch Chlorate oder Perchlorate verwenden, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß die Möglichkeit spontaner Reaktionen zwischen den Komponenten des Sprengstoffes ausgeschlossen ist.
hieben den in Wasser gelösten Sauerstoffträgern enthält die Dispersion einen in Wasser quellbaren, organischen Stoff, wobei die jeweils erforderliche Menge bis zu einem gewissen Grad vom Molekulargewicht der in Wasser quellbaren, organischen Stoffe in der Weise abhängt, daß entsprechend höhermolekulare Stoffe in entsprechend niedrigeren Mengen zu verwenden sind. Als Beispiel für die in Wasser quellbaren, organischen Stoffe sind Agar-Agar, Gelatine, Dextrine u. dgl. zu nennen. In die Dispersion kann ein Öl und ein Emulgator eingearbeitet werden.
Da die Dispersion eine hohe positive Sauerstoffbilanz aufweisen soll, kann die Menge der unter Sauerstoffverbrauch verbrennenden organischen Stoffe (Öl, quellfähige, organische Substanz, Emulgator) nicht über Gebühr vergrößert werden. An Stelle des gegebenenfalls zu verwendenden Öls, beispielsweise in Form eines vegetabilischen Öles, können auch flüssige Nitro-Kohlenwasserstoffe, z. B. »flüssiges Tri«, verwendet werden. Da die flüssigen Nitro-Kohlenwasserstoffe bei der Verbrennung einen wesentlich geringeren Sauerstoffbedarf haben als die Öle, können sie in größeren Mengen eingearbeitet werden. Vorzugsweise beträgt der Gehalt des fertigen Sprengstoffes an organischen, nicht explosiven Substanzen nur bis 2 Gewichtsprozent. Eine solche Dispersion setzt sich beispielsweise zusammen aus: Calcium-Nitrat, wasserfrei . . . . . . . . . . . 20,0 bis 25,0 Gewichtsprozent Ammonium-Nitrat ...... 10,0 bis 15,0 Gewichtsprozent Natrium-Nitrat . . . . . . . . 1,0 bis 3,0 Gewichtsprozent Rizinusöl . . . .. . . . . . . . . . 0,0 bis 0,6 Gewichtsprozent Agar-Agar . . . . . . . . . . . . . 1,0 bis 2,0 Gewichtsprozent Polyglykoläther......... 0,0 bis 0,8 Gewichtsprozent Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . 40,0 bis 70,0 Gewichtsprozent Die für die Herstellung eines flüssigen Sprengstoffes benötigte Menge einer solchen Dispersion kann je nach der für die jeweilige Gesteinsart oder den jeweiligen Verwendungszweck erforderlichen Konsistenz in weiten Grenzen variieren; sie wird vorzugsweise zwischen 20 und 40 Gewichtsprozent des fertigen Sprengstoffes liegen. Die Dispersion kann bei niedrigem Wassergehalt und durch Einarbeiten von Emulgatoren und Öl in Mengen, die innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegen, den Charakter einer Öl-in-Wasser-Emulsion annehmen.
Außer der Dispersion enthält der fertige Sprengstoff Explosivstoffe, vorzugsweise in einer Menge zwischen 20 und 35 Gewichtsprozent. Diese Explosivstoffe können mäßig brisanter Art (Detonationsgeschwindigkeit unter 7500 m/sec) sein. So ist es beispielsweise möglich, durch alleinige Anwendung eines sauerstoffarmen, aber handhabungssicheren Explosivstoffes mäßiger Brisanz, wie beispielsweise Trinitrotoluol (TNT), einen Sprengstoff mittlerer Energie (etwa 1000 kcal/kg) herzustellen.
Selbstverständlich kann man die Energie des fertigen Sprengstoffes dadurch erhöhen, daß man die mäßig brisanten Explosivstoffe durch hochbrisante Explosivstoffe, z. B. Pentrit, Hexogen, Tetryl u. a., ersetzt. Es ist jedoch vollständig ausreichend, wenn der Anteil des fertigen Sprengstoffes an hochbrisanten Explosivstoffen (Detonationsgeschwindigkeit von über 7500 m/sec) bis 15 Gewichtsprozent beträgt. So ergibt beispielsweise ein Sprengstoff mit nur 7 Gewichtsprozent Pentrit bezüglich Brisanz und Bleiblockausbauchung ähnliche Werte wie gebräuchliche Sicherheitsdynamite mit etwa 20 Gewichtsprozent hTitroglycerin.
Gemische besonders hoher . Energie, welche die stärksten Dynamite erreichen, erhält man durch Ersetzen eines Teiles der Explosivstoffe durch fein verteilte Metalle sehr hoher Verbrennungswärme, wie beispielsweise Aluminium.
Die Dispersion, der bzw. die Explosivstoffe und gegebenenfalls das Metall werden zur Zusammenstellung des fertigen Sprengstoffes noch mit weiteren Sauerstoffträgern versetzt. Je nach Wassergehalt der Dispersion kann sich der in fester Form zugeführte Sauerstoffträger lösen. Das Ausmaß dieser Auflösung ist neben dem Wassergehalt von der Umgebungstemperatur und dem Sättigungsgrad der Dispersion bzw. der Art der darin gelösten Sauerstoffträger abhängig. Die Korngröße der in die Dispersion eingebrachten organischen Sprengstoffe solIte zweckmäßigerweise nicht größer als 200 ,u sein. Auch die Korngröße des nicht gelösten Sauerstoffträgers ist Zweckmäßigerweise so zu wählen, daß die Größe von 200 ,u nicht überschritten wird.

Als Beispiele der Zusammensetzung des vorbeschriebenen Sprengstoffes seien angeführt:

Beispiel l

Dispersion . . . . . . . . . . . 23,0 Gewichtsprozent

Ammonium-Nitrat .... 56,5 Gewichtsprozent

Trinitrotoluol ... . .. . . 20,5 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Dichte . . . . . . . . . . . . . . 1,30 g/cm3 Explosionswärme ..... 902 kcal/kg (H20-Dampf) Gasvolumen ......... 8801/kg Sauerstoffüberschuß .. 0,3 Gewichtsprozent

Beispie12

Dispersion . . . . . .. . ... 32,5 Gewichtsprozent

Ammonium-Nitrat .... 45,0 Gewichtsprozent

Trinitrotoluol ... . . . . . 16,5 Gewichtsprozent

Pentrit . . . . . . . . . . . . . . 6,0 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Dichte . . . . . . . . . . . . . . 1,25 g/cm3 Explosionswärme ..... 775 kcal/kg (H20-Dampf) Gasvolumen ......... 9101/kg Sauerstoffüberschuß .. 0,2 Gewichtsprozent

Beispiel 3

Dispersion . . .. . . . . . . . 34,0 Gewichtsprozent

Ammonium-Nitrat .... 42,1 Gewichtsprozent

Trinitrotoluol . . . . . . . . 9,4 Gewichtsprozent

Pentrit . . . . . . . . . . . . . . 8,8 Gewichtsprozent

Aluminium . . . -. . . . . . . 5,7 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

Dichte . . . . . . . . . . . . . . 1,26 g/cm3 Explosionswärme ..... 963 kcal/kg (H20-Dampf) Gasvolumen ... ..... 8201/kg Sauerstoffüberschuß . . 0,4 Gewichtsprozent Die Vorteile des erfindungsgemäßen, flüssigen Sprengstoffes sind: Die überaus gute Handhabungs- und Transportsicherheit (unempfindlich gegen Schlag und Wärme; chemisch neutral, greift Metalle, Kunststoffe usw. nicht an, kann daher in jedem Behälter transportiert werden) ; die Lagerbeständigkeit und Lagersicherheit; die leichte Anwendbarkeit (rasches Füllen der Bohrlöcher) ; die gute Detonationsfähigkeit (detoniert sicher mit Normalsprengkapsel Nr. 8) ; die gute Sprengwirkung, selbst ohne Verdammung.

Zu diesen technischen Vorzügen kommt noch die einfache und billige Fabrikation, da die Herstellung mit weniger Arbeitsvorgängen und weniger und einfacheren Maschinen vorgenommen werden kann. Aus diesen Gründen ist auch die Preiswürdigkeit des vorbeschriebenen Sprengstoffes noch größer als diejenige plastischer Sprengstoffe.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Flüssiger, von flüssigen Salpetersäureestern freier Sicherheitssprengstoff von vorzugsweise ausgeglichener Sauerstoffbilanz, bestehend- aus anorganischen Sauerstoffträgern, organischen Sprengstoffen mittlerer Brisanz und gegebenenfalls hochbrisanten Sprengstoffen (Detonationsgeschwindigkeit über 7500 m/sec) und Metallpulver, sowie einer flüssigen Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Komponente aus einer wäßrigen Dispersion aus 40 bis 70 Gewichtsprozent Wasser, sauerstoffaktiven Salzen, geringen Mengen eines quellfähigen organischen Stoffes sowie gegebenenfalls geringen -Mengen eines Emulgators und eines Öles oder flüssigen Nitro-Kohlen-Wasserstoffs besteht, eine hohe positive Sauerstoffbilanz besitzt und daß sie in solchen Mengen in den Sprengstoff eingearbeitet ist, daß dessen Gesamtwassergehalt mehr als 8 Gewichtsprozent beträgt. 2. Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der hochbrisanten Explosivstoffe 200 ,u nicht überschreitet. 3. Sprengstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoffträger in der flüssigen Komponente Nitrate bzw. Chlorate oder Perchlorate vorhanden sind. 4. Sprengstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des fertigen Sprengstoffes an organischen, nicht explosiven Substanzen nur bis 2 Gewichtsprozent beträgt. 5. Sprengstoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an hochbrisanten Explosivstoffen 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprengstoffes, nicht übersteigt. 6. Sprengstoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion eine Öl-in-Wasser-Emulsion ist.