DE1196555B - Solid explosives - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
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Description
Fester Sprengstoff Ammonnitrat wird bereits seit langem als schlagwettersicherer Sprengstoff verwendet. Die Verwendung von Ammonnitrat im Kohlenbergbau ist weiterhin deshalb sehr verbreitet, weil infolge der relativ geringen Sprengwirkung des Ammonnitrats die Kohle zum größten Teil in Form großer Stücke und nicht als Grieß freigelegt wird. Da nun Ammonnitrat relativ billig in großen Mengen hergestellt werden kann, ist es erwünscht, die Sprengwirkung des Ammonnitrats zu erhöhen, und es wurden bereits Vorschläge in dieser Richtung gemacht. Gemäß einem dieser Vorschläge wird kristallines Ammonnitrat mit einer geringen Menge an Mineralöl vermengt. Das mit dem Heizöl vermengte Ammonnitrat besitzt nun zwar gegenüber dem reinen Ammonnitrat erhöhte Sprengwirkung, die allerdings noch nicht allen Anforderungen an einen Sprengstoff hinsichtlich Sprengwirkung entspricht, wobei allerdings wegen des Zusatzes organischer Substanz zum Ammonnitrat die erforderliche Sicherheit bei Lagerung und Handhabung des Sprengstoffes nicht mehr gegeben ist. Ähnliches gilt auch für jenen Sprengstoff, welcher aus einer Mischung von Ammonnitrat und feinem Leichtmetallpulver besteht. Auch ein solcher Sprengstoff besitzt gegenüber reinem Ammonnitrat erhöhte, jedoch noch nicht ausreichende Sprengwirkung bei zu geringer Handhabungssicherheit. Um die Handhabungssicherheit von Ammonnitrat und feinkömigem Leichtmetall enthaltenden Sprengstoffen zu erhöhen, wurde solchen Sprengstoffen weiterhin noch Wasser zugesetzt. Solche, Ammonnitrat, Wasser und ein Leichtmetall enthaltende Sprengstoffe besitzen nun bei gegenüber reinem Ammonnitrat erhöhter Sprengwirkung auch erhöhte, Handhabungssicherheit, jedoch ist es durchaus erwünscht, die Sprengwirkung solcher Sprengstoffe noch zu erhöhen.Solid explosives, ammonium nitrate, have long been considered firedamp proof Uses explosives. The use of ammonium nitrate in coal mining continues Very common because of the relatively low disintegration effect of ammonium nitrate the coal is exposed for the most part in the form of large pieces rather than semolina will. Since ammonium nitrate can now be produced relatively cheaply in large quantities, it is desirable to increase the disintegration effect of ammonium nitrate, and it has already been Suggestions made in this direction. According to one of these proposals, it becomes crystalline Ammonium nitrate mixed with a small amount of mineral oil. That mixed with the heating oil Ammonium nitrate now has an increased explosive effect compared to pure ammonium nitrate, which, however, does not yet meet all the requirements for an explosive Explosive effect corresponds, although because of the addition of organic matter in addition to ammonium nitrate, the necessary safety for the storage and handling of the explosives is no longer given. The same applies to the explosive that comes from a Mixture of ammonium nitrate and fine light metal powder. One of those too Compared to pure ammonium nitrate, explosives have increased, but not yet sufficient Explosive effect with insufficient handling safety. To the handling safety increase of explosives containing ammonium nitrate and fine-grain light metal, water was still added to such explosives. Such, ammonium nitrate, Explosives containing water and a light metal now have opposite pure ammonium nitrate increased explosive effect also increased handling safety, however it is quite desirable to increase the explosive effect of such explosives.
Ziel der Erfindung ist es nun, einen Ammonnitrat, Wasser und ein Leichtmetall enthaltenden festen Sprengstoff, welcher unempfindlich ist und durch Zündkapseln gezündet werden kann, in seiner Sprengwirkung zu erhöhen. Dies gelingt, wenn gemäß der Erfindung im Sprengstoff das Leichtmetall in Form grober Teilchen vorliegt, die im wesentlichen frei sind von feinem Metall oder Metallpulver, insbesondere von Teilchen, die ein 80-Mesh-Sieb mit einer Maschenweite von etwa 177 li (USA.-Standard) passieren, und daß die Wassermenge relativ zur Menge an Ammonnitrat niedrig genug gehalten ist, um das im Sprengstoff enthaltene Ammonnitrat, ohne es zur Gänze aufzulösen, lediglich anzufeuchten und insbesondere 1,14 bis 5,68 Gewichtsprozent des Sprengstoffes beträgt. Erfindungsgemäße, Ammonnitrat, Wasser und ein Leichtmetall enthaltende Sprengstoffe besitzen gegenüber bekannten Sprengstoffen der angegebenen Art mehr als die dreifache Sprengwirkung. Dies ist überraschend, da nach den bisherigen Ansichten hätte, erwartet werden müssen, daß bekannte Ammonnitrat, Wasser und ein Leichtmetall enthaltende Sprengstoffe, in welchen das Leichtmetall in Form eines Pulvers mit einer Teilchengröße von weniger als 125 #t (120 Mesh) vorliegt, wegen der geringen Größe und damit großen Oberfläche der Leichtmetallteilchen größere Sprengwirkung haben müßten als Ammonnitrat, Wasser und ein Leichtmetall enthaltende Sprengstoffe, in welchen das Leichtmetall in Form grober Teilchen vorliegt, die im wesentlichen frei sind von Metall oder Metallpulver. Das diese Ansicht nicht zutrifft, mag vielleicht darauf zurückzuführen sein, daß feinkömiges Leichtmetall mit dem im Sprengstoff enthaltenen Wasser in relativ kurzer Zeit unter Bildung von Hydroxyden reagiert und damit zum Zeitpunkt der Zündung des Sprengstoffes bereits verloren ist, und daß, durch Verdickung des Sprengstoffes in Anbetracht der Bildung von Gelen der Hydroxyde der Leichtmetalle, die von der Initialladung bei Zündung erzeugte Stoßwelle zu stark gedämpft wird. Dies kann bei erfindungsgemäßen Sprengstoffen, in welchen das Leichtmetall in Form grober Teilchen vorliegt, nicht der Fall sein.The aim of the invention is now to increase the explosive effect of a solid explosive containing ammonium nitrate, water and a light metal, which is insensitive and can be ignited by detonators. This succeeds if, according to the invention, the light metal is present in the explosive in the form of coarse particles that are essentially free of fine metal or metal powder, in particular of particles that can pass through an 80-mesh sieve with a mesh size of about 177 li (USA.- Standard) happen, and that the amount of water relative to the amount of ammonium nitrate is kept low enough to only moisten the ammonium nitrate contained in the explosive without completely dissolving it and in particular is 1.14 to 5.68 percent by weight of the explosive. Explosives according to the invention containing ammonium nitrate, water and a light metal have more than three times the explosive effect compared to known explosives of the specified type. This is surprising since, according to the previous views, it should have been expected that known explosives containing ammonium nitrate, water and a light metal in which the light metal is in the form of a powder with a particle size of less than 125 #t (120 mesh), because of The small size and thus large surface of the light metal particles would have to have a greater explosive effect than ammonium nitrate, water and explosives containing a light metal, in which the light metal is in the form of coarse particles which are essentially free of metal or metal powder. That this view is not correct may be due to the fact that fine-grained light metal reacts with the water contained in the explosive in a relatively short time to form hydroxides and is therefore already lost at the time the explosive is ignited Considering the formation of gels of the hydroxides of the light metals, the shock wave generated by the initial charge upon ignition is too strongly damped. This cannot be the case with explosives according to the invention in which the light metal is present in the form of coarse particles.
Als Leichtmetall wird für erfindungsgemäße Sprengstoffe vorzugsweise Magnesium oder eine mindestens 6011/9 Magnesium enthaltende Magnesiumlegierung verwendet. Erfindungsgemäße. Sprengstoffe besitzen optimale Sprengwirkung bereits bei relativ geringen Anteilen an Leichtmetall, und gemäß der Erfindung liegt die Leichtmetallkomponente, bezogen auf Ammonnitrat, in einer Menge von 2,5 bis 10 Gewichtsprozent vor.The light metal used for explosives according to the invention is preferably magnesium or a magnesium alloy containing at least 6011/9 magnesium. According to the invention. Explosives have an optimal explosive effect even with relatively low proportions of light metal, and according to the invention the light metal component, based on ammonium nitrate, is present in an amount of 2.5 to 10 percent by weight.
Da bei Herstellung des Sprengstoffes aus Ammonnitrat, Wasser und Leichtmetall, was meist erst an Ort und Stelle geschieht beim Auflösen von Ainmonnitrat in Wasser eine beträchtliche Temperaturemiedrigung zu verzeichnen ist, ist es zweckmäßig, gemäß der Erfindung die Sprengladung so lange zu altem, bis sie Bohrlochtemperatur angenommen hat.Since the manufacture of explosives from ammonium nitrate, water and light metal, which usually only happens on the spot when the ammonium nitrate is dissolved in water there is a considerable decrease in temperature, it is advisable to according to the invention to age the explosive charge until it reaches the borehole temperature has accepted.
An Hand von ballistischen Mörserproben, welche unter der Aufsicht des United States Bureau of Mines durchgeführt wurden, wurde festgestellt, daß die Sprengwirkung von trockenem Ammonnitrat im Bereich von 52 liegt. Durch Ausschaltung der Luftspalte zwischen den einzelnen Ammonnitratteilchen mittels öl wird die Sprengwirkung auf 75 erhöht. Versuche, welche mit dem erfindungsgemäßen Sprengstoff durchgeführt wurden, haben ergeben, daß die Sprengwirkung dieses Sprengstoffes doppelt so hoch wie der von trockenem Ammonnitrat ist und sogar 130 betragen kann.Ballistic mortar samples conducted under the supervision of the United States Bureau of Mines have determined that the explosive effectiveness of dry ammonium nitrate is in the range of 52 . By eliminating the air gaps between the individual ammonium nitrate particles by means of oil , the explosive effect is increased to 75 %. Tests which were carried out with the explosive according to the invention have shown that the explosive effect of this explosive is twice as high as that of dry ammonium nitrate and can even be 130 .
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Beisviel 1 Zu Vergleichszwecken wurden folgende Versuche unternommen: 1. Es wurde ein Sprengstoff aus 50 Gewichtsteilen Ammonnitrat, 1 Gewichtsprozent Wasser und 49 Gewichtsprozent Aluniiniumpulver hergestellt, das als »Alcola Nr. 101« bezeichnet und so fein war, daß 100% desselben ein 100-Mesh-Sieb und 80% desselben ein 325-Mesh-Sieb passierten. Der durchschnittliche Durchmesser der Teilchen betrug 19 [t. Die angegebenen Maschenweiten der Siebe entsprechen den vom US Bureau of Standard herausgegebenen Normen.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Beisviel 1 For comparison purposes, the following experiments were undertaken: 1. An explosive was made from 50 parts by weight of ammonium nitrate, 1 percent by weight of water and 49 percent by weight of aluminum powder, which was called "Alcola No. 101" and was so fine that 100% of it was 100% Mesh sieve and 80% of it passed through a 325 mesh sieve. The average diameter of the particles was 19 [t. The specified mesh sizes of the sieves correspond to the standards issued by the US Bureau of Standard.
2. Es wurde ein Sprengstoff aus 50 Gewichtsteilen Ammonnitrat, einem Gewichtsteil Wasser und 49 Gewichtsteilen Aluminiumkömern hergestellt, die von Gestalt etwa kugelförmig und groß genug waren, von einem 20-Mesh-Sieb zurückgehalten zu werden.2. An explosive was made from 50 parts by weight of ammonium nitrate, one part by weight of water, and 49 parts by weight of aluminum grains approximately spherical in shape and large enough to be retained by a 20-mesh screen.
oie angegebenen Sprengstoffgemische wurden gründlich vermischt und in 7,571 (2 Gallonen) fassende Eimer aus 24-Gauge-Stahlblech (0,6 mm) eingebracht. Diese Ladungen wurden mit 0,15 kg gepreßten Pentolytezündem (Pentaerythrittetranitrat zu Trinitrotoluol etwa 1 - 1) der Type HDP-3 von du Pont geschärft, die mittels elektrischer Zündkapseln Nr. 6 und 20 cm einer 100-grain-Zündschnur (22 g/m) gezündet wurden. Die Ladungen wurden unter Wasser in einer Tiefe von 9 in in einem 20 in tiefen Teich gezündet. Die Druckprofile und die Aufwallzeiten (bubble Periods) wurden nach den in »Underwater Explosions« Princeton University Press, 1948, von Robert H. Cole beschriebenen Methode bestimmt. Die Sprengungen wurden mehrmals durchgef ührt. The specified explosives mixtures were mixed thoroughly and placed in 7.571 (2 gallon) pails made of 24 gauge (0.6 mm) sheet steel. These charges were sharpened with 0.15 kg of pressed pentolyte detonators (pentaerythritol tetranitrate to trinitrotoluene about 1 - 1) type HDP-3 from du Pont, which were fired by means of electric detonators No. 6 and 20 cm of a 100-grain detonating cord (22 g / m ) were ignited. The charges were detonated underwater at a depth of 9 in in a 20 in deep pond. The pressure profiles and the bubble periods were determined by the method described in Underwater Explosions Princeton University Press, 1948, by Robert H. Cole. The explosions were carried out several times.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle zusammengefaßt,
wobei die Werte für die Stoßenergie und die Aufwallenergie in Kolokalorien pro Gramm
Sprengstoff angegeben sind. Auch die Maximaldrücke und Maximalimpulse sind in der
Tabelle angegeben.
Beispiel 2 Die in der Folge angegebenen Versuchsdaten zeigen die Ergebnisse
einer Versuchsreihe, bei welcher gattiertes AmmoDuitrat (von der Firma American
Cyanamid) mit 5 Gewichtsprozent einer Magnesium-Alurninium-Legierung (9011/o
Magnesium und 100/e Aluminium, Kömehengröße etwa 0,3 mm [40 Mesh] verwendet
wurde. Eine einzige geformte Munroe-Strahlladung wurde auf den Boden eines jeden
der sechs Bohrlöcher gelagert, und zwar mit seiner Hauptachse nach oben entlang
der Bahrlochachse weisend. In jedes der Löcher wurde der oben angegebene Sprengstoff
eingefüllt, und es wurde in alle Löcher, mit Ausnahme des ersten Loches, Wasser
in Form einer gesättigten Ammonnitratlösung zugegeben, worauf man dann die Ladungen
24 Stunden lang altern ließ.
Ähnliche Ergebnisse wurden auch unter Verwendung einer Zink-Magnesium-Legierung (Zk 60), einer Zirkon-Aluminium-Magnesium-Legierung (Zk 10) und einer Magnesium-Aluminium-Legierung (A 44) der Firma Dow Chemical Company erhalten, wenn die angegebenen Legierungen in Komgrößen von 150 bis 620 #t verwendet wurden.Similar results were also obtained using a zinc-magnesium alloy (Zk 60), a zirconium-aluminum-magnesium alloy (Zk 10) and a magnesium-aluminum alloy (A 44) from Dow Chemical Company, if those stated Alloys in grain sizes from 150 to 620 #t were used.
Ein Vergleich bekannter Sprengstoffe mit erfindungsgemäßen Sprengstoffen kann an Hand der Figuren vorgenommen werden.A comparison of known explosives with explosives according to the invention can be made on the basis of the figures.
F i g. 1 der Zeichnung zeigt in schematischer und vergrößerter Darstellung zwei Ammonnitratteilchen im trockenen Zustand und den zwischen ihnen befindlichen Luftspalt. Der Kraftfaktor einer derartigen Substanz beträgt ungefähr 52. F i g. 1 of the drawing shows, in a schematic and enlarged representation, two ammonium nitrate particles in the dry state and the air gap between them. The power factor of such a substance is about 52.
F ig. 2 zeigt in schematischer vergrößerter Darstellung zwei Ammonnitratteilchen, wobei der zwischen ihnen befindliche Luftspalt mit öl ausgefüllt ist. Der Kraftfaktor einer derartigen Substanz beträgt ungefähr 75. Fig. 2 shows in a schematic enlarged representation two ammonium nitrate particles, the air gap between them being filled with oil. The power factor of such a substance is about 75.
F i g. 3 zeigt benachbarte Ammonnitratteilchen, welche durch Zusatz von flockigem Alumimiumpulver kolloidaler Abmessungen sensibilisiert wurden, wobei die sich hierbei ergebenden doppelten Luftspalte betont stark dargestellt sind, um den hierbei mitspielenden Mechanismus genauer aufzuzeigen. Dieses System ist kostspielig, und die bisher durchgeführten Versuche haben hinsichtlich des Kraftfaktors keine Vorteile aufgezeigt. Fig. 4 zeigt den Mechanismus, welcher bei der vorliegenden Erfindung auftritt, wobei durch Zusatz von Wasser ein Teil des Ammonnitrates gelöst wurde und zwischen benachbarten Teilchen des Ammonnitrates wieder eine Kristallisation stattgefunden hat. Die körnige Magnesiumlegierung dient hierbei augenscheinlich als Wärmeträger.F i g. 3 shows neighboring ammonium nitrate particles which have been sensitized by the addition of flaky aluminum powder of colloidal dimensions, the resulting double air gaps being emphasized in order to show the mechanism involved in this more precisely. This system is costly and the tests carried out so far have shown no advantages in terms of force factor. 4 shows the mechanism which occurs in the present invention, in which part of the ammonium nitrate has been dissolved by adding water and crystallization has taken place again between adjacent particles of the ammonium nitrate. The granular magnesium alloy apparently serves as a heat transfer medium.
Es wird somit angenommen, daß die Luftspalte beim Sprengstoff nach der vorliegenden Erfindung beseitigt werden und daß eine Rekristallisation eintritt, welche die Spalte zwischen den feuchten Teilchen im wesentlichen mittels Ammonnitrat überbrückt. Die Magnesiumlegierung in Körnchenform dient hierbei als Wärmeträger.It is thus assumed that the air gaps in the explosives after of the present invention are eliminated and that recrystallization occurs, which the gaps between the wet particles essentially by means of ammonium nitrate bridged. The granular magnesium alloy serves as a heat transfer medium.
Claims (2)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1227816B (en) | 1959-01-05 | 1966-10-27 | Dow Chemical Co | Anhydrous explosive that is insensitive to detonators |
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| US2836484A (en) * | 1955-05-04 | 1958-05-27 | Reynolds Metals Co | Aqueous metal powder explosive |
-
1959
- 1959-09-28 DE DEV17321A patent/DE1196555B/en active Pending
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