DE1301750B - Wettersprengstoff mit verbessertem Deflagrationsverhalten - Google Patents

Description

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In den letzten Jahren haben sich an Stelle der Has- darüber hinaus die üblichen Bestandteile, wie insbesichen Ammonsalpeter-Wettersprengstoffe mit Koch- sondere Sprengöl, enthält und außer einem Alkalisalz-Zusätzen insbesondere für die Sicherheitsklas- nitrat und gegebenenfalls Ammonchlorid als weitere sen II und III in steigendem Maße Wettersprengstoffe inverse Komponente eine solche Menge eines Ammit sogenanntem inversen Salzpaar eingeführt, d. h. 5 moniumsalzes einer organischen ein- oder zweibasi-Sprengstoffe, die Gemische von Kalium- bzw. Na- sehen Säure mit bis zu 4 C-Atomen aufweist, daß die triumnitrat und Ammonchlorid neben etwa 9 bis Sauerstoffbilanz bei etwa —2 bis +5%, vorzugsweise 12°/o Sprengöl als Sensibilisator enthalten. Bei der bei — 1 bis 4-3%, liegt. Geeignete Ammoniumsalze Detonation setzt sich das Alkalinitrat mit dem Am- sind z. B. Ammoniumformiat, Ammoniumrhodanid, monchlorid etwa so um, als ob es aus Alkalichlorid i° Ammoniumacetat, Ammoniumglykolat, Ammonium- und Ammonnitrat bestehen würde, denen dann der oxalat mit oder ohne Kristallwassergehalt und Ambekannte detonative Zerfall zuzuordnen ist: moniummalonat.

Diese Ammoniumsalze können als alleinige SaIz-

2 KNO₃ + 2 NH₄Cl = 2 KCl + 2 N₂ + 4 H₂O + O₂ paarkomponenten eingesetzt werden, vorteilhafter-

15 weise aber auch als Zusatz zu einem Alkalinitrat-

Die Energiefreisetzung erfolgt so, daß durch die Ammoniumchlorid-Salzpaar, und zwar dann, wenn primäre Detonation des Sprengöls die detonative die Ammoniumsalze so viel Sauerstoff verbrauchen, Salzpaar-Reaktion angeregt wird; hierzu ist nötig, daß daß bei ihrem alleinigen Einsatz die Sauerstoffbilanz durch ausreichenden Einschluß des Sprengstoffs die zu sehr erniedrigt würde.

relativ träge Umsetzung des Salzpaares erzwungen ²⁰ Die erfindungsgemäßen binären und ternären Salzwird; freiliegend detoniert nur das Sprengöl so, als gemische können in weiten Grenzen variiert werden, ob es in einem inerten Salzbett verteilt wäre. und es ist so möglich, Sprengstoffe mit jeder ge-

Die hohe Sicherheit der Salzpaarsprengstoffe hat wünschten Sauerstoffbilanz herzustellen, bei deren drei Gründe: Detonation keine freie Salzsäure auftritt.

Erstens benötigt die Umsetzung des Salzpaares ²5 Selbstverständlich kann man auch Mischungen der eine längere Zeit als Ammonsalpeter als solcher, die genannten organischen Ammonsalze als inverse Kom-Energiefreisetzung wird auf einen längeren Zeitraum ponente einsetzen.

verteilt und damit die Energiedichte der Stoßwelle Während bei den bisher üblichen Salzpaaren die

erniedrigt. Zum zweiten ist das praktisch molekular- vollständige Umwandlung der Nitrate nur zu erreidispers entstehende Alkalichlorid besser als mecha- 3° chen ist, wenn pro Mol Nitrat mindestens 1 Mol Amnisch eingemischtes Salz in der Lage, sehr rasch monchlorid vorhanden ist, können die organischen Wärme aufzunehmen und daher kühlend zu wirken. Ammonsalze zum Teil auch in einem kleineren MoI-Drittens aber läuft die Umsetzung des Salzpaares bei verhältnis verwendet werden, sofern ihr Sauerstoffmangelndem Einschluß — wie erwähnt — nur zu bedarf den völligen Umsatz der Nitrate gewährleistet, einem Bruchteil ab, d. h., die Explosionstemperatur 35 Der übrige Aufbau der erfindungsgemäßen Spreng- und die freigesetzte Energie werden entscheidend stoffe entspricht weitgehend dem der bekannten erniedrigt, wenn Patronen eines Bohrlochs durch die Salzpaar-Wettersprengstoffe. Als sensibilisierende, Detonation der vorhergehenden Ladung freigelegt hochbrisante Komponente verwendet man Sprengöle, werden sollten. Dieses letztere Verhalten der Salz- d. h. im wesentlichen Nitroglycerin und Nitroglykol paar-Wettersprengstoffe dokumentiert sich in einer 4° bzw. Gemische der beiden. Zur Erreichung der gehervorragenden Kantensicherheit bei der Prüfung in wünschten Wasserfestigkeit können quellfähige Hochder Wetterstrecke. polymere, z. B. Guarmehl, Carboxymethylcellulose

Bei den bisher üblichen Wettersprengstoffen mit u. a. zugesetzt werden. Der bekannte Einfluß der umgekehrtem Salzpaar hat man im allgemeinen Kornverteilung bei den Salzpaarsprengstoffen muß Alkalinitrat und Ammonchlorid im stöchiometrischen 45 auch bei den erfindungsgemäßen Sprengstoffen be-Verhältriis 1:1 eingesetzt. Bei diesem Mischungsver- rücksichtigt werden, d. h., die Korngröße der einhältnis ergibt sich ein beträchtlicher Sauerstoffüber- zelnen Komponenten muß genügend fein sein und schuß bei der Detonation, d. h., die Sauerstoffbilanz aufeinander abgestimmt werden, ist trotz des häufig vorgenommenen Zusatzes von Die erfindungsgemäßen Sprengstoffe übertreffen

quellfähigen hochpolymeren Kohlehydraten zur Er- 5° dank der besseren Ausnutzung des Sauerstoffs die höhung der Wasserfestigkeit erheblich positiv. Leistung der bisher üblichen Salzpaarsprengstoffe.

Diese Salzpaar-Wettersprengstoffe sind hinsieht- Trotzdem erfüllen sie alle Prüfbedingungen, die

lieh ihrer Deflagrationsfestigkeit nicht voll befriedi- für Wettersprengstoffe vorgeschrieben sind (vgl. Begend. Bei der Prüfung nach Audibert—Del- Stimmungen für die Prüfung von Bergbausprengmitm a s zeigen sie erst oberhalb 5 mm Düsendurchmes- 55 teln, Erlaß des Ministers für Wirtschaft und Verkehr ser keine Deflagration mehr. des Landes Nordrhein-Westfalen über die Prüfung

Man hat schon vorgeschlagen, den Sauerstoffüber- von Sprengmitteln für die Zulassung zum Vertrieb an schuß der Salzpaar-Sprengstoffe dadurch herabzu- den Bergbau vom 19.2.1959). Insbesondere bleibt setzen, daß man pro Mol Alkalinitrat mehr als 1 Mol der Salzpaarcharakter auch bei Fehlen von Ammon-Ammonchlorid einbringt. Ein solches Vorgehen hat ^6o chlorid erhalten; z. B. setzen sich KNO₃- (NHJ₂C₂O₄ jedoch den Nachteil, daß bei vollständigem Umsatz nur im Einschluß, nicht aber freiliegend um. Die frei Salzsäure auftritt. Praktische Versuche zeigten, Kantensicherheit bleibt bestehen. Ihre Deflagrationsdaß ferner die oben zitierte Kantensicherheit nicht beständigkeit ist so hoch, daß sie bei der Prüfung mehr bei schärfster Prüfbedingung gegeben ist. nach Audibert—D elm as (Nobel-Hefte, 1963,

Es wurde nun ein Wettersprengstoff mit verbes- ⁶5 S. 118 ff.) auch bei Verwendung des kleinsten Düsensertem Deflagrationsverhalten, hoher Leistung und durchmessers von 1,5 mm keine Deflagrationserscheiguter Kantensicherheit gefunden, der auf der Basis nungen zeigen, von Salzen mit austauschbaren Ionen aufgebaut ist, Es sind zwar ferner Sprengmischungen bekannt,

die neben einem Hauptanteil von rund 50% Ammonnitrat, Ammonoxalat sowie Ammonchlorid und ein Alkalinitrat enthalten, jedoch sind diese Sprengstoffe nicht als Salzpaarsprengstoffe anzusprechen und haben infolge ihres hohen Ammonnitratgehalts nicht deren Vorteile. Insbesondere ist ihre Kantensicherheit nicht mit denen der Salzpaarsprengstoffe vergleichbar.

Die Verwendung von Stearinsäure bzw. deren Salzen, also von Säuren der Fettsäurereihe mit mindestens 10 C-Atomen, zur Hydrophobierung von Sprengstoffen ist aus der deutschen Patentschrift 1092 357 bekannt. Diese Sprengstoffe weisen jedoch keine Deflagrationssicherheit bei der Prüfung nach Audibert—Delmas auf.

Als Beispiele für die erfindungsgemäßen Sprengstoffe sind in der folgenden Tabelle bewährte Mischungen genannt, in der außerdem die sprengtechnischen Daten der Mischungen sowie ihr Verhalten unter den offiziellen Prüfbedingungen angegeben sind.

Beispiel 1 betrifft einen Wettersprengstoff der Klasse III in der zur Zeit üblichen Zusammensetzung. Wie hieraus ersichtlich, besitzen die erfmdungsgemäßen Sprengmischungen gegenüber den vergleichbaren bisher bekannten eine höhere Leistung, die sich in einem beträchtlichen Anstieg der Bleiblockausbauchung, der Stauchung und der Detonationsgeschwindigkeit ausdrückt, sowie eine bisher nicht erreichte Deflagrationsbeständigkeit.

Beispiel

I 3 I

Zusammensetzung in °/o

Sprengöl (Nitroglyzerin zu Nitro-

glykol 60:40)

Guarmehl

KNO₃

NaNO₃

NH₄Cl

(NHJ₂C₂O₄-H₂O

NH₄COOH

NH₄CNS

Sauerstoffbilanz in %

Stauchung nach Käst

Bleiblockausbauchung

Übertragung im Kohle-Zementrohr 2:1

Detonationsgeschwindigkeit ...

Wasserbeständigkeit nach 5stündiger Lagerung unter H₂O ...

Wettersicherheit

(nach offizieller Prüfvorschrift KZ = keine Zündung)

Kohlenstaubsicherheit

(nach offizieller Prüfvorschrift KZ = keine Zündung)

Deflagrationssicherheit

nach Audibert-Delmas sicher bei Düsendurchmesser

ohne erfindungsgemäßen Zusatz

2,0 58

31

+ 6,9

1,45 90

8 bis 1500

KZ

KZ

5mm 8,5
1,5
52

+ 1,9

1,48
100

bis 10
1640

KZ
1,5 mm

9,2
1,8
52

27
10

+2,0

1,55
110

10 bis 15
1700

KZ

KZ

1,5 mm

9,3
1,9

30,3

4,5

+3,7

1,56 110

10 bis 12 1680

KZ

KZ

1,5 mm

9,0 2,0

57

30,3

1,7

+4,7

1,54 115

10 bis 15 1675

KZ KZ

1,5 mm

Während der Vergleichssprengstoff (Beispiel 1) erst bei einer Düsenweite von 5 mm keine Deflagrationserscheinungen mehr zeigt, sind die erfindungsgemäßen Sprengstoffe schon bei einem Düsendurchmesser von 1,5 mm deflagrationssicher, also beim kleinstmöglichen Düsendurchmesser, der bei Methode von Audibert—Delmas Verwendung finden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wettersprengstoff mit verbessertem Deflagrationsverhalten auf der Basis von Salzen mit austauschbaren Ionen und anderen üblichen Bestandteilen, wie insbesondere Sprengöl, dadurch gekennzeichnet, daß er außer einem Alkalinitrat und gegebenenfalls Ammonchlorid als weitere inverse Komponente eine solche Menge eines Ammoniumsalzes einer organischen Säure mit bis zu 4 C-Atomen enthält, daß die Sauerstoffbilanz bei etwa —2 bis +5%, vorzugsweise bei —1 bis +3%, liegt.

2. Wettersprengstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Ammoniumsalz einer organischen Säure Ammoniumformiat enthält.

3. Wettersprengstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Ammoniumsalz einer organischen Säure Ammoniumoxalat enthält.

4. Wettersprengstoff gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Gemische von Ammoniumsalzen organischer Säuren mit bis zu 4 C-Atomen enthält.