DE1646301A1 - Verfahren zur Herstellung von Sprengstoffen mit sehr hoher Sicherheit gegen Grubengas- und Kohlenstaubexplosionen,mit verstaerkter Sprengkraft sowie nach dem Verfahren hergestellte Sprengstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Sprengstoffen mit sehr hoher Sicherheit gegen Grubengas-und Kohlenstaubexplosionen, mit verstärkter Sprengkraft, sowie nach dem Verfahren hergestellte Sprengstoffe. Sprengstoffe mit sehr hoher Sicherheit gegen Schlagwetter und Kohlenstaub, wie sie z.Zt. in die deutsche Klasse III oder gleichwertig damit in den belgischen Typ IV eingeordnet werden, haben bekanntlich chemische Zusammerisetzuiir; mkt nannten "ausgetauschten Ionen" und bestehen: a) aus Nitroglycerin, Nitroglycol oder einer Mischung dieser beiden flüssigen, sehr empfindlichen Bestandteile (explosives Ö1) in einem mäßigen Verhältnis, welches nicht über 1o Gew.% hinaus geht: b) feuchtigkeitsabweisende Zusätze in einem Betrag von 1 bis 3 %, die dazu bestimmt sind, die explosive Substanz vor den Auswirkungen von Feuchtigkeit zu schützen, so daß das Zusammenbacken der Masse und das Aushärten der Kartuschen und allgemein alle der Jetonatioa abträglichen Änderungen des Gefüges vermieden werden; c) zusätzlich aus zwei Mineralsalzen, von denen das eine oxydierend (Natriumnitrat oder Caliumnitrat) und das andere brennbar ist (Ammoniumchlorid), und die beide miteinander reaktionsfähig sind.
• Die Sprengstoffe, um die e:; s Lch hier _ handelt, und die gegenwärtig in industrieLlem Maßstab in den deutschen, belgischen und nLederländischen Zechen verwendet werden, sind tiberdies noch dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ml.nerEitsalze im äqu.Lmonekularen Verhältnis vorhanden sind,

  A i 1-

  d.h., daß bei den Sprengstoffen sehr hoher'Sicherhelt im

  Gebrauch - die sich übrigens untereinander nur durch die unterschiedlichen Verhältnisse von explosivem Öl und feuchtigkeitsabstoßendem Zusatz unterscheiden - daß bei diesen Sprengstoffen jeweils 1 Mol des Alcaliignitrates immer zumindest annähernd einem Mol Ammoniumchlorid entspricht. Dies hat zur Folge, daß das Sauerstoffgleichgewicht der Zusammensetzung sich auf einen positiven Wert festlegt, der in der Größenordnung von 8 bis 9 % liegt, d.h., daß im Falle einer Zersetzung durch vollständige Verbrennung die Explosionsgase eine Menge von 8 bis 9 des Sprengstoffgewichtes an freiem, nicht chemisch gebundenem Sauerstoff enthalten.
• Es ist ferner bekannt, daß das Sauerstoffgleichgewicht prinzipiell gesenkt werden kann, auch wenn immer noch lediglich die beiden komplementären Mineralsalze verwendet werden, und zwar dadurch, daß man von dem äquimonekularen Verhältnis abweicht und in der Mischung je einem Mol des Alcaliyinitrates mehr als ein Mol Ammoniumchlorid zuordnet. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Sprengkraft des Explosivstoffes erhöht wird, so daß dieser pro Gewichtseinheit mehr Gas und mehr Wärme freisetzt als es bei der entsprechenden Mischung mit einem äquimonekularen Verhältnis zwischen den beiden komplementären Mineralsalzen der Fall wäre. Die Lösung hat jedoch den Nachteil, daB Explosionsgase erzeugt werden, welche freies. Chlorwasserstoffgas enthalten, und zwar werden diese Oase in einer Menge entwickelt, die dent Überschuß an Ammoniumchlorid proportional ist: Auch ohne einen Überschuß an Ammoniumehlorid zu verwenden, ist es leicht möglich, das Sauerstoffgleichgewicht zu senken,. indem man in die Zusammensetzung als neuen Bestandteil einen nicht chlorhaltigen, brennbaren Stoff einführt (Holzmehl, Stärkemehl, Harnstoff, Rizinusöl, Glycol, Mannitol, od.dgl.). Jedoch verträgt sich eine sehr hohe Sicherheit gegen Schlagwetter nicht mit dem Zusatz eines derartigen organischen brennbaren Stoffes. Eine derartig zusammengesetzte Explosivsubstanz, auch wenn sie nur einen sehr geringen Anteil des zusätzlichen Bestandteiles aufweist, genügt nicht den Prüfbestimmungen gegen Schlagwetter entsprechend der deutschen Klasse III oder dem belgischen Typ IV.
• Vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dat3 man das Sauerstoffgleichgewicht eines Sprengstoffes weit unter 8 oder 9 % des Sprengstoffgewichtes senken kann, ohne daß man einen Überschuß des Ammoniumehlorids über das Alcalinitrat anwenden muß - so daß man keine gesundheitsschädlichen Explosionsdämpfe erhält - und daß man auf diese Weise auch Sprengstoffe mit sehr hoher Sicherheit erhalten kann, die sowohl hinsichtlich der Schlagwettersicherheit als auch hinsichtlich der Kohlenstaubsicherheit den Prüfbestimmungen der deutschen Klasse III oder des belgischen Typs IV genügen und auch hinsichtlich der Sprengkraft den bisher bekannten Sprengstoffen überlegen sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man den beiden komplementären Mineralsalzen als nicht chlorierte, verbrennungsfähige Komponente eine Menge von bis 15 % von Ammoniumoxalat hinzufügt.
• In den folgenden Ausführungsbeispielen sind die Möglichkeiten der neuen Sprengstoffe, mit denen der alten Sprengstoffe verglichen. Die Werte der Explosivkraft wurden hierbei erhalten: a) theoretisch durch Berechnung des spezifischen Volumens v o der Explosionsrauchgase (bei-Normalbedingungen 00C und 76o mmHg) und der Explosionswärme Qv bei konstantem Volumen, bezogen auf ein Kilogramm des Sprengstoffes; b) im Laboratorium durch den klassischen Bleiblockversuch nach der Methode von Trauzl mit einem konstanten Ge- -wicht (1o g), wobei als Resultat die Nettoausweitung in cm3 angegeben ist; c) in der Praxis durch Hohlraumsprengung (tir de pochage) in plastischem Ton, wobei man das Nettovolumen des Hohlraumes mißt, der durch Detonation einer Kartusche von 1o g erzeugt wird, die am Boden einer zylindrischen, eire Meter tiefen Bohrung angeordnet wurde, welche mittels eines Erdbohrers senkrecht in den zähen Boden gebohrt und vor der Zündung vollständig mit Wasser gefüllt wurde (Verdämmung, bourrage). Es wurde der Mittelwert von zehn Sprengungen, ausgedrückt in Litern, genommen.
• In der folgenden Tabelle sind außerdem für jeden Sprengstoff zunächst seine Zusammensetzung in Gewichtsprozent, das Sauerstoffgleichgewicht in Gewichtsprozent (% 02) und der Wert des Kolverhältnisses zwischen dem in der Zusammensetzung vorhandenen Ammoniumchlorat und Alcalinitrat angegeben (r größer als 1 bedeutet einen Übersehuß an Chlorid).

  bekannt j neu

  k

  Sprengstoff I II III IV V VI VII ' VIII

  explosives Ö1 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9s5

  wasserabstoßende

  Zusätze 2,2 1,2 2,25 2,2 1,2 1,2 1,2 1,2

  Ammoniumchlorid 30 34,3 38,7 28 3o,6 3o 29,4 26,75

  Kaliumnitrat 58,2 - 49,5 55,2 - - - -

  Natriumnitrat - - 55 - - 48,6 47,7 47,4 47,55

  Amrnoniumoxalat - - - 5 1o 11, 12,5 15

  r 0,91 0,9 1, 0, 9 1 1 0,9 . o,89

  96 02 8 8,8 0,6 595 3 2, 1,8 1,9

  v. (Liter/kg) 523 581 581 543 62o 626 628 1 627

  (k.cal/kg) 332 348 4o2 371 433 446 45o 450

  Trauzl-Versuch

  (00/10 g) 85 9o 12o 115 112,5 12o 125 125

  Hohlraum-

  Sprengung

  (Liter/loo g) 13,9 14,3 15,9 16-,5 22 22 32 31

  Aus der Tabelle geht deutlich hervor, daß die neuen Zusammensetzungen IV bis YIII gemäß der Erfinding insbesondere im praktischen Sprengversuch eine größere Explosivkraft aufweisen als die bisher bekannten hochsicheren Sprengstoffe I bis III und daß die Explosivkraft von dem verwendeten Gehaltan Ammoniumoxalat abhängt.

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Explosivstoffen mit sehr hoher Schlagwetter- und Kohlenstaubsicherheit, welche den Prüfbedingungen für Schlagwetter der deutschen Klasse III oder des belgischen Typs IV genügen, mit verstärkter Explosivkraft, dadurch g e k e n n z e i e h n e t, daß man außer den folgenden, bekannten Bestandteilen: -.a) eine Explosivkomponente von sehr hoher Empfindlichkeit (Nitroglycerin, Nitroglykol oder eine Mischung von beiden); b) ein oder mehrere feuchtigkeitsabstoßende Zusätze; e) zwei komplementäre Mineralsalze, die miteinander reaktionsfähig sind (Kalium-oder Natriumnitrat, Ammoniumchlorid),als zusätzlichen Bestandteil Ammoniumoxalat in einer Menge von 4 bis 15 Gew.%`des Sprengstoffs verwendet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die salzartigen Bestandteile (Alealinitrat, Ammoniumehlorid, Ammoniumoxalat) in solchem Verhältnis zueinander verwendet werden, daß sieh ein Sauerstoffgleichgewicht der Explosivsubstanz ergibt, das unter einet positiven Wert von 7 % bezüglich auf das Gewicht der &xglosiveubetanz liegt.
3. 3. Explosivsubstanz, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2.