DE1909744A1 - Sicherheitssprengstoffmassen - Google Patents

Description

Die Priorität der Anmeldung in Grossbritannien vom 26.2.1968

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Abwandlung der Erfindung nach der britischen Patentschrift 1 016 462 und bezieht sich auf verbesserte Sicherheitssprengstoffmassen für Schlagwettergruben.

In der britischen Patentschrift 1 016 462 sind Sicherheitssprengstoffe beschrieben und beansprucht, die aus 7 bis 12 Gew% an selbstexplodoerbarer sensibilisierender Komponente und ausserdem Brennstoff, Oxydierungssalz und Flammenlöschungsstoff in solchen Konzentrationen bestehen, dass die Massen eine Sprengkraft besitzen, die gewichtsmässig der einer 30 bis 45Sk-ieen Sprenggelatine entspricht, wobei der Brennstoff aus einem Metallformiat besteht und frei von faserigem Cellulosestoff ist. Diese Sprengstoffe waren sehr sicher in Kohlengruben , wo die Gefahr des Anzündens von Grubengas bestand, und waren besonders vorteilhaft unter solchen Bedingungen, bei denen die Gefahr gegeben war, dass sich mit Gas gefüllte Spalten quer über die Sprenglocher verlaufen oder sich dort bilden. Sie hatten den weiteren Vorteil, dass sie unter Atmospharendruck nicht brennen konnten und in einem Bohrloch durch die Detonation einer benachbarten Patrone nicht zum Brennen gebracht werden konnten.

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Eine Abwandlung der obengenannten Erfindung ist in der britischen Patentschrift 1 098 107 beschrieben und beansprucht und betrifft empfindlichere Sprengstoffmassen, die für das Sprengen von festen Kohlenstossen geeignet sind aber in Schlagwettern etwas weniger sicher sind. Die in der britischen Patentschrift 1 098 107 beanspruchten Massen bestehen aus 12 bis 25 Gew% an selbstexplodierender sensibilisierender Komponente, Brennstoff, Oxydierungssalz und !"lammenlöschungsstoff in derartigen Konzentrationen, dass die Masse eine Sprengkraft besitzt, die gewichtsmässig der einer 30 bis 5O#- igen Sprenggelatine entspricht, wobei der Brennstoff aus einem Metallformiat besteht und frei von faserigem Cellulosestoff gehalten wird. Auch diese Sprengstoffe konnten unter Atmosphärendruck nicht brennen, und ihre Tendenz, Grubengas anzuzünden, war geringer als die von entsprechenden Sprengstoffen mit faserigem Cellulosebrennstoff.

Die obengenannten Massen waren sehr erfolgreich bei Kohlensprengarbeiten. Es wurde aber gefunden, dass die Detonationsgase beim Zünden unter schlechtem Einschluss eine unerwünschte Menge Ammoniak enthielten. Es hat sich nun herausgestellt, dass die Menge des Ammoniaks und auch die Menge von Kohlenoxyd und Oxyden des Stickstoffs in den nach der Detonation anfallenden Gasen erheblich verringert werden kann, wenn das Oxydierungssalz in feinverteilterer Form als bisher üblich verwendet wird. Das herkömmliche Oxydierungssalz hatte eine solche Korngrosse, dass etwa 95 GewSfc durch ein 30er BS-itufsieb durchgehen und etwa 70 Gew# von einem 100er BS-Früfsieb zurückgehalten werden. Eine bedeutende Verbesserung der nach der Detonation anfallenden Gase wird erreicht, wenn das Oxydierungs-

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salz eine solche Korngrösse hat, dass mindestens 40 Gew% durch ein 100er BS-Prüfsieb durchgehen. Die Verwendung eines feiner verteilten Oxydierungssalz hat den weiteren Vorteil, dass die Sprengstoffmasse inniger gemischt werden kann, so dass die Fortpflanzung der Detonation verbessert, und dadurch die Verwendung von weniger kräftigen Sprengstoffen erlaubt wird, die dabei eine überraschend gute Sprengleistung haben.

Gemäss der vorliegenden Erfindung besteht eine Sicherheitssprengstoffmasse aus 4 bis 25 Gew% an selbstexplodierbarer sensibilisierender Komponente, Brennstoff, Oxydierungssalz und Flammenlöschungsstoff in solchen Konzentrationen, dass die Masse eine Sprengkraft besitzt, die gewichtsmässig der einer 15 bis 50%-igen Sprenggelatine entspricht, wobei der Brennstoff aus einem Metallformiat besteht und frei von faserigem Cellulosestoff gehalten ist, und wobei das Oxydierungssalz so beschaffen ist, dass es zu mindestens 40% durch ein 100er BS-Prüfsieb durchgeht. Mit zunehmenden Konzentrationen des Flammenlöschungsstoffs nimmt die Sprengkraft ab, und mit zunehmenden Konzentrationen der "Reaktivkomponenten", d.h. der sensibilisierenden Komponente, des Oxydierungssalzes und des Brennstoffs, wird die Sprengkraft erhöht. Der zur Verfugung stehende Sauerstoff des Oxydierungssalzes kann im wesentlichen durch das Formiat ausgeglichen werden. Vorzugsweise ist das Oxydierungssalz so beschaffen, dass es zu mindestens 75% durch ein 100er BS-Prüfsieb durchgeht, und es wird weiter bevorzugt, dass es zu mindestens 25% durch ein 200er BS-Prüfsieb durchgehen kann. Als selbstexplodierbare

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sensibilisierende Komponente kann man einen flüssigen Salpetersäureester wählen, wie z.B. Nitroglycerin oder Nitroglykol, wobei diese Komponente zweckmässig mit einer Menge Nitrocellulose gelatiniert werden kann. Diese Komponente kann aber auch aus nitrierten Kohlenwasserstoffen, wie z.B. Nitrotoluol, bestehen. Die Masse kann zweckmässig einen Gehalt am Metallformiat von 4 "bis 40 Gew% haben, wobei dies im wesentlichen den Gesamtbrennstoffgehalt der Masse darstellen kann. Als Metallformiat kann man vorteilhaft Natrium-, Kalium-, Calcium-, Magnesium-, Barium- oder Bleiformiat wählen. Es wird aber vorzugsweise Calciumformiat verwendet, weil dieses in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht und schwerlöslich, nicht hygroskopisch sowie nicht giftig ist. Eine explosive Masse nach der Erfindung, die einen solchen Sicherheitsgrad bei Grubengas aufweist, dass sie auch dann verwendet werden kann, wenn die Gefahr besteht, dass sich mit Gas gefüllte Spalten während einer Explosion quer über das Sprengloch verlaufen oder sich dort bilden können, besteht vorzugsweise aus 4 bis 12 Gew% flüssigem Salpetersäureester, 25 bis 50 Gew# Ammoniumnitrat, .14 bis 55% Natrium- oder Ammoniuachlorid und 5 his 30 Gew% Metallformiat. Ein entsprechender Sicherheitssprengstoff mit ausgetauschten Ionen, bei dem die Oxydierungskomponente mindestens zum Teil aus Natriumnitrat und der Flammenlöschungsstoff mindestens zum Teil aus Ammoniumchlorid besteht, besteht vorzugsweise aus 7 bis 12 Gew% flüssigem Salpetersäureester, 4 bis 20 Gew% Ammoniumnitrat, 20 bis 40 Gew% Ammoniumchlorid, 25 bis 45 Natriumnitrat und 5 his 20 Gew% Metallformiat.

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Eine empfindlicher Sprengstoffmasse, die weniger sicher bei Verwendung in Grubengas ist aber für das Sprengen von festen Kohlenstossen in Schlagwettergruben geeignet ist, besteht vorzugsweise aus 13 bis 20 Gew% flüssigem Salpetersäureester, 25 bis 50 Gew% Ammoniumnitrat, 10 bis 45 Gew# Natrium- oder Ammoniumchlorid und 10 bis 30 Gew% Metallformiat. Ein entsprechend empfindlicher Sprengstoff mit ausgetauschten Ionen besteht vorzugsweise aus 13 bis 20 Gew% flussigem Salpetersäureester, 5 bis 20 Gew# Ammoniumnitrat, 20 bis 30 Gew# Ammoniumchlorid, 25 bis 40 Gew% Natriumnitrat und 5 bis 20 Gew# Metallformiat.

Gewünschtenfalls können die erfindungsgemassen Hassen bis zu etwa 6% aus anderen Flammenlöschungsstoffen als Chloriden, z.B. Kaolin bestehen, und sie können vorteilhaft auch bis zu etwa 2JlS wasserabweisenden Stoff j z.B. Guar Gum und/oder Calciumstearat, enthalten.

Bei den Hassen, in denen Ammoniumnitrat als Oxydierungssalz verwendet wird, wird dieses vorteilhaft mit 0,005 bis 0,1 Gew# eines normalen aliphatischen Primäramins mit mindestens 12 C-Atomen, z.B. Octadecylamin, oder eines Salzes eines solchen Amins behandelt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei alle angegebenen Mengen auf das Gewicht bezogen sind.

Angaben über die Zusammensetzung und Eigenschaften von Beispielen

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fib? Sprengstoffmassen nach der Erfindung sind der nachstehenden Tabelle zu entnehmen.

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Tabelle

Beispiel Nitroglycerin/Nitroglykol

	80:20	20,0	:2)Nr.1	15,0	12,0	15,0	38	8,0	27	8,0	21	6,0	24	4,0	19	9,0	31
	Nitrocellulose	0,4	keins	0,2	0,2	0,2	1,27	0,1	1,40	0,1	1,36	—	1,30	—	1,30 "	0,1	1,27
	Ammoniumnitrat (behandelt mit 0,05% Octadecylamin)	28,7	nein	30,0	29,7	9,5	2,3	39,0	2,3	32,0	2,2	40,0	2,0	42,0	1,9	16,0	1,8
	Natriumchlorid	29,2	32,9	36,0	-	12,7 - 15,2 cm	35,9	10,2 - 12,7 cm	46,4	5,1 - 7,6 cm	36,0	5,1 - 7,6 cm	36,0	2,5 - 5,1 cm	-	2,5 - 5,1cm
	Ammoniumchlorid	—	-	-	23,4	Nr. 1	-	Nr. 1	-	Nr. 1		Nr. 1	-	Nr.2	33,0	Nr. 1
O O	Natriumnitrat Oalciumformiat	16,2	18,4	17,6	35,3 15,1	keins	16,5	keins	12,0	keins	16,5	keins	16,5	keins	35,9 5,0	keins _
CO OO	Calciumstearat	0,5	0,5	0,5	0,5	nein	0,5	nein	0,5	nein	0,5	nein	0,5	nein	0,5,	nein c
O (O	Guar Gum	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0 *3
	Kaolin	4,0	2,0	4,0	—'	-	-	-	—	- I
O KJ *-■	Sprengkraft mit bezug auf Sprenggelatine (Jo)	35	31	27
cn	Dichte (g/cm5)	1,58	1,45	1,40
	Detonationsgeschwindigkeit (Durchmesser 31,75 mm; km/s	3,3	2,7	2,4
	Portpflanzungsprobe (Durch- 25,4 - messer 31,75; Länge 76,2 mm)27,9 om	35,6 - 38,1 cm	12,7 - 15,2 cm
	Kleinster Initiator (Knall- quecksilber/Kaliumchlorat 8:	Nr. 1	Nr. 1
I	Ammoniak im Nachrauch	keins	keins
	Brennorobe	nein	nein

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Die Zusammensetzungen der Sprengstoffe nach den Beispielen iind die Sprengkraft und Detonationsgeschwindigkeit wurden nach bekannten Methoden ermittelt. Bei der Propagationsprobe wurde jeweils der Höchstabstand für End-zu Endfortpflanzung der Detonation über einen Luftspalt zwischen einer zur Detonation gebrachten Patrone und einer Rezeptorpatrone festgestellt. Als Mass für den kleinsten Initiator diente der niedrigste Standardsprengzünder aus Knallquecksilber und Chlorat, der die Masse zur Detonation bringen konnte.

Bei der Brennprobe wurde jeweils eine Patrone mit Durchmesser 36,51 nun senkrecht auf die Erde gestellt, und es wurden 10 g einer Deflagrationsmasse in das offene Ende der Patrone eingegossen und mittels einer Zündschnur angezündet. Die Aussage "nein" bedeutet, dass die Sprengstoffmasse dabei nicht brannte. Die Deflagrationsmasse bestand aus 30% Cuprioxyd, 60% Calciumsilicid und 10% rotem Eisenocker.

In jedem Beispiel konnte man im Nachrauch, d.h. in den nach der Detonation anfallenden Gasen, kein oder höchstens nmr einer sehr geringe Spur Ammoniak feststellen.

Die Sprengladungen gemäss den Beispielen 5 bis einschliesslich 9 erwiesen sich als sicher bei einer Brandgas-Zündprobe, die den gefahrlichen Zustand einer sich über ein Sprengloch verlaufenden, mit Gas gefüllten Spalte wiedergab.

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Claims (15)

1. Patentansprüche

   (^'Abwandlung der Sicherheitssprengstoffniasse nach britischer Patentschrift 1 016 462, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 4 bis 25 Gew% selbstexplodierender sensibilisierender Komponente, Brennstoff, Oxydierungssalz und Flammenlöschungsstoff in solchen Konzentrationen besteht, dass die Masse eine Sprengkraft besitzt, die gewichtsmässig der einer 15 bis 50%-igen Sprenggelatine entspricht, wobei der Brennstoff aus einem Metallformiat besteht und frei von faserigem Cellulosestoff gehalten ist, und wobei das Oxydierungssalz so beschaffen ist, dass es zu mindestens 40% durch ein 100er BS-Prüfsieb durchgeht.
2. 2. Sicherheitssprengstoffmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxydierungssalz so beschaffen ist, dass es zu mindestens 75# durch ein 100er BS-Prüfsieb durchgehen kann.
3. J. Sicherheitssprengstoffmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxydierungssalz zu mindestens 25% durch ein 200er BS-Prüfsieb durchzugehen vermag.
4. 4. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass als selbstexplodierbare sensibilisierende Komponente ein flüssiger Salpetersäureester oder nitrierter Kohlenwasserstoff gewählt wird.
5. 5. Sicherheitssprengstoffmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 4 bis 40 Gew% Metallformiat enthalt.

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6. 6. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass sie 4 bis 40% Metallformiat enthält.
7. 7· Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallformiat Natrium—, Kalium-, Calcium-, Magnesium-, Barium- oder Bleiformiat verwendet wird.
8. 8. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass sie 4 bis 12 Gew# flüssigen Salpetersäureester, 25 "bis 50 Gew% Ammoniumnitrat, 14 bis

   55 Gew% Natrium- oder Ammoniumchlorid und 5 bis 30 Gew% Metallformiat enthält.
9. 9. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, dass sie 7 bis 12 Gew# flüssigen Salpetersäureester, 4 bis 20 Gew% Ammoniumnitrat, 20 bis 40 Gew% Ammoniumchlorid, 25 bis 45 Gew% Natriumnitrat und 5 bis 20 Gew# Metallformiat enthält,
10. 10. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, dass sie 13 bis 20 Gew% flüssigen Salpetersäureester, 25 bis 50 Gew% Ammoniumnitrat, 10 bis

    45 Gew% Natrium- oder Ammoniumchlorid und 10 bis 30 öew# Metallformiat enthält.
11. 11. Sicherheitssprengstoff masse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie 13 bis 20 Gew# flüssigen

    009809/02A5 H

    - τ, - T9097U

    Salpetersäureester, 5 bis 20 Gew% Ammoniumnitrat, 20 bis 30
    Gew% Ammoniumchlorid, 25 bis 40 Gew% Natriumnitrat und 5 his
    20 Gew/ö Iletallformiat enthält.
12. 12. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 6% Kaolin enthält.
13. 13. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 2% Guar Gum oder
    Calciumstearat enthält.
14. 14. Sicherheitssprengstoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ammoniumnitrat enthält, das
    mit 0,005 his 0,1 Gew% eines normalen aliphatischen Primäramin mit mindestens 12 -C-Atomen oder eines Salzes eines solchen
    Amins behandelt wurde.
15. 15. Sicherheitssprengstoffmasse nach Anspruch 14, dadurch
    gekennzeichnet, dass das Ammoniumnitrat mit Octadecylamin
    behandelt wurde.

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