DE2222437C3 - Schlammförmiger Sprengstoff auf der Basis von oxydierenden anorganischen Salzen - Google Patents
Schlammförmiger Sprengstoff auf der Basis von oxydierenden anorganischen SalzenInfo
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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
- C06B47/14—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 comprising a solid component and an aqueous phase
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Description
Die Erfindung betrifft Sprengstoffmischungen, die Guarangummiabkömmunge enthalten, welche aus
Guarangummi bestehen, der so weit oxydiert ist, daß sein Molekulargewicht vermindert ist.
Bei der Zusammensetzung wäßriger Sprengstoffmischungen ist es üblich, wäßrige Lösungen anorganischer
oxydierender Salze zu verwenden. So sind beispielsweise Ammouiumnitrat-Natriumnitrat-Wasserlösungen
seit langem verwendet worden. Seit kurzem sind auch wäßrige Lösungen von Calciumnitrat,
Ammonnitrat und Natriumnitrat benutzt worden. Indessen
sind Oxydationslösungen, die Calciumnitrat enthalten, beträchtlich schwieriger anzudicken als
solche, die lediglich einwertige Kationen enthalten. Der Grund hierfür liegt darin, daß die zweiwertiger.
Calciumkationen die Eigenschaft haben, Guarangummi, der im allgemeinen für Verdickungszwecke
benutzt wird, zu vernetzen.
Die übermäßige Viskosität solcher Lösungen verhindert die Verwendung von genügend Guarangummi
in der Lösung, um die gewünschte Beständigkeit der Explosivmischung zu erzielen.
Guarangummi, welches chemisch zu den Galaktomannanen zu rechnen ist, stellt ein hochmolekulares
Kohlenhydrat-Polymerisat oder Polysaccharid dar, das aus Mannose- und Galaktose-Einheiten besteht.
Das Guarangummimolekül besteht im wesentlichen aus einer geraden Mannankette, die in ziemlich
regelmäßigen Abständen abwechselnd mit einzelnen Galaktose- oder Mannoseeinheiten verzweigt ist. Das
Molekulargewicht von Guarangummi beträgt etwa 220000.
Die Erfindung betrifft nun einen schlammförmigen Sprengstoff auf der Basis von oxydierenden, anorganischen
Salzen, insbesondere Calciumnitrat, Brennstoffen, Wasser und einem quer vernetzbaren Verdickungsmittel,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verdickungsmittel ein Guarangummiderivat ist,
welches aus einem bis zu einem verhältnismäßig niedrigen Molekulargewicht abgebauten Guarangummi
besteht; das Molekulargewicht des Guarangummiderivats soll in der Größenordnung von
50000 bis 150000, vorzugsweise bei etwa 115000,
liegen.
Aus der USA.-Patentschrift 3 475 238 ist ein Herstellungsverfahren
von schlammförmigen Spreng-S stolen bekannt, nach dem zunächst die flüssige Phase
mit einem Geliermittel und anschließend mit Säure versetzt wird, um die Vernetzung des Geliermittels
zu verhindern; in die so präparierte flüssige Phase werden anschließend die Feststoffe eingetragen. Als
ίο Geliermittel wird hierbei unter anderem auch Guarangummi
erwähnt Das Molekulargewicht des dort verwendeten Guarangummis entspricht offenbar dem
Molekulargewicht des natürlichen Präparates.
sind Sprengstoffmischungen beschrieben, die ein nicht vernetztes Verdickungsmittel enthalten, das aus einem
unter Einwirkung von Mikroorganismen hergestellten Polymerisat bestehen soll. Von Guarangummi ist hier
nicht gesprochen.
ao Das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete
Guarangummiderivat wird durch Oxydation von Guarangummi hergestellt, wobei die Kettenlänge des
Guarangummimoleküls vermindert und sein Molekulargewicht verringert wird. Es wird angenommen,
as daß bei dem Oxydationsprozeß COOH- und/oder
CHO-Gruppen an solchen Punkten gebildet werden, an denen die Kette gespalten wird.
Von diesem Derivat können beträchtlich größere Mengen verwendet werden, ohne die Viskosität in
unerwünschter Weise zu erhöhen. Man kann z. B. die vierfache Menge des Derivats verwenden, um eine
Masse zu erhalten, die im Augenblick des Pumpens eine Viskosität aufweist, welche derjenigen einer
Masse vergleichbar ist, die mit Guarangummi angedickt isu Indessen ist die schließliche Vernetzung der
Masse gemäß der Erfindung derjenigen der letztgenannten wesentlich überlegen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Drei Guarangummiderivate gemäß der Erfindung
werden mit einem im Handel erhältlichen Guarangummi verglichen. Die drei Derivate wurden alle
durch chemische Oxydation von Guarangummi hergestellt.
wäßrigen Lösungen bei 37° C vorgenommen, und zwar mit Hilfe eines Membran-Osmometers. Die Resultate
waren folgende:
Masse | Durchschnittliches Molekulargewicht |
Guarangummi Guarangummiderivat (A) Guarangummiderivat (B) Guarangummiderivat (C) |
218300 114400 105 000 62400 |
Vergleich zwischen natürlichem Guarangummi und Guarangummiderivat (A)
Calciumnitrathaltige Oxydationslösungen, die aus 25 Teilen Ammonnitrat, 20 Teilen Calciumnitrat,
öS 3 Teilen Natriumnitrat und 3 Teilen Wasser bestanden,
wurden einerseits mit Guarangummi und andererseits mit Guarangummiderivat (A) angedickt. Es handelt
sich um ein handelsübliches Calciumnitrat, das
aus etwa 80"/· Calciumnitrat, etwa 15°/o Wasser in
Form von Kristallwasser und etwa 5% Ammoniumnitrat besteht
Von Guarangummiderivat (A) waren 0,4 Teile im Vergleich zu 0,1 Teil erforderlich, um eine Lösungsviskosität
zu erzielen, die der mit natürlichem Guarangummi erzielten Viskosität entsprach. Guarangummiderivat
(A) besitzt eine kürzere Hydratationszeit, nämlich etwa 30 Minuten, gegenüber etwa 2 Stunden
für Guarangummi. Die mit Guarangummiderivat angedickte Lösung war nicht klebrig und zeigte keine
durch Calciumionen verursachte Vernetzung. Im Gegensatz hierzu war die mit Guarangummi angedickte
Lösung klebrig und zeigte eine beträchtliche Calciumvernetzung.
Unter Verwendung der angedickten Oxydationsiösungen nach Beispiel 1 wurden zwei wäßrige Spreng- ao
Stoffmischungen hergestellt. Dabei wurden etwa 70 Teile jeder der beiden angedickten Oxydationslösungen verwendet, welche etwa 20 Teile trockenes
Ammoniumnitrat, 7,5 Teile Brennöl und etwa 0,15 Teile eines Vernetzungsmittels aus 3 Teilen as
Wasser und 1 Teil Na4Cr2O7 · 2 H2O enthielten.
Die entstehende Masse, die das Guarangummi enthielt, war nach etwa 18 Stunden noch breiig und
weich, während die mit dem Guarangummiderivat hergestellte Masse bedeutend fester war und etwa
viermal so wasserbeständig. Bei Anwesenheit eines gasbildenden Mittels, wie Natriumnitrit, in diesen
Mischungen wies die das Guarangummiderivat enthaltende Masse feinere und bedeutend zahlreichere
Blasen auf als die natürliches Guarangummi enthaltende.
Ein Sprengstoff folgender Zusammensetzung wurde auf sein Detonationsvermögen geprüft:
Gewichtsprozent
Ammonnitrai 34,3
Ammonnitrai 34,3
Wasser 4,1
Na1S8O3 0,01
Brennöl 7,5
Konsistenz (etwa 12 Stunden nach
der Beschickung) hart und fest
der Beschickung) hart und fest
Dichte in g/ccm
(beim Beschicken) 1,10
(beim Beschicken) 1,10
In Kartonröhren von 45,7 cm Länge bei einem Durchmesser von 5,1 und 6,4 cm sowie
bei einer Länge von 61 cm und einem Durchmesser von 10,2 cm
bei 20° C und 5,1 cm 0 versagt
bei 20° C und 6,4 cm 0 detoniert
bei 5° C und 6,4 cm 0 detoniert
bei 5° C und 10,2 cm 0 detoniert
Sprengstoff gemäß der Erfindung Zusammensetzung in Gewichtsprozent
Wasser 11,7
Na2S2O, 0,2
Aluminium einer zum Malen geeigneten Feinheit
(Handelsname: Alcoa S-934) .... 3,5
(Handelsname: Alcoa S-934) .... 3,5
Vernetzungsmittel (1 Teil Wasser und 1 Teil Na4Cr1O7· 2H1O) 0,4
Die Masse kann verpackt und bei Sprengmaßaahmen, bei denen es sich um kleine Durchmesser
handelt, verwendet werden, beispielsweise als Ersatz für Dynamit. Hierfür kann die Masse in rohrförmige
Polyäthylenbehälter verpackt werden, die Durch-
messer in der Größenordnung von etwa 2,22 bis etwa 5,1 cm aufweisen. Beide Enden eines solchen rohrförmigen
Behälters werden dann verschlossen und beispielsweise durch Klammern gesichert Die so verpackte
Explosivmischung kann dann an den Spreng-
ort verladen werden, der z.B. aus einem langen,horizontal
im Boden befindlichen Bohrloch besteht Dabei herrschen meist etwas erhöhte Temperaturen
in der Größenordnung von beispielsweise 30 bis 40° C. Die Masse gemäß der Erfindung bietet dabei einen
besonderen Vorteil, da sie selbst bei erhöhten Temperaturen fest bleibt. Im Gegensatz hierzu enthalten
Massen bekannter Zusammensetzung geringere Mengen von Guarangummi an Stelle des Guarangummiderivats,
was ihnen bei solchen erhöhten Tempentüren unterlegene Eigenschaften verleiht Solche
Massen werden schlaff oder weich, so daß sie schwierig zu laden sind.
Statt eines Chromationen enthaltenden Vernetzungsmittels können Titanionen, Ferrüonen, AIu-
miniumionen, Borationen u. dgl. verwendet werden. Im allgemeinen lassen sich günstige Eigenschaften
«inter Verwendung von etwa 1 Gewichtsprozent Guarangummiderivat erreichen.
Die Sprengstoffmischungen gemäß der Erfindung werden vorzugsweise, wie bekannt, durch Einverleiben
kleiner Gasbläschen bis zu einer Dichte begast, die geringer ist als die theoretische Maxiiaaldichte,
um hierdurch die Empfindlichkeit der Masse zu erhöhen. Dabei kann man eine Dichte von etwa
1,0 g/ccm oder weniger, bis etwa 1,3 g/ccm, vorzugsweise
etwa 1,2 g/ccm, erzielen.
Die Sprengstoffmischungen gemäß der Erfindung bleiben stabil und können daher selbst dann noch
zur Detonation gebracht werden, wenn sie auf Wasser
im Bohrloch treffen und/oder wenn sie im Bohrloch mehrere Tage bereits gelagert haben.
Die Massen können auch in Plastikbeute! oder Kartonröhren abgepackt und daraufhin in senkrechten
oder waagerechten Bohrlöchern oder an jeder anderen gewünschten Stelle zur Detonation gebracht
werden.
Claims (3)
1. Schlammförmiger Sprengstoff auf der Basis von oxydierenden anorganischen Salzen, insbesondere
Calciumnitrat, Brennstoffen, Wasser und einem quer vernetzbaren Verdickungsmittel, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verdikkungsmittel ein Guarangummiderivat ist, welches
aus einem bis zu einem verhältnismäßig niedrigen Molekulargewicht abgebauten Guarangummi besteht.
2. Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des
Guarangummiderivats in der Größenordnung von 50 000 bis 150000, vorzugsweise bei etwa
115 000, liegt.
3. Sprengstoffmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie bis zu einer Dichte begast ist, die unterhalb der maximalen Dichte liegt.
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