DE2825567B1

DE2825567B1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffgemischen

Info

Publication number: DE2825567B1
Application number: DE2825567A
Authority: DE
Inventors: Emil-Richard Dr Erbach; Max Dr Kluensch; Gerhard Lindner; Paul Dr Lingens
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1978-06-10
Filing date: 1978-06-10
Publication date: 1979-11-15
Also published as: RO78648A; PL215975A1; NO791923L; US4275967A; IT1162326B; BE876862A; CS212322B2; DD144166A5; GB2026463B; FR2428015A1; GB2026463A; ZA792836B; IT7949356A0; SE7904971L; ES481420A1; PL116423B1

Description

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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffmischungen in Doppel-Schneckenmischern. Das Verfahren ermöglicht es, die dosierten Feststoff- und Flüssigkeitskomponenten in wählbar aufeinanderfolgenden Förder- und Mischzonen des Mischers mit unterschiedlicher Misch- bzw. Knetintensität und Temperatur untereinander homogen zu vermischen.

Bis zum heutigen Zeitpunkt ist es in der Sprengstoffindustrie vorwiegend üblich, zu mischende oder zu knetende Bestandteile in chargenweise arbeitenden Anlagen zu einer möglichst homogenen Substanz zu verarbeiten. Diese Anlagen bilden verhältnismäßig große Einheiten mit Ansätzen von ca. 200 bis kg/Charge.

Die Vermischung und Knetung in den eigentlichen Misch- und Knetapparaten geschieht mittels mechanischen Gliedern, die ausschließlich auf dem Mischflügeloder Bandschneckenprinzip arbeiten. Abgesehen von den schweren Auswirkungen bei Unfällen, die auf die großen Ansatzmengen zurückzuführen sind, haben diese Misch- und Knetapparate einen entscheidenden Nachteil. Die erwähnten Konstruktionsprinzipien haben immer eine für einen bestimmten Zweck vorher festgelegte Geometrie der mechanischen Glieder zur Folge, die sich nicht mehr verändern läßt. Dies bedeutet, daß für verschiedene Sprengstoffe auch verschiedene Misch- und Knetapparate eingesetzt werden müssen.

Weiterhin bereitet es Schwierigkeiten, in Chargenapparaten eine Mischung hoher Homogenität zu erzeugen. Es besteht deshalb in der Praxis die Gefahr, daß Nesterbildungen von nicht gemischten Komponenten auftreten.

Es sind deshalb auch schon Herstellungsverfahren oder Apparaturen zur kontinuierlichen Herstellung für Sprengstoffmischungen mit Schneckenmischern beschrieben worden (vgl. US-PS 39 97147, DE-OS

25 10 022 und DE-OS 25 15 492).

Diese bekannten Verfahren haben insofern Gemeinsamkeiten, daß sie den eigentlichen Misch- und Knetprozeß in einem Doppel-Schneckenmischer durchführen, der lediglich nach dem Paddelschneckenmischerprinzip arbeitet. Paddelschneckenmischer in Doppelschneckenanordnung bestehen entweder aus einem durchgehenden Schneckenband oder schneckenförmig angeordneten Paddeln.

Diese Ausführungsarten von Schneckenmischern haben entscheidende Nachteile. Das Verweilzeitspektrum (Verweilzeitverhalten) der Maschinentypen ist sehr schmal und läßt sich nur durch Änderung der Drehzahl beeinflussen. Diese darf jedoch aus Sicherheitsgründen nicht zu hoch gewählt werden. Eine Änderung der Verweilzeit ist daher durch einfache Maßnahme nicht möglich. Der Einbau von sogenannten Staukörpern oder die Verwendung von progressiv geschnittenen Schnecken verbessert den Mischeffekt nur geringfügig. Auf der relativ kurzen Durchlaufstrekke ist es schwierig, eine Mischung hoher Homogenität herzustellen, besonders wenn für bestimmte Sprengstoffmischungen eine Gelatinierung und Vernetzung erwünscht ist.

Die zu verarbeitenden Komponenten erfahren also über die ganze Maschinenlänge stets eine annähernd gleichbleibende Belastung aufgrund der nahezu konstanten Schergefälle und somit der wenig veränderbaren Scherkräfte. Wenn diese Scherkräfte zusätzlich noch sehr groß sind, um mit verhältnismäßig kurzen Maschinenlängen einen ausreichenden Mischeffekt zu erreichen, dann steigt das Sicherheitsrisiko in ungewünschtem Maß und es können bereits gebildete Gel-Strukturen in der Mischung wieder zerrissen werden.

Das bereits erwähnte kurze Verweilzeitspektrum üblicher Schneckenmischer hat weiterhin den Nachteil, daß Dosierungsschwankungen einzelner Komponenten nur geringfügig ausgeglichen werden können, wodurch Inhomogenitäten entstehen können.

Weiterhin bekannt ist ein Verfahren aus der DE-OS

26 43 189, wonach verschiedene pyrotechnische Zusammensetzung kontinuierlich herzustellen sind. Hierbei werden verschiedene Schraubelemente und Knetelemente verwendet, die speziell zur Herstellung einer bestimmten Zusammensetzung einer pyrotechnischen Mischung entwickelt sind, wobei als Knetelemente grundsätzlich in der Anfertigung sehr teure Exzenterscheiben eingesetzt werden. Das Zurückhalten der gekneteten Zusammensetzung geschieht nach dieser DE-OS durch Schraubelemente mit entgegengesetztem Gang (Steigung gegen die Strömungsrichtung). Der Schneckenaufbau nach der DE-OS 26 43 189 ermöglicht nicht eine wählbar einstellbare Reihenfolge und

Konfiguration der Förder- und Knetzonen und des Schergefälles, so daß das Verfahren nicht jeder Explosivstoffmischung angepaßt werden kann. Hinzu kommt, daß nach dieser DE-OS 26 43 189 die Bestandteile der Zusammensetzung immer vorerst in einem Schaufelkneter vorgemischt werden müssen. In der DE-AS 10 48 212 wird beschrieben, daß dosierte Mengen verschiedener Bestandteile an verschiedenen Stellen einer Einzugszone zugegeben werden können. Das Schneckengehäuse besteht dort aus einem einzigen kompakten Stück (Schneckenrohr), welches an bestimmten Stellen Durchbrüche hat, auf denen die Einfüllstutzen angebracht sind. Diese Anordnung ist immer speziell für die Herstellung einer besonderen Mischung notwendig und nicht universell verwendbar oder austauschbar.

Es bestand deshalb die Aufgabe, bei einer kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffgemischen in Schneckenmischern die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und den Mischprozeß so führen zu können, daß er für Explosivstoffgemische unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden kann und man Gemische einer hohen Homogenität erhält. Weiterhin muß selbstverständlich der Prozeß so geführt werden können, daß das Sicherheitsrisiko möglichst gering ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die dosierten Komponenten kontinuierlich in einem Schneckenmischer, der wählbar aufeinanderfolgende Förder- und Knetzonen unterschiedlich einstellbarer Misch- bzw. Knetintensität und Temperatur hat, miteinander homogen vermischt werden.

Das neue Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffen ist geeignet, dosierte Mengen der Komponenten des Explosivstoffes über Einfüllöffnungen in die unterhalb der Einfüllöffnungen mit Schnekkenelementen versehenen Einzugszonen zu bringen und von dort über Knetzonen, die von Förderzonen mit Schneckenelementen unterbrochen sind, zum Austragsende weiterzubefördern, und ist gekennzeichnet dadurch, daß die Förder- und Knetzonen in der Reihenfolge und Konfiguration wählbar einstellbar sind und weiterhin so eingestellt sind, daß in diesen Zonen ein Schergefälle zwischen 20/sec und 1000/sec vorliegt und der maximale Druck im Massenstrom 100 bar nicht überschreitet

Der kontinuierlich arbeitende Schneckenmischer besteht aus zwei oder mehreren Gehäusesegmenten, die im Inneren die jeweiligen Förder- und Knetzonen enthalten. Sie sind stets mit dem folgenden Gehäuse durch Flansche verbunden.

Das wichtigste Merkmal des vorliegenden Misch- und Knetprozesses ist abweichend von den bisher in der Sprengstoffherstellung verwendeten Mischschnecken gleichbleibender oder progressiver Steigung, die aufeinanderfolgende Anwendung von Schnecken- und Knetelementen verschiedener Steigung, Länge und Anzahl mit wählbarer Konfiguration nach einem Baukastenprinzip. Es ist zweckmäßig, in der Einzugszone der Stoffkomponenten FörderscLneckenelemente mit nur geringer Knetwirkung anzuordnen, die die Komponenten einer Knetzone zuführen. Wenn der Schneckenmischer mehrere hintereinanderliegende Einfüllöffnungen enthält, können auf diese Weise mehrere solcher Einzugszonen mit darauffolgender Knetzone angeordnet sein. Die Knetzone nach der letzten Einfüllzone ist in vorteilhafter Weise durch eine oder mehrere Förderzonen mit Förderschneckenelementen unterbrochen.

Diese Anordnung ermöglicht es, daß das zu mischende und zu knetende Material keinen Rückstau erleidet und kontinuierlich in Richtung des Austragungsendes der Maschine befördert wird.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform drehen sich in den Förder- und Knetzonen gleichsinnig zwei parallel nebeneinanderliegende Schneckenwellen in im Innern achtförmig ausgearbeiteten Gehäusesegmenten. Eine gegensinnige Drehung ist jedoch auch bei entsprechender Formgebung der Knet- und Förderelemente möglich.

Diese Schneckenwellen haben Keilnuten, auf die die einzelnen, mit entsprechenden Federn versehenen, Schnecken- und Knetelemente aufgesteckt werden, wodurch diese gleichzeitig gegen Verdrehung gesichert sind. Die Elemente werden durch Verschraubungen in der vorderen Stirnfläche der Schneckenwelle axial vorgespannt, so daß zwischen den einzelnen Elementen keine meßbaren Spalten entstehen. Die Schnecken- und Knetelemente streifen sich gegenseitig und das Gehäuse längs einer Raumkurve mit engem, jedoch wählbarem Spiel ab, wodurch weitgehend eine Selbstreinigung erreicht wird und Toträume vermieden werden.

Sowohl die Schneckenelemente als auch die Knetelemente lassen sich variieren. Die einzelnen, auf die Wellen aufsteckbaren Schneckenelemente lassen sich z. B. hinsichtlich Steigung, Steigungsrichtung und Länge variieren, während die Knetscheibenelemente hinsichtlich ihres Versatzes und ihrer Länge entsprechend dem zu mischenden Gut variiert werden können.

Die Sprengstoffkomponenten werden zwangsläufig entlang der Gehäusewandung in einer achtförmigen Bahn bewegt. Hierbei haben die jeweils zwischen den Knetelementen sitzenden Schneckenelemente vorwiegend eine Förderaufgabe, indem sie den Stoff der folgenden Knetzone zuführen. Die Knetelemente können als Einzelelemente oder in Blockform eingebaut werden. Die bevorzugte Form ist die Blockform.

F i g. 1 zeigt einen Knetblock in Aufsicht, bestehend aus sechs an sich bekannten Knetscheibenelementen E mit Linksversatz V und der Länge /. Das Spiegelbild hierzu ergibt einen Knetblock mit Rechtsversatz. Knetblöcke mit Rechtsversatz haben eine schonendere Knetwirkung als solche mit Linksversatz, die den Stoff wesentlich intensiver kneten, dazu noch einen Rückstaueffekt haben, wodurch die Verweilzeit des Stoffes in der Maschine beeinflußt werden kann.

F i j*. 2 zeigt ein Förderschneckenelement bestimmter Steigung S, Steigungswinkel « und Länge /. Diese drei geometrischen Größen sind variabel.

Aufgrund der Möglichkeit der Variierbarkeit der räumlichen Anordnung der Elemente, ihrer Anzahl, der Steigungsrichtung und dem Versatzwinkel kann die gewünschte Knetintensität sowie die Verweildauer des Stoffes in der Maschine innerhalb gewisser Grenzen genau eingestellt werden. Die mittleren Verweilzeiten lassen sich, je nach Explosivstoff typ, Schneckenkonfiguration, Drehzahl und Maschinengröße zwischen 20 und 600 see variieren. Da weiterhin durch Drehzahlregelung des Antriebes die Umfangsgeschwindigkeit beeinflußbar ist, ergibt sich die Möglichkeit, im Zusammenhang mit dem wählbaren Spalt zwischen Schnecken- bzw. Knetelement und der inneren Gehäusewand, das auftretende Schergefälle zu ermitteln. Dieses soll erfindungsgemäß zwischen 20/s und 1500/s, vorzugsweise zwischen 100/s und 800/s liegen.

Innerhalb der genannten Bereiche für Schergefälle und Druck läßt sich durch die Variation der Schnecken-

und Knetelement-Kenndaten das Verfahren somit jedem einzelnen Fall anpassen und es ist weiterhin aufgrund seiner vorherberechenbaren Festlegung auch so weit wie möglich sicher gemacht.

Die auftretenden Drücke, im Massestrom gemessen, und zwar im Bereich der intensivsten Beanspruchung, sollen 100 bar nicht übersteigen. Als besonders vorteilhaft erweist sich erfindungsgemäß der Druckbereich zwischen 1 und 25 bar.

Bei der Herstellung von Explosivstoffgemischen unter Verwendung von flüssigen Salpetersäureestern in Misch- und Knetmaschinen jeder Art, ist zu vermeiden, daß diese in die Spalten zwischen Elementen und Gehäuse eindringen können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Schnecken- und Knetelemente, nach Ermittlung der für die jeweilige Sprengstoffmischung günstigsten Konfiguration untereinander verklebt werden, so daß Spaltfreiheit besteht. Das gleiche geschieht mit den einzelnen Gehäusesegmenten. Hierbei ist darauf zu achten, daß der verwendete Kleber sprengstoffverträglich und in den flüssigen Komponenten der Sprengstoffmischung unlöslich ist.

Die einzelnen Förder- und Knetzonen sind vorzugsweise jeweils durch einzelne Gehäuse umgeben, wobei ein Gehäuse auch über mehrere Zonen sich ausstrecken oder nur Teilbereiche einzelner Zonen umfassen kann.

Diese Segmentgehäuse können weiterhin mit einem Doppelmantel umgeben sein, so daß jedes Gehäuse einzeln gekühlt oder beheizt werden kann. In dieser wählbaren und damit auf der ganzen Maschinenlänge unterschiedlichen Temperaturführung liegt erfindungsgemäß ein weiterer großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Schneckenmischern zur Herstellung von Explosivstoffgemischen. Hierdurch wird es im Zusammenhang mit dem Misch- und Knetsystem in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht, z. B. Feststoffe in einer Flüssigkeit zu lösen oder auch ein Gel herzustellen.

Die Gehäusesegmente haben zwischen den Flanschen Öffnungen, auf denen Dosiervorrichtungen angeordnet werden können. Diese Variationsmöglichkeit hat den Vorzug, daß die Komponenten exakt an den Stellen dem Misch- und Knetprozeß zugeführt werden, wo es je nach Sprengstoffmischung am sinnvollsten ist. So wird z. B. vermieden, daß Komponenten unnütz den ganzen Mischer durchlaufen müssen und hierbei unerwünschten mechanischen oder thermischen Belastungen ausgesetzt werden.

In den einzelnen Gehäusen können weiterhin Gewindebohrungen, z. B. in den Flanschen, zum Einschrauben von Meßfühlern für Temperaturen und Drücke angebracht werden. Die von diesen Geräten erhaltenen Meßwerte können fernübertragen werden zu dem Leitstand der Anlage und sind dort digital oder analog ablesbar oder können durch Linien- oder Punktschreiber festgehalten werden. Die einzuhaltenden Arbeitswerte können durch Grenzwerte abgesichert werden, so daß bei Erreichung dieser Grenzwerte akustische oder optische Signale ausgelöst werden und die gesamte Anlage abgeschaltet wird.

Die Gewindebohrungen können gleichfalls dazu benutzt werden, Rohrleitungsverschraubungen anzuschließen. Hierdurch ist es möglich, in jedes wählbare Gehäuse und damit gezielt genau in die erforderliche Misch- und Knetzone Luft oder Inertgas einzublasen, wodurch z. B. die Dichte einer Sprengstoffmischung beeinflußt werden kann. Die Luft bzw. das Inertgas wird hierzu entweder einer stationären Versorgungseinheit oder einem Netz entnommen und kann in üblicher Weise durch Druckminderventile mit Feineinstellung auf den erforderlichen Einblasdruck eingestellt werden. Ein weiterer Gewinn in sicherheitstechnischer Hinsicht ergibt sich erfindungsgemäß durch die verschiedenen Werkstoffpaarungen. So können beispielsweise Gehäuse aus nichtrostendem Stahl und Elemente aus Spezialbronzen hergestellt werden. Gleichfalls mit Erfolg wurden Förder- und Knetelemente aus £unststoffen, wie z. B. Polyamiden mit und ohne Glasfase "verstärkung, eingesetzt. Die Herstellung der Gehäus^segmente aus Kunststoffen, gleichfalls mit oder ohne Glasfaserverstärkung, ist erfindungsgemäß möglich, soweit die benötigten Temperaturen nicht in die Nähe des Erweichungspunktes des Kunststoffes kommen.

Die Dosierung der verschiedenen Feststoffkomponenten erfolgt mit kontinuierlich arbeitenden Wägesystemen, wie beispielsweise elektronisch geregelten Bandwaagen oder Differentialwaagen bekannter Bauart. Das Verfahren gestattet es, die Einzelkomponenten über einzelne Dosierungen dem Mischprozeß zuzuführen, als auch Vormischungen aus verschiedenen Komponenten herzustellen und diese dann zu dosieren. Welcher Dosierungsart der Vorzug gegeben wird, ist von der Art der Komponenten und der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens abhängig. Die Dosierung der Flüssigkeitskomponenten, soweit sie relativ ungefährlich sind, geschieht mittels Dosierpumpen, die beispielsweise nach dem Kolbenprinzip, dem Drehschieberkolbenprinzip oder als Membranpumpe arbeiten.

Gefährliche Flüssigkeiten, wie z. B. Salpetersäureester, werden vorzugsweise nach dem Prinzip der Niveaustandregelung mit Überlauf dosiert.

Die Dosieraggregate für Flüssigkeiten und Feststoffe können untereinander elektrisch verriegelt sein. Die elektrische Verriegelung ist so ausgelegt, daß bei Automatikbetrieb die Dosiergeräte nur arbeiten können, wenn die Misch- und Knetmaschine läuft. Bei Eintritt einer Störung an dieser Maschine bzw. einem der Dosiergeräte schaltet die Gesamtanlage automatisch ab. Damit ist ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleistet. Das Dosierprogramm kann so aufgebaut sein, daß ein Dosiergerät die Leitfunktion übernimmt. Das bedeutet, daß sich bei Abweichung des Istwertes vom eingestellten Sollwert dieses Gerätes alle anderen Dosiergeräte in Relation zu dieser Abweichung gleichfalls verändern. Hierdurch wird erreicht, daß die Sprengstoffmischung in ihrer Zusammensetzung im Rahmen der technisch erreichbaren Dosiergenauigkeit immer konstant bleibt. Die Reihenfolge der Aufgabe sowie die zeitlichen Abstände in der Anlaufphase sind programmiert und werden in diesem Fall von einem Rechner überwacht. Eine gleichfalls vorhandene Handsteuerung ermöglicht das Fahren der Anlage von Hand und damit das Ausprobieren einer Sprengstoffmischung oder die Beobachtung des Einflusses bei Änderung einzelner Parameter.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, die aus dem Schneckenmischer austretende Explosivstoffmischung direkt zu patronieren, indem die Maschine mit einer synchron laufenden Patroniervorrichtung gekuppelt wird. Die Patronierung kann erfolgen, indem der Explosivstoff z. B. entweder in Papierhüllen oder in Endlosschläuchen abgefüllt wird, die anschließend durch Klippen oder Abbinden zu Patronen gewünschter Länge verarbeitet werden.

Die Art der Patroniervorrichtung ist nicht Gegenstand der Erfindung, Verwendet werden können alle

dem Fachmann geläufigen Konstruktionen.

Die Patronierung kann auch erst zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommen werden, wenn es sinnvoll erscheint, den Explosivstoff durch Stehenlassen »nachziehen« zu lassen, d.h. zu warten, bis eventuell eine weitere Vernetzung eintritt. In diesem Fall wird die Explosivstoffmischung in Behälter abgefüllt, die später in die Patroniervorrichtung entleert werden. Die Sprengstoffmischung kann jedoch auch nach dem Austritt aus der Misch- und Knetmaschine in Container- ι ο oder Kunststoffsäcke abgefüllt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet bei der Herstellung verschiedener Explosivstoffmischungen aus festen und während des Mischens flüssigen Komponenten Anwendung. Das Verfahren ermöglicht daneben in vorteilhafter Weise Lösevorgänge, Gelatinier- oder Quellprozesse sowie chemische Vernetzungen in den für das Vermischen vorgesehenen Stoffdurchgang mit einzubeziehen.

Explosivstoffmischungen, für deren Herstellung das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, können z. B. sein:

1. Pulverförmige Sprengstoffe, d.h. Mischungen aus kristallinen Sauerstoffträgern und gegebenenfalls festen oder flüssigen Explosivstoffen mit brennbaren Komponenten sowie anderen Zusätzen, die

z. B. die Wasserfestigkeit verbessern, oder das Zusammenbacken bei Lagerung verhindern oder die Schlagwettersicherheit erhöhen.

2. Gelatinöse Sprengstoffe auf der Basis einer Gelatine aus flüssigen, explosiven Salpetersäureestern und Nitrocellulose, gegebenenfalls auch mit aromatischen Nitroverbindungen, gemischt mit kristallinen Sauerstoffträgern, festen oder flüssigen, brennbaren Komponenten sowie anderen Zusätzen, die z. B. eine kennzeichnende Färbung ergeben oder die Schlagwettersicherheit erhöhen.

3. Plastische Sprengstoffe wie Mischungen aus festen, hochbrisanten Sprengstoffen, z. B. Hexogen, Pentaerythrittetranitrat, mit einem Bindemittel.

4. Sprengschlämme, auch Slurries genannt, d.h. schlammförmige Mischungen aus einer flüssigen Phase — meist hochkonzentrierte wäßrige Lösungen von Ammoniumnitrat und anderen Alkali- oder Erdalkalinitraten, die mit Quellmitteln angedickt sind — mit weiteren, sauerstoffabgebenden Salzen, mit brennbaren Komponenten, wie z. B. Al-Pulver, Holzmehl, gegebenenfalls auch Explosivstoffen, wie Trinitrotoluol, Pentaerythrittetranitrat, Hexogen, sowie eventuell weiteren Zuschlägen zur Beeinflussung der Dichte oder der Verbesserung der Schlagwettersicherheit.

Die genannte Aufzählung stellt keine Abgrenzung dar.

Bei vielen Slurry-Sprengstoffen steht die Detonationsfähigkeit in engem Zusammenhang mit der Anwesenheit von inkorporierten Luftbläschen. Eine hinreichende Sensibilität ist dabei dann gegeben, wenn die Dichte der Mischung durch eingearbeitete Luftblasen auf etwa 1,0 bis 1,4 g/cm³, vorzugsweise 1,1 bis 1,3 g/cm³ vermindert ist. Im erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine derartige Einarbeitung von Luft und die davon abhängige Dichteminderung vorteilhaft durch die Einstellung eines geeigneten Füllgrades mittels Abstimmung von Schneckendrehzahl und Dosiermenge durchführen. Eine weitere Möglichkeit ist durch Zuführen von Druckluft an geeigneter Stelle der Mischung gegeben.

Beispiel 1

Herstellung eines schlammförmigen

Wettersprengstoffs (Wetter-Slurry)

(siehe hierzu F i g. 3)

Es wurden angesetzt:

Vormischung 1 (flüssige Phase)
1 760 g Ammoniumnitrat
4 427 g Methylammoniumnitrat
1 173 g Harnstoff

533 g Natriumperchlorat

533 g Wasser

Vormischung 2

1 333 g Natriumchlorid

133 g Hydroxipropylguar (Quellmittel)

Vormischung 3

12 981 g Ammoniumnitrat

2 667 g Natriumchlorid
267 g Natriumperchlorat
533 g Kaliumnitrat

267 g Kieselsäure

Vernetzer 4

5 g Kaliumdichromat
53 g Wasser

Im Rührwerkbehälter 1 wurde die Vormischung 1 (flüssige Phase) obiger Zusammensetzung hergestellt und homogenisiert, wobei die Temperatur auf 70⁰C gehalten wurde. Diese heiße flüssige Phase wurde durch die Dosierpumpe 1.1 in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eingespeist. Die Dosierpumpe war so eingestellt, daß pro Minute 422 g des Gemischs dem Mischer zugeführt wurden.

Die Komponenten der Vormischung 2 wurden im Chargenmischer 2 vorgemischt, welcher in dem Vorratsbehälter 2.1 entleert. Aus diesem wurde die Vormischung durch die Bandwaage 2.2 kontinuierlich abgezogen und ebenfalls in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eindosiert. Die Bandwaage war so eingestellt, daß pro Minute 73 g zudosiert wurden.

Die Gehäuse Gi bis GA des Doppelschneckenmischers 7 waren mit Heißwasser aus dem Heißwasserbereiter 6 auf 70° C aufgeheizt.

Die beiden Vormischungen 1 und 2 durchliefen die beheizten Förder- und Knetzonen, wie in Fig.4 dargestellt. Bei diesem Durchgang erfolgte die Gelatinierung der flüssigen Phase. In F i g. 4 bedeuten A die Förderzone, B die Knetzonen und Gl bis G 7 die Gehäuse um die einzelnen Zonen. Die Knetzonen Bi haben Linksversatz, während die Knetzonen B 2 Rechtsversatz haben.

Die Komponenten der Vormischung 3 wurden im Chargenmischer 3 vorgemischt und in den Vorratsbehälter 3.1 entleert. Aus diesem wurden sie durch die Bandwaage 3.2 kontinuierlich in einer Menge von 836 g/min abgezogen und durch die Einlaßöffnung des beheizten Gehäuses G 4 in den Doppelschneckenmischer 7 eindosiert.

Der Vernetzer aus dem Vorratsbehälter 4 wurde durch die Dosierpumpe 4.1 gleichfalls dem Gehäuse G 4 des Doppelschneckenmischers 7 zugeführt. Die Dosie-

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rung war so eingestellt, daß pro Minute 2,9 g dem Doppelschneckenmischer zugeführt wurden.

Die sich in dieser Einzugsstrecke befindliche Förderzone (siehe Fig.4) erstreckte sich bis zur Hälfte des Gehäuses G 5, wodurch eventuelle Rückstaueffekte der folgenden Knetzonen überwunden wurden. Im Anschluß an diese Förderzone folgten nun in den Gehäusen G 5 bis G 7 Förder- und Knetzonen unterschiedlicher Misch- und Knetintensität. Die Gehäuse G 5 bis G 7 waren mit Kaltwasser auf 15° C gekühlt.

In den Gehäusen GA bis Gl fand eine intensive Vermischung und Knetung der Feststoffe der Vormischung 3 mit der bereits gelatinierten flüssigen Phase statt. Zugleich wurde in diesen Zonen eine weitere Verfestigung der Gelatine durch den zugesetzten Vernetzer erreicht.

Bei 7.1 in F i g. 3 befindet sich eine Patroniervorrichtung. Auf das Patronierrohr wurde im vorliegenden Beispiel ein einseitig verschlossener, drei Meter langer Kunststoffschlauch von 30 mm Durchmesser aufgeschoben. Der Schlauch füllte sich kontinuierlich durch den austretenden Massestrom und wurde in bekannter Weise durch Abbindung zu Schlauchpatronen von 20 cm Länge verarbeitet.

Der Versuch wurde nach einer Laufzeit von 20 Minuten beendet. Die Durchsatzmenge im Doppelschneckenmischer betrug 80 kg/h. Sämtliche technischen Verfahrensdaten wurden im Bedienungsstand, der sich im erforderlichen Sicherheitsabstand vom Arbeitsraum in einem Schutzstand befand, auf der Meßwarte 8 der F i g. 3 überwacht. Dort waren ferner Monitoren zur Direktbeobachtung des Versuchsablaufs über TV-Kameras installiert. Im vorliegenden Beispiel wurden folgende Meßwerte registriert:

Motorleistung:

N = 1,8 kW (bei 13 kW installierter Leitung)
Drehzahl:

π = 120 min-¹
Schergefälle:

# = 3641/sec-¹
Drehmoment:

M₁ — 15 —16% vom zulässigen Maximalwert
Massedruck:

P = 1,5 bar vor der Patroniervorrichtung
Stofftemperatur:

T = 20° C (gemessen am Austritt)
Massestrom:

Vi = 25,620 kg/h

(flüssige Phase = Vormischung 1)
Massestrom:

V₂ = 6,880 kg/h (Vormischung 2)
Massestrom:

V₃ = 47,500 kg/h (Vormischung 3)

Die erhaltene Sprengstoffmischung hatte folgende Kenndaten:

Dichte: 1,1-1,2 g/cm³

Bleiblockausbauchung nach Trauzl: 240 ml/dag

Detonationsgeschwindigkeit:

V = 3400 m/s ohne Einschluß.

Alternativ zur beschriebenen Verfahrensweise sind folgende beispielhafte Varianten möglich.

1. Vorgabe einer vorgelatinierten flüssigen Phase
(Vormischung 1)

In diesem Fall entfällt die Gelatinierung im vorderen Maschinenteil Gehäuse Gl-GA und somit die Beheizung der Maschine. Da es sich nur noch um einen intensiven Misch- und Knetprozeß handelt, kann dieser mit einer gekürzten Maschine gefahren werden. Diese Alternative wurde gefahren mit den Förder- und

ίο Knetzonen der Gehäuse G 4 bis G 7 der F i g. 2, d. h. die Gehäuse Gi bis G 3 Hefen leer mit, die Eindosierung der flüssigen Phase und der Vormischung 3 geschah im Einlaufgehäuse GA.

2. Gleichzeitige Erzeugung und Gelatinierung
einer flüssigen Phase

Zu diesem Zweck war wieder der Doppelschneckenmischer 7 in voller Länge mit den Gehäusen G1 bis G 7 erforderlich. Die Stoffdosierung änderte sich insofern, daß in den Rührwerksbehälter 1 der F i g. 1 eine auf 7O⁰C temperierte Lösung aus Methylammoniumnitrat und Wasser vorgelegt und mittels der Dosierpumpe 1.1 dem Gehäuse Gl des Doppelschneckenmischers 7 zugeführt wurde. Die Komponenten der Vormischung 1 gemeinsam mit denen der Vormischung 2 im Chargenmischer 2 vorgemischt und über den Vorratsbehälter 2.1 und die Bandwaage 2.2 gleichfalls in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eindosiert.
Im übrigen verlief der Prozeß wie im Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 2

Herstellung eines pulverförmigen Sprengstoffes
(siehe hierzu F i g. 3 und 4)

Es wurden zwei Vormischungen mit folgenden Mengen angesetzt:

Vormischung 1

4 667 g Trinitrotoluol

667 g techn. Isomerengemisch von Dinitrotoluol/Dinitroxylol

Vormischung 2

27 217 g Ammoniumnitrat
667 g Holzmehl
50 g Tonerdehydrat
50 g Eisenoxidrot.

Das Verfahren verlief im Prinzip wie in Fig.3

dargestellt mit folgenden Änderungen: Die Mischer 3 und 4 sowie die entsprechenden Dosier- und Einfüllvorrichtungen entfielen. Die Dosierpumpe 1.1 war in diesem Fall eine Schlauchdosierpumpe.

Im Rührwerksbehälter 1 wurde die Vormischung 1 durch Erwärmung auf 8O⁰C verflüssigt und durch die Pumpe 1.1 in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eindosiert. Die Menge wurde so eingestellt, daß pro Minute 267 g eindosiert wurden.
Die Komponenten der Vormischung 2 wurden im Chargenmischer 2 vorgemischt, in den Vorratsbehälter 2.1 entleert und aus diesem durch die Bandwaage 2.2 kontinuierlich in einer Menge von 1400 g/min abgezogen und gleichfalls in das Gehäuse G1 eingespeist.
Die Gehäuse Gl und G 2 sind gleichfalls auf 8O⁰C aufgeheizt. Beim Durchgang durch die Förder- und Knetzonen dieser Gehäuse wurden die Feststoffe der Vormischung 2 nun mit den verflüssigten Komponenten der Vormischung 1 intensiv vermischt. In den nachfol-

genden gekühlten Gehäusen G 5 bis G 7 des Doppelschneckenmischers 7 erfolgte eine weitere intensive Mischung und Knetung, so daß am Maschinenende eine Sprengstoffmischung von pulverförmiger Beschaffenheit austrat Nach 20 Minuten Laufzeit wurde der Versuch beendet.

Die erhaltene Sprengstoffmischung hatte folgende Kenndaten:

Dichte: 0,95 g/cm³

Bleiblockausbauchung nach Trauzl: 380 ml/dag

Detonationsgeschwindigkeit:

V_x = 4000 m/s mit Einschluß

V₂ = 2500 m/s ohne Einschluß.

Die Durchsatzmenge im Doppelschneckenmischer betrug Q= 100 kg/h. Die technischen Verfahrensdaten wurden wie folgt ermittelt:

Motorleistung:

N = 3 kW (bei 13 kW installierter Leistung) Drehzahl:

η = 100 min-¹ Schergefälle:

# = 303Vsec Drehmoment:

Mt = 50% vom zulässigen Maximalwert Massedruck:

P = 2 bar im Gehäuse 7 gemessen Massestrom:

Vi = 16 kg h Massestrom:

V₂ = 84 kg/h

Stofftemperatur:

T = 22° C (gemessen am Stoffaustritt).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffgemischen durch Vermischen ihrer Komponenten in Schneckenmischern mit einer oder mehreren Einfüllöffnungen, wobei dosierte Mengen der Komponenten des Gemisches in die unterhalb der Einfüllöffnung befindlichen, mit Schneckenelementen versehenen Einzugszonen eingebracht und von dort über Knetzonen, die von Förderzonen mit Schneckenelementen unterbrochen sind, zum Austragsende weiterbefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß Förder- und Knetzonen in der Reihenfolge und Konfiguration wählbar einstell- '5 bar sind und weiterhin so eingestellt sind, daß in diesen Zonen ein Schergefälle zwischen 20/sec und 1500/sec vorliegt und der maximale Druck im Massestrom 100 bar nicht überschreitet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Misch-Knetvorganges in den Förder- und Knetzonen mit einem Schergefälle von 100/sec bis 800/sec gearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Explosivstoffgemisch Förder- und Knetzonen durchlaufen werden, in denen sich zwei parallel nebeneinanderliegende, mit festsitzend aufgesteckten Schnecken- bzw. Knetelementen versehene Schnecken- bzw. Knetwellen in einem Gehäuse mit achtförmigem Querschnitt drehen.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivstoffgemisch während des Durchlaufens durch die Förderund Knetzonen in einzelnen oder allen Zonen erwärmt wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivstoffgemisch während des Durchlaufens durch die Förderund Knetzonen in einzelnen oder allen Zonen gekühlt wird.