DE60128128T2

DE60128128T2 - Metall und metalloxyd enthaltendes granulat und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE60128128T2
Application number: DE60128128T
Authority: DE
Inventors: Denis Gordon Verity
Original assignee: SMG TECHNOLOGIES AFRICA Pty LT; SMG TECHNOLOGIES AFRICA Pty Ltd
Current assignee: SMG TECHNOLOGIES AFRICA Pty LT; SMG TECHNOLOGIES AFRICA Pty Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: DE60128128D1; AU2002210792B2; ES2291360T3; AU1079202A; EP1335889B1; CA2429014A1; US7985310B2; US7806999B2; WO2002034696A2; EP1335889A2; US20030051786A1; CA2429014C; WO2002034696A3; US20100218861A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten, die eine homogene Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver enthalten, und homogene Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver, die Granalien enthalten.
Metall- und Metalloxidflitter und Pulver und Mischungen aus Metallpulvern, wie beispielsweise im Südafrikanischen Patent Nr. 96/3387 beschrieben, werden als Sensitizer oder Energizer in Sprengstoffzusammensetzungen verwendet. Ein Problem bei diesen Metallpulvern ist, dass, wenn sie transportiert werden, das Pulver am Boden des Transportbehälters komprimiert wird, wodurch ein Ausleeren des Pulvers aus dem Behälter erschwert wird.
Dies ist insbesondere beschwerlich wenn Metallpulver von einem Zufuhrbehälter von einem Lastkraftwagen in situ über eine Einzugsschnecke in eine Sprengstoffzusammensetzung gemischt wird. Komprimiertes Pulver am Boden des Zufuhrbehälters führt zu einer Agglomeration und einer Blockierung des Arbeitsprozesses, die Metalloxide werden getrennt und eine falsche Menge an Pulver, oder einer Metallpulverzusammensetzung wird der Zusammensetzung beigefügt. Dies führt zu einer durchwegs uneinheitlichen Mischung im Volumen der Sprengstoffzusammensetzung, wodurch die Sprengstoffzusammensetzung weniger effektiv ist.
Im U.S.-Patent Nr. 4,256,521 wird ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumpulver= Granalien mit Hilfe eines synthetischen Harzes als Bindemittel beschrieben, wobei die Granalien einen hohen Anteil an Körnern mit einer Größe von weniger als 80 Mikron aufweisen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen von Granalien, die aus einem Metall oder einer Metalloxidzusammensetzung hergestellt werden und (insbesondere) als Sensitizer und/oder als Engergizer in Sprengstoffzusammensetzungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft poröse Granalien, die aus einer homogenen Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver und einem Bindemittel bestehen, wobei die Granalien eine Porosität von 40% bis 60% aufweisen.
Die Metallflitter weisen typischerweise eine Größe von weniger als 0,35 mm, üblicherweise von 0,05 bis 0,35 mm auf und die Teilchen aus Metall und Metalloxid-Pulver weisen eine Größe von weniger als 10 Mikron auf.
Typischerweise enthalten die porösen Granalien mehr als 10 Gew.-% an Metalloxid.
Die porösen Granalien können bis zu 90 Gew.-% Metalloxid enthalten.
Die Metallflitter und/oder das Metallpulver und das Metalloxid-Pulver können Al oder eine Al-Legierung wie beispielsweise Al/Mg, und Al₂O₃ oder andere Metalloxide wie beispielsweise Fe₂O₃, MnO₃ oder MgO₂, vorzugsweise Fe₂O₃ aufweisen.
Vorteilhaft liegt das Fe₂O₃ und Al in einem Verhältnis von höchstens 3:1, bezogen auf die Masse, vor.
Die Metallflitter und/oder das Metallpulver und das Metalloxid-Pulver werden vorzugsweise aus Abfall, typischerweise aus Aluminiumkrätze und Eisenoxid-Feinteilchen.
Poröse Granalien zur Verwendung in Sprengstoffzusammensetzungen weisen üblicherweise eine Rieselschüttdichte von 0,40 bis 1,8 g/cm³, vorzugsweise von ca. 1,0 bis 1,5 g/cm³, am bevorzugtesten ca. 0,9 g/cm³ und weisen eine Porösität von 40% bis 60% auf. Die Granalien können eine Größe von 300 bis 6.000 Mikron aufweisen, typischerweise von 30 bis 900 Mikron aufweisen.
Das Bindemittel kann ausgewählt werden aus Polymeren, Polyalkylenkarbonaten, Harze etc. Ein typisches Bindemittel ist eine auf Stärke basierende wässrige Bindemittelzusammensetzung. Üblicherweise übersteigt die Menge an Bindemittel nicht 10%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Ein anderes bevorzugtes Bindemittel ist Natriumsilicat.
Die porösen Granalien können auch Flussmittelzusammensetzungen wie beispielsweise Metallsalze, Harze wie beispielsweise Guargummi, Schellack oder Ladotol und andere Stearine enthalten, um die Granalien wasserfest und zerfallsresistent zu machen und Sensitizer wie beispielsweise geschäumtes Polystyren, Mikroballone und Glas enthält, um die Dichte der porösen Granalien zu modifizieren.
Gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung ist das Bereitstellen einer Sprengstoffzusammensetzung, die 2 bis 50 Gew.-% der vorstehend beschriebenen porösen Metall und Metalloxid-Granalien, 2 bis 7 Gew.-% eines Brennstoffs, üblicherweise eines organischen Brennstoffs, und 50 bis 95 Gew.-% Ammoniumnitrat enthält.
Im Falle einer trockenen ANFO-Sprengstoffzusammensetzung enthält die Sprengstoffzusammensetzung üblicherweise 50 bis 94 Gew.-% der Zusammensetzung poröse Ammoniumnitrat-Prills, 5 bis 6 Gew.-% der Zusammensetzung Brennöl und 5 bis 30 Gew.-% der vorstehend beschriebenen porösen Metall und Metalloxid-Granalien.
Im Falle einer Heavy-ANFO-Misch- oder dotierten Emulsions-Mischzusammensetzung enthält die Zusammensetzung üblicherweise 30 bis 90% emulgiertes Ammoniumnitrat, 20 bis 50% Ammoniumnitrat-Prills und 3 bis 13% der vorstehend beschriebenen porösen Metall und Metalloxid-Granalien.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Prozess zur Herstellung von porösen Granalien enthaltend eine homogene Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver, wobei das Verfahren die Schritte

1. des Bildens einer homogenen Mischung von fein gemahlenem Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver in einem Mischer, um eine homogene Mischung zu bilden,
2. der Zugabe der homogenen Mischung zusammen mit einem Bindemittel in einen Granulator, um poröse Granalien enthaltend eine homogene Mischung von fein gemahlenem Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver und mit einer Porosität von 40 bis 60% zu erhalten, und
3. des Trocknens der porösen Granalien

Vortheilhafterweise ist das Haftmittel, das ein organischer Brennstoff ist, Diesel oder Ölsäure und wird zur homogenen Mischung zugegeben, um eine eine gebundene homogene Mischung zu bilden und die gebundene homogene Mischung wird zusammen mit einem Bindemittel in den Granulator gegeben, um die porösen Granalien zu formen, die eine homogene Mischung aus fein gemahlenem Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver enthalten.
Die Metallflitter, das Metallpulver und das Metalloxid-Pulver können Al und Al₂O₃ und ein oder mehrere andere Metalloxide wie beispielsweise Fe₂O₃, MnO₃ oder MgO₂ einschließen.
Die Metallflitter und das Metallpulver und das Metalloxid-Pulver werden vorzugsweise aus Abfall, typischerweise aus Aluminiumkrätze und Eisenoxid-Feinteilchen erhalten.
Die Aluminiumkrätze wird zu Aluminiumflitter und Pulver und Metalloxid-Pulver weiterverarbeitet. Der Aluminiumgehalt der Mischung wird bestimmt und es wird genügend Eisenoxid beigemengt, sodass ein Verhältnis von Fe₂O₃ und Al in einem Verhältnis von höchstens 3:1 vorliegt.
Zusätze wie Mikroballone, Kohlenstaub und Magnesium können zur Mischung aus Schritt 1 zugegeben werden, um die Empfindlichkeit, Reaktivität und die Entzündungstemperatur einer Sprengstoffzusammensetzung, in welche die porösen Granalien beigegeben werden, zu modifizieren.
Vorteilhafterweise werden die getrockneten Granalien aufgetrennt und entsprechend ihrer Größe nach Schritt 3 klassifiziert.
Die getrockneten, porösen Granalien können mit einer wasserfesten Substanz überzogen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nun exemplarisch genauer beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung verwiesen wird, die ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Metall und Metalloxid-Pulver und Flitter, die erfindungsgemäß verarbeitet werden können umfassen Metallflitter und Metallpulver, die in der Sprengstoffindustrie und auch in der Pyrometallurgie ("Hot-Topping" und Deoxidationsmittel), der Pyrotechnik, bei festen Brennstoffen und bei der Herstellung von Metallsalzen verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen porösen Granalien werden aus einer homogenen Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver hergestellt. Die porösen Granalien beinhalten ein Bindemittel, das das Pulver und die Flitter zusammenhält, wobei das Pulver in unmittelbarer Nähe der Flitter ist. Die porösen Granalien können ferner weitere Zusätze, wie beispielsweise Sensitizer beinhalten und können mit wasserfesten Substanzen überzogen sein.
Die Metallflitter und/oder das Metallpulver und Metalloxid-Pulver enthalten fein gemahlenes Aluminium oder eine Aluminiumlegierung wie beispielsweise Al/Mg. Das Metalloxid ist ausgewählt aus Al₂O₃, Fe₂O₃ und MnO₃, oder eine Mischung davon. Übliche Mischungen aus Metall und Metalloxid-Pulvern und/oder Flitter sind im südafrikanischen Patent Nr. 96/3387 beschrieben.
Es ist von äußerster Wichtigkeit, dass die Metallflitter in einer homogenen Mischung mit dem Metall und dem Metalloxid-Pulver vorliegen. Die homogene Mischung garantiert den engen Kontakt zwischen dem Metall und dem Metalloxid, das als Brennstoff fungiert wenn die porösen Granalien verwendet werden, beispielsweise als Sensitizer in Sprengstoffzusammensetzungen. Falls keine homogenen Mischungen vorliegen würden, würde das Metalloxid nicht-reaktive Taschen innerhalb der Granalie ausbilden, was einen negativen Einfluss auf die Verbrennung der porösen Granalien hätte.
Die Al-Flitter und das Al₂O₃-Pulver werden durch Reste in Form von Krätzen, Abblätterungen, Schälungen und Schliffen aus Aluminium und aus aus primären und sekundären Schritten aus der Aluminiumproduktion, die oft für Deponien bestimmt sind, erhalten. Das Fe₂O₃-Pulver wird aus Eisenoxid-Feinteilchen erhalten, beispielsweise aus Verfahren, die nachfolgend an Erzaufbereitungsprozesse oder andere Prozesse anschließen. Die anderen Metalloxide (MnO₃ und MgO₂) können auch aus Abfall erhalten werden.
Bezugnehmend auf die Zeichnung wird die Aluminiumkrätze 10 erfindungsgemäß in einer Luftstrom-Ballmühle 12 gemahlen, um Al-Flitter herzustellen, welche eine maximale Größe von 0,05 mm bis 0,35 mm und ein Feinpulver mit einer Partikelgröße von weniger als 10 Mikron aufweisen. Das Pulver besteht aus Al, Al₂O₃ und geringen Mengen an inerten Substanzen wie beispielsweise Silikaten und Metallsalzen. Die Luftextraktion in der Luftstrom-Ballmühle entfernt einen Teil des sehr fein gemahlenen Al₂O₃-Pulvers und der inerten Substanzen. Die Menge an Al und Al₂O₃ im Pulver und den derart hergestellten Flittern variiert von einer Quelle an Aluminiumkrätze zur anderen. Eine Mischung aus Pulver und Flitter, die derart hergestellt wurde, kann so wenig wie 10 Gew.-% und bis zu 98 Gew.-% an Aluminium enthalten, wobei der Restanteil hauptsächlich Al₂O₃ ist. Sofern die Mischung aus Pulver und Flitter, die derart hergestellt wurde, einen geringen Al-Gehalt aufweist, beispielsweise weniger als 25 Gew.-%, ist es erforderlich den Al-Gehalt durch zusätzliche Zugabe von Al-Flitter zu erhöhen. Die Flitter mit höherem Al-Anteil können aus Schälungen oder Schliffen aus der Aluminiumproduktion erhalten werden. Das derart hergestellte Metall und Metalloxid-Pulver und Flitter weisen einen Al-Gehalt von mehr als 25 Gew.-% auf und können als solches verwendet werden, oder können mit einem anderen Metalloxid-Pulver 14 gemischt werden, üblicherweise Fe₂O₃-Pulver, das aus Eisenoxid-Feinteilchen erhalten wurde, um eine Zusammensetzung aus Metall und Metalloxid-Pulver und Flitter zur Verfügung zu stellen, die in Sprengstoffzusammensetzungen verwendet werden kann. Idealerweise wird Fe₂O₃ zugegeben, um ein stöchiometrisches Verhältnis von Fe₂O₃ zu Al von 3:1 zu garantieren. Ein geringeres Verhältnis von Fe₂O₃ zu Al kann für Anwendungen geeignet sein, bei welchen zusätzliche Gasenergie in einer Sprengstoffzusammensetzung erforderlich ist.
Tabelle 1 unten zeigt den Gehalt an Al und Al₂O₃ in gemahlenen Al, das aus Aluminiumkrätze erhalten wird und Tabelle 2 unten zeigt Zusammensetzungen aus Metallflittern und Metalloxid-Pulver, das zu den erfindungsgemäßen porösen Granalien geformt wird. Die Zusammensetzung 1 enthält Al und Al₂O₃. Zusammensetzungen 2 bis 5 enthalten Al, Al₂O₃ und Fe₂O₃.
Tabelle 1
Tabelle 2
Die Metall und die Metalloxid-Pulver und die Flitter-Zusammensetzung besteht üblicherweise aus 10 bis 90 Gew.-% Al und 10 bis 90 Gew.-% Metalloxid.
Die vorstehend aufgeführten Zusammensetzungen aus Metallflitter und Pulver und Metalloxid-Pulver werden in größeren Mengen (d.h. 1 bis 10 Tonnen gleichzeitig) hergestellt. Um die Zusammensetzungen 2 bis 5 (d.h. die Zusammensetzungen, welche Al, Al₂O₃ und ein weiteres Metalloxid (Fe₂O₃) beinhalten) herzustellen werden größere Mengen des gemahlenen Al und der Al₂O₃-Flitter und -Pulver mit größeren Mengen an Fe₂O₃-Pulver gemischt. Unter diesen Umständen wird der Gehalt an Al im gemahlenen Al und den Al₂O₃-Flittern und -pulvern, das von Aluminiumkrätze abstammt, gemessen und die Menge an zugegebenem Fe₂O₃-Pulver wird entsprechend dem Prozentgehalt an Al im gemahlenen Al und der Al₂O₃-Flitter und -Pulver geändert. Tabelle 3 unten zeigt die Prozentanteile an Al in gemahlenem Al und der Al₂O₃-Flitter und -Pulver, welche der gesamten Tonnage der finalen Zusammensetzung aus gemahlenem Al und der Al₂O₃-Flitter und -Pulver und Fe₂O₃, in Abhängigkeit des darin enthaltenen Prozentanteils an Al.
Tabelle 3
Die vorstehend aufgeführten Zusammensetzungen werden anschließend in poröse Granalien, in einem Granulator mittels eines geeigneten Bindemittels, geformt. Es ist sehr wichtig, dass die Granalien eine homogene Mischung aus Flitter und Pulver enthalten, so dass das Metall in engem Kontakt mit dem Pulver ist, um so zu garantieren, dass das Metall bei Verwendung mit dem Metalloxid reagiert. Falls keine Homogenität vorhanden wäre, würden sich Pulveragglomerate bilden, was wiederum einen negativen Einfluss auf die Reaktion des Metalls mit dem Metalloxid hätte.
Vor der Granulierung wird die Zusammensetzung aus Metallflitter und Pulver und Metalloxidpulver in einem Rührer 16 (z.B. in einem Bandschneckenmischer oder einem Blattrührer, üblicherweise bei 30–100 Upm) vermischt, um eine homogene Mischung aus Metallflitter und Pulver und Metalloxid-Pulver zu bilden. Ein Haftmittel 18 (üblicherweise ein organischer Brennstoff wie beispielsweise Diesel oder Ölsäure) wird in den Mischer eingefüllt, um die Metallflitter und Pulver und Metalloxid-Pulver in einer homogen gemischten Mischung zu binden. Flussmittel wie beispielsweise Metallsalze können zu der Mischung zugegeben werden für pyrometallurgische Anwendungen. Andere Sensitizer wie beispielsweise geschäumtes Polystyren, Mikroballone, Glas etc. können der Mischung zugegeben werden, um die Empfindlichkeit einer Sprengstoffzusammensetzung, in der die porösen Granalien verwendet werden zu erhöhen und auch, um die Dichte der Granalien zu erhöhen.
Von dem Mischer 16 wird die homogene Mischung zu einem Granulator 20 übergeführt. Der Granulator 20 weist eine flüssigkeitsgekühlte Trommel aus rostfreiem Stahl auf, um zu garantieren, dass die Zusammensetzung während des Granulierungsprozesses kühl bleibt (Durch den Granulator erzeugte Reibehitze könnte zu einer exothermen Reaktion führen). Innerhalb der Trommel befindet sich eine Reihe von Mischblättern, die an einer zentralen Achse angebracht sind. Die Form und der Winkel der Mischblätter und die lineare Geschwindigkeit der Blätter werden so gewählt, dass die Größe und die Porösität der porösen Granalien bestimmt werden kann.
Ein Bediener beginnt den Granulierungsprozess durch kontinuierliches Einfüllen der gebundenen, gemischten Mischung in den Granulator 20, während dieser zur selben Zeit ein Bindemittel 22 in den Granulator 20 sprüht. Der Bediener wird die Größe und die Porösität der Granalien durch die Einfüllrate, bei der die homogene Mischung und das Bindemittel in den Granulator eingefüllt, wird und durch die Geschwindigkeit der Blätter einstellen. Um kleine Granalien mit einer hohen Porösität zu erhalten wir der Granulator bei einer Geschwindigkeit von 800–1000 Upm bedient. Der Bediener überwacht das Entstehen der Granalien im Granulator und das pneumatische Ventil an der Seite des Granulators wird regelmäßig geöffnet um die grünen Granalien aus dem Granulator zu entlassen.
Das Design des Granulators 20 erlaubt ebenfalls die Zugabe von Zusätzen während des Herstellungsverfahrens wie beispielsweise Dichtemodifikatoren, die geprillt werden sobald die Bindemittel der Zusammensetzung zugegeben wurden.
Zahlreiche Bindemittel können verwendet werden. Die wesentlichen Eigenschaften der Bindemittel für die Herstellung sind folgende:

1. Das Bindemittel muss sich einheitlich mit der Zusammensetzung mischen
2. Das Bindemittel muss ausreichend grüne Stärke aufweisen um ein Weiterverarbeiten zu ermöglichen
3. Das Bindemittel darf sich während der Weiterverarbeitung des Grünkörpers nicht zersetzen.
4. Das Bindemittel muss in den meisten Anwendungen vollständig verbrennen (in allen Atmosphären vorzugsweise minimale Aschenmengen hinterlassend)

Bindemittel wie beispielsweise Dextrin, Stärke, Polyalkylenkarbonate, Harze und viele andere können in der Agglomeration und der Herstellung von porösen, geprillten Granalien verwendet werden. Die Auswahl des Bindemittels wird durch den Endgebrauch des zu verwendenden Prills bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass wässriges Dextrin nützlich bei der Herstellung von Prills, die erfindungsgemäß in Sprengstoffzusammensetzungen verwendet werden, wobei sehr fein geteilte Metalle und Metall/Metalloxid-Pulver geprillt werden.
Natriumsilikat kann als Bindemittel in Sprengstoffen und pyrometallurgischen Anwendungen und Zementen mit hohem Aluminiumanteil verwendet werden, um die Prill-Intaktheit bei rauen Behandlungsbedingungen und, unter anderem, die Entzündung der Zusammensetzungen zu verlangsamen oder zu beschleunigen. Bestimmte Bindemittel haben die chemischen Eigenschaften die Reatktions-/Entzündungstemperatur zu modifizieren ohne Zusätze wie beispielsweise Metallsalze erforderlich zu machen. Diese sind auch wasser- und lösungsmittelfest und machen ein zusätzliches Beschichten der geprillten Produkte überflüssig.
Nach dem Granulations-/Prill-Prozess in dem Granulator 18 werden die grünen Granalien auf einen vibrierenden Siebturm 24 (wenn gewünscht), der dabei hilft das agglomerierte Produkt aufzutrennen, danach in einen Rotationstrockner befördert, und letztendlich wird ein letzter Infrarot-Trockenschritt 28 durchgeführt.
Die porösen Granalien können mit wasserfesten Substanzen wie beispielsweise Schellack oder ladotol hergestellt oder überzogen werden, um die Granalien für bestimmte Anwendungen wasserfest zu machen. Jedoch werden bei einigen Anwendungen, beispielsweise bei der Verwendung als Emulsionssprengstoffe, die Granalien nicht wasserfest gemacht, sodass die Granalien aufbrechen wenn sie in die Emulsionsmischung zugegeben werden.
Derartig hergestellte Granalien können in ihrer Größe von 30 Mikrometer bis 30 mm im Durchmesser variieren.
Die Partikelgröße der porösen Granalien für Sprengstoffzusammensetzungen kann von 300 μm bis 6,0 mm betragen, wobei die apparente Rieselschüttdichte (ASTMSTD) 0,4 bis 0,3 g/cm³ beträgt. Üblicherweise beträgt die Dichte für eine Mischung massiver Sprengstoffe (bulk explosives) ca. 0,92 g/cm³ und die Porosität der porösen Granalien 40% bis 60%. In einer bevorzugten Ausführungsform, werden die Metall- und Metalloxid-Granalien als „Sensitizer" oder „Energizer" in trockenen ANFO-Mischungen, schweren ANFO-Mischungen, dotierten Emulsions-Mischzusammensetzungen und verpackten Sprengstoffzusammensetzungen verwendet. Üblicherweise werden die Granalien in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-% (üblicherweise nicht mehr als 10 Gew.-%) bezogen auf die Sprengstoffzusammensetzung zugegeben, welche weitere 2 bis 5 Gew.-% Brennstoff, üblicherweise einen organischen Brennstoff wie beispielsweise Diesel, und weitere 30 bis 90 Gew.-% Ammoniumnitrat bezogen auf die Zusammensetzung umfasst. Die Sprengstoffzusammensetzungen enthalten im Normalfall ungefähr 85 bis 96% Ammoniumnitrat, wobei die Anwesenheit der erfindungsgemäßen, porösen Granalien die Reduktion des Ammoniumnitrats um bis zu 50% bezogen auf die Zusammensetzung ermöglicht.
In Tabelle 4 sind Beispiele gängiger ANFO-Mischungen und in Tabelle 5 Beispiele typischer schwerer ANFO-Mischungen veranschaulicht, die die erfindungsgemäßen, homogenen, porösen Granalien der Metallflitter und -pulver und erfindungsgemäßen Metalls exemplifizieren.
Die granulierten, porösen Metallpulver-Granalien, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, weisen viele Vorteile auf, beispielsweise:

1. Das Fließverhalten der Granalien ist dem des Pulvers stark überlegen und verhindert die Agglomeration und das Anhaften des Produkts im Zufuhrbehälter und erleichtert die Kalibrierung und die Zufuhr des Produkts, bei gleichzeitig geringerem Verschleiß der Pumpen und Einzugsschnecken.
2. Die Einbindung des Metallpulvers in Granalien führt zu einer geringeren Staubbelastung.
3. Eine Entmischung des Aluminiums, Aluminiumoxids und Eisenoxids in den Granalien findet nicht statt, d.h. die Metallkomponenten des Pulvers sind in den Granalien homogen verteilt.
4. Die Druckfestigkeit der Granalien kann entsprechend des Bedarfs variiert werden (vorzugsweise durch die Veränderung der Mengen und Art des Bindemittels).
5. Für partikuläre Anwendungen können die die partikuläre Granalien abgetrennt werden.
6. Es ist vorteilhaft, dass gewünschte Verbindungen oder Zusammensetzungen zum Pulver vor der Granulierung zugefügt werden können, um die Eigenschaften der Granalien zu verändern. Darüberhinaus können bestimmte Beimischungen vor der Granulierung hinzugefügt werden, um die Sauerstoffbilanz der Zusammensetzung zu modifizieren, welche den Energieertrag der Granalien beeinflusst.
7. Die Granalien reduzieren die Dichte der Zusammensetzung und ermöglichen eine bessere Verteilung des Sensitizers/Energizers in der Sprengstoffzusammensetzung. Darüberhinaus kann auch die Dichte der Granalien eingestellt werden, um die Dichte der Sprengstoffzusammensetzung zu variieren. Derartige Zusammensetzungen sind zudem stabiler und sicherer zu lagern, zu handhaben und zu transportieren.
8. Eine wässrige Bindemittelzusammensetzung auf Stärkebasis ist relativ kostengünstig. Falls die Granalien in einer Sprengstoffzusammensetzung verwendet werden, verbrennt die Stärke und spielt folglich eine aktive Rolle während der Explosionsreaktion.
9. Die Granalien können überzogen werden, um diese Wasserresistent zu machen, falls in den Sprengstoffzusammensetzungen wasserlösliche Bindemittelsysteme verwendet werden.
10. Falls die gepulverte Zusammensetzung freie Schwermetalle umfasst, die die Stabilität des Ausgangsprodukts beeinflussen (z.B. gegrilltes PH), kann eine potentielle Zersetzung der Emulsion durch den Einsatz einer stabilen Bindemittelzusammensetzung und zusätzlich durch das Überziehen der Sprengstoffzusammensetzungen verhindert werden.

BEISPIEL 1
Die Aluminiumkrätze wurde während der Produktion von Aluminiumlegierungen aus Sekundär- und Primärmetall gewonnen. Aluminiumflitter mit einer Maximalbreite von 0,05 mm bis 0,1 mm und feines Pulver, welches Aluminium, Al₂O₃ und geringe Anteile inerter Verbindungen, wie beispielsweise Kieselsäure, enthielt, wurde durch das Mahlen von Aluminiumkrätze in einer Luftstrom-Ballmühle hergestellt. Luftextraktion aus der Luftstrom-Ballmühle entfernte teilweise sehr fein gemahlenes Al₂O₃ und auch teilweise die sehr fein gemahlenen inerten Verbindungen. Die auf diese Weise gewonnen Flitter und Pulver wurden analysiert und enthielten 50% Al, wobei der Hauptanteil der restlichen 50% von Al₂O₃ gebildet wurde. 400 kg diese Al- und Al₂O₃-Pulvers und -Flitters wurden dann mit 600 kg Fe₂O₃-Pulver, welches aus Eisenoxid-Feinanteilen gewonnen wurde, gemischt, um eine Zusammensetzung zu erhalten, welche Metall und Metalloxid-Pulver enthält, wobei diese aus 20 Gew.-% Al, 20 Gew.-% Al₂O₃ und 60 Gew.-% Fe₂O₃ zusammengesetzt war.
Die Metallpulver-Zusammensetzung wurde in einen Bandschneckenmischer überführt, um diese bei 30 Upm eine homogene Mischung aus Metallflitter, -pulver und Metalloxidpulver herzustellen. 3 kg Diesel wurde dieser Mischung zugegeben, woraufhin eine Bindung der Teilchen auftrat und eine homogene Mischung erhalten wurde.
BEISPIEL 2
Die gebundene homogene Mischung des Beispiels 1 wurde daraufhin mit einem wässrigen Bindemittel auf Stärkebasis vermischt, um die erfindungsgemäße Metallpulver-Granalien zu erhalten.
Die wässrige Bindemittelzusammensetzung wurde hergestellt aus 40 Gewichtsteilen Stärke (Dextrin Yellow), 60 Gewichtsteilen Wasser, 9 Gewichtsteilen Verdickungsmittel (beispielsweise Borax) und 1 Gewichtsteil Natriumhydroxid, welches auch ein Verdickungsmittel ist. Zur Herstellung der wässrigen Bindemittelzusammensetzung auf Stärkebasis wurden 0,4 kg Dextrin Yellow, 0,09 kg Borax und 0,01 Liter Natriumhydroxid zur Lösung zugegeben.
1000 kg der gebundenen, homogenen Zusammensetzung des Beispiels 1 wurden in einen Hochgeschwindigkeits-Granulator überführt. Die Blätter des Mischers waren dergestalt, dass diese eine maximale Scherwirkung ausüben konnten, damit Granalien mit kleinem Querschnitt hergestellt werden konnten. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf 920 Upm eingestellt (die hohe Geschwindigkeit gewährleistet eine hohe Porosität der Granalien) und 100 kg der oben beschriebenen Bindemittelzusammensetzung auf Stärkebasis wurde in den Granulier-Mischer eingesprüht (Sprühgeschwindigkeit: 30 ml/min). Innerhalb von 5 min formten sich Granalien.
Die Granalien wurden daraufhin in eine Taumelmühle zur Verminderung der Agglomeration und anschließend in einen Rotationstrockner (250°C) überführt. Die getrockneten, porösen Granalien wurden dann in einem vibrierenden Siebturm mit mehreren Siebschichten überführt, wobei die Granalien nach Partikelgröße klassiert wurden.
Die aufgetrennten Granalien wurden daraufhin in einen Durchlaufmischer überführt und darin mit einem wasserresistenten Agens (Ölsäure) überzogen.
Die überzogenen Granalien wiesen eine apparente Rieselschüttdichte von 1,4 g/cm³, eine Porosität von 45% und einen Durchmesser von 20 bis 6000 μm auf.

Claims

Poröse Granalien bestehend aus einer homogenen Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver und einem Bindemittel, wobei die Granalien eine Porosität von 40% bis 60% aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 1, bei denen die Metallflitter eine Größe von weniger als 0,35 mm aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 2, bei denen die Metallflitter eine Größe von 0,05 bis 0,35 mm aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 2, bei denen das Pulver aus Metall- und Metalloxid-Teilchen besteht, die eine Größe von weniger als 10 Mikron aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 1, enthaltend mehr als 10 Gew.-% Metalloxid.
Poröse Granalien nach Anspruch 5, enthaltend bis zu 90 Gew.-% Metalloxid.
Poröse Granalien nach Anspruch 2, bei denen die Metallflitter und/oder das Metallpulver Al oder eine Al-Legierung sind und das Metalloxid Al₂O₃ und/oder andere Metalloxide ist.
Poröse Granalien nach Anspruch 7, bei denen die anderen Metalloxide Fe₂O₃, MnO₃ oder MgO₂ sind.
Poröse Granalien nach Anspruch 8, bei denen das andere Metalloxid Fe₂O₃ ist.
Poröse Granalien nach Anspruch 9, bei denen Fe₂O₃ und Al in einem Verhältnis von höchstens 3:1, bezogen auf die Masse, vorliegen.
Poröse Granalien nach Anspruch 5, bei denen die Metallflitter und/oder das Metallpulver und das Metalloxid-Pulver aus Abfall erhalten werden.
Poröse Granalien nach Anspruch 1 zur Verwendung in Sprengstoffzusammensetzungen, die eine Rieselschüttdichte von 0,40 bis 1,8 g/cm³ aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 12 zur Verwendung in Sprengstoffzusammensetzungen, die eine Rieselschüttdichte von 1,5 g/cm³ aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 13 zur Verwendung in Sprengstoffzusammensetzungen, die eine Rieselschüttdichte von etwa 0,9 g/cm³ aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 1, die eine Größe von 300 bis 6.000 Mikron aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 15, die eine Größe von 30 bis 900 Mikron aufweisen.
Poröse Granalien nach Anspruch 1, bei denen das Bindemittel Stärke ist.
Poröse Granalien nach Anspruch 1, bei denen das Bindemittel Natriumsilicat ist.
Sprengstoffzusammensetzung umfassend 2 bis 50 Gew.-% der in Anspruch 1 definierten porösen Granalien, 2 bis 7 Gew.-% eines Brennstoffs und 50 bis 95 Gew.-% Ammoniumnitrat.
Trockene ANFO-Sprengstoffzusammensetzung umfassend 50 bis 94 Gew.-% der Zusammensetzung poröse Ammoniumnitrat-Prills, 5 bis 6 Gew.-% der Zusammensetzung Brennöl und 5 bis 30 Gew.-% der in Anspruch 1 definierten porösen Granalien.
Heavy-ANFO-Misch- oder dotierte Emulsions-Mischzusammensetzung umfassend 30 bis 90% emulgiertes Ammoniumnitrat, 20 bis 50% Ammoniumnitrat-Prills und 3 bis 13% der in Anspruch 1 definierten porösen Granalien.
Verfahren zur Herstellung von porösen Granalien enthaltend eine homogene Mischung aus Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver, wobei das Verfahren die Schritte 1. des Bildens einer homogenen Mischung von fein gemahlenem Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver in einem Mischer, um eine homogene Mischung zu bilden, 2. der Zugabe der homogenen Mischung zusammen mit einem Bindemittel in einen Granulator, um poröse Granalien enthaltend eine homogene Mischung von fein gemahlenem Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver und mit einer Porosität von 40 bis 60% zu erhalten, und 3. des Trocknens der porösen Granalien umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem in Schritt 1 ein Haftmittel in Form eines organischen Brennstoffs zu der homogenen Mischung gegeben wird, um eine gebundene homogene Mischung zu bilden, und in Schritt 2 die gebundene homogene Mischung zusammen mit einem Bindemittel in den Granulator gegeben wird, um die porösen Granalien enthaltend eine homogene Mischung von fein gemahlenem Metallflitter und/oder Metallpulver und Metalloxid-Pulver zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der organische Brennstoff Diesel oder Ölsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Metallflitter und das Metallpulver Al-Metall sind und die Metalloxide Al₂O₃ und ein oder mehrere andere Metalloxide sind.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die anderen Metalloxide Fe₂O₃, MnO₃ oder MgO₂ sind.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das andere Metalloxid Fe₂O₃ ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Metallflitter und das Metallpulver und das Metalloxid-Pulver aus Abfall erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die homogene Mischung von fein gemahlenem Metallflitter und -pulver und Metalloxid-Pulver aus Aluminiumkrätze erhalten wird, die verarbeitet wird, um Aluminiumflitter und Aluminiumpulver und Al₂O₃-Pulver zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem der Aluminiumgehalt der verarbeiteten Mischung bestimmt wird und ausreichend Eisenoxid zur Mischung zugegeben wird, um das gewünschte Verhältnis von Fe₂O₃ zu Al zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die getrockneten porösen Granalien von Schritt 3 nach der Größe getrennt und klassiert werden.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die getrockneten porösen Granalien mit einer wasserbeständigen Verbindung beschichtet werden.