JPS5813519B2 - ***組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は含水ゲルまたはスラリー型の改良爆薬または爆
破組成物に係る。

特に本発明は含水流体相中に一部または完全に溶解され
た無機酸化剤塩と；固体または液体燃料あるいはその両
者と；粘稠剤と；及び増感剤として少なくとも２０重量
％の酸化剤塩としての硝酸カルシウム（ＣＮ）及び少な
くとも３重量％の燃料としての硫黄の組合せとを含有す
る含水***組成物である。

この発明はまた含水流体相に一部または完全に溶解され
た無機酸化剤塩と、固体または液体の燃料あるいは両者
及び粘稠剤を含有する含水***組成物の増感方法に係り
、かゝる方法は増感剤として少なくとも２０重量％のＣ
Ｎと、少なくとも３％の硫黄とを含有する。

含水ゲルまたはスラリー型の爆薬または***組成物は通
常スラリー爆薬または***剤として引用され、その低廉
、安全及び固有の耐水性により商業的***剤として広く
許容されている。

連続的液相を含み、一般に無機酸化性塩（普通は主とし
て硝酸アンモニウム（ＡＮ） ）と、酸化性塩の若干ま
たは全部を溶解する液相に対する粘稠剤と、燃料および
（または）増感剤と、場合によりガス発散及び架橋剤な
どの他の成分を含有する含水スラリー***剤は水の入っ
た試掘孔にさえ成功を克ち得て来た。

スラリー***組成物の適当な感度を確保する目的で（Ｔ
ＮＴ及びＰＥＴＮなどの危険な自固爆発性増感剤を混和
せずに）非爆発性の増感材料、主としてペイント等級ア
ルミニウムのような微粉砕アルミニウムを一般に使用す
る。

スラリー***組成物の感度は通常その臨界直径（爆薬の
円筒への充填が効果的にかつ完全に爆発波を伝播し、爆
薬の充填が成功裡に***される最小直径）により測定さ
れる。

ペイント等級アルミニウムの少量でさえ（１％重量ある
いはそれ以下の）与えられた温度における与えられた組
成物の臨界直径を著るしく減少させ、かくしてその感度
を著るしく増加することが発見されたのである。

しかし増感剤としてのペイント等級アルミニウムの使用
は他の爆発物成分と比較してその比較的高い費用により
実際的には制限されている。

このようにしてそれ程費用のかからぬ増感剤の代用を見
付ける多くの試みがなされて来起。

米国特許第２７，０９５号は硫黄（Ｓ）元素及び硝酸ナ
トリウム（ＳＮ）の組合せが含水またはスラリー***組
成物中で増感剤として作用することを教示する。

硫黄は硝酸アンモニウム（ＡＮ）との組合せだけではＳ
Ｎ／Ｓの組合せのような増感効果を生じない。

硫黄はＳＮスラリー***組成物と組合せた場合に特別な
増感効果を有することが発見されたが、これはまたＳＮ
とともにまたはＳＮとは別にそれ自体燃料として普通に
使用されて来たものである本発明は含水***組成物中へ
のＣＮとＳの特別な割合と量の組合せが高い効果的増感
剤として作用することの発見に基くものである。

実際にこれと同様にＣＮ／Ｓが驚いたことにＳＮ／Ｓよ
りも著るしくよい増感剤であることが発見された。

そしてＣＮ／Ｓを含有する組成物はＳＮ／Ｓを含むもの
よりも著るしく異なる性質を有することが発見されたの
である。

ＣＮ／ＳのＳＮ／Ｓにまさる１つの利益はＣＮ／ＳがＳ
Ｎ／Ｓより著るしく高い基準の感度を与えることである
。

ＳＮ／ＳにまさるＣＮ／Ｓの他の利益はＣＮ／Ｓ感度が
ＳＮ／Ｓの感度よりも温度への依存度が有意的にかつ著
るしく少ないことである。

ＣＮ／Ｓで増感された組成物は５℃において確実に小さ
な（２″またはそれ以下の）直径の爆発に十分敏感にた
やすくつくりうるが、それでもなお２０℃またはそれ以
上において***なしでも敏感である。

ＳＮ／Ｓの感度はこの性質を示さない。

本発明のＳＮ／Ｓ感度にまさるなお別の利益は米国特許
第３，６６０，１８１号及び第３，７１３，９１７号に
おいて説明したように、塩が溶解すると含水流体溶媒に
解放されるが次に該塩の一部または全部が沈殿すると溶
媒から対応的にとり去られる結晶水を含むＣＮを高度な
割合で使用することによるものである。

これは組成物に混合及びポンプ輸送のための流動性を加
えるが、また混合温度より低温での貯蔵における固さと
安全性を加える。

本発明の型の組成物は一般に微細に分散された気泡を含
み、これは密度を下げ、その感度を大いに増加すること
が発見された。

硬くない組成物においては、この気泡の分散は組成物を
圧縮しうるものとさせ、かようにしてその密度は高圧に
おいて最早や爆発に感じない程度にまで増加する。

しかし本発明の組成物はたとえそれが気泡の微分散を含
んでいてもそれらの比較的硬いことにより実質上圧縮で
きないようにさせることができる。

このようにして本発明のＣＮ／Ｓの組合せは感度をより
よくするばかりでなく、その外に組成物に対しＣＮ中の
結晶水によって好ましい物理的性質を附与する。

ＳＮ／Ｓの感度と比較したＣＮ／Ｓの感度の上記利益と
の相違は、特に感度効果に関して実際上は全組成を基準
として約２０重量％の最少ＣＮ含有率（ＣＮの百分率が
この後で結晶水を除いて取られる別の状態で示される場
合を除くが、それにも拘らず結晶水は普通、商業規格Ｃ
Ｎの約１５重量％の割合でＣＮと結合されている）と、
好ましくは硫黄の約５％乃至約７重量％の十分な量とと
もに実際的に始まっていると認められる。

上に述べた硬化の効果は３０重量％以上のＣＮの割合で
顕著となる。

硫黄は約５．３：１のＣＮ：Ｓ比を与えるに十分な対応
量で、硫酸カルシウム、窒素及び酸素を形成するＣＮ及
びＳの反応のための化学量論比で存在することが望まし
いが、Ｓは約３％またはそれ以上の量でも存在しうるも
のでなお適当な感度を与える。

上の最適割合より過剰のＳは追加の感度に著るしくけ貢
献せず、かくして過剰の量は単に燃料として役立つ。

ＣＮ及びＳの二つに対する上限は重要でなく、基本的に
は実質上酸素に均衡する爆発組成物に必要な実用性によ
って限定される。

硫黄は通常最適比より大なる量では使用されない。

ＣＮ／Ｓを含めて、本発明の組成物は一般に無機酸化剤
の塩、液体または固体の燃料またはその両者、水、粘稠
剤及び場合によりガスを発散しかつ架橋結合剤を含有す
る。

全組成物の少なくとも約２０重量％がＣＮである酸化剤
塩または塩類はアンモニウム及びアルカリ金属硝酸塩及
び過塩素酸塩及びアンモニウム及びアルカリ土類金属の
硝酸塩及び過塩素酸塩から成る群から選れる。

かかる塩の例はＡＮ，ＳＮ，ＣＮ、硝酸カリ、過塩素酸
アンモニウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸カリなど
である。

好ましくは酸化剤塩はできうれば約等量割合のＡＮ及び
ＣＮの組合せを含むのがよい。

使用される全酸化剤塩は一般に全組成物の約５０乃至約
８０重量％であり、約６０乃至約７５重量％なることが
望ましい。

組成物中に存在する水の全量は一般にＣＮの結晶水を包
含または包括した約５乃至約２０重量％である。

この範囲内での量の水の使用は組成物を該組成物の結晶
析出点（６０℃または７０℃）以上の昇温配合または混
合温度において従来のスラリーポンプによって輸送する
に十分な流体たらしめるが、なおＣＮの沈殿に基く結晶
水の再請求により室温の如き結晶析出点以下の温度への
冷却により硬くまたは比較的圧縮し難くなる。

本発明の組成物に対しては少なくとも約２０％のＣＮが
要求されるが、好ましくは約３０乃至４５％が使用され
る。

（結晶水を含まずに）上に示したように少なくとも約３
重量％の量で存在するＳに加えて、他の固体または液体
燃料あるいはその両者が実質上酸素と釣合った組成物を
与えるに十分な量で使用される。

使用できる固体燃料の例は微粉砕された粒状アルミニウ
ム、ギルソナイト（ｇｉｌｓｏｎｉｔｅ）または石炭な
どの炭素性材料、小麦などの植物性粒子などである。

液体燃料は水と混和しうるかまたは混和されぬ有機液体
のいずれかを含んでもよい。

混和しうる液体燃料はメチル、アルコールのようなアル
コール類、エチレン グリコールのようなグリコール類
、ホルムアミドのようなアミド類及び類似の窒素含有液
体を含む。

これらの液体は一般に酸化剤塩の溶媒として作用し、そ
れ故異なる程度に水を置換できる。

非混和液体燃料は脂肪族、脂環族、および（または）芳
香族の飽和または不飽和液体炭化水素類を含む。

特に選れた非混和液体燃料はＮｏ．２の燃料油である。

使用される燃料の全量は存在する酸化剤塩の量並に使用
された燃料型の特殊性によるが一般には少なくとも１０
重量％である。

組成物の含水流体相はこの技術において通常使用される
１つまたはそれ以上の粘稠剤の型と量を添加することに
より粘稠性とすることが望ましい。

かゝる粘稠剤はガラクトマンニン、好ましくはグアー、
ガム、米国特許第３，７８８，９０９号に記載したよう
な分子量を減少したグアーガム、ポリアクリルアミド及
び類似の合成粘稠剤、小麦粉、及び殿粉を含む。

粘稠剤は一般に約０．０５乃至約２．５％の量で存在す
る。

しかしながら小麦粉及び殿粉は約１０％までの遥かに多
量で使用してもよく、その場合にはそれらはまた燃料と
して重要にまたは主要にさえも作用する。

この技術で周知のようにガス発散剤は含水スラリー***
組成物の密度の減少及び制御と、感度の附与に好んで使
用される。

本発明組成物は約１．５ｇｍ／ｃｃ以下の組成物密度を
うるためにかようなガス発散剤の少量、たとえば約０．
０１乃至約０．２％またはそれ以上（最も好ましいのは
約０．０５％を使用するのがよい。

本発明の組成物は約１．Ｏｇｍ／ｃｃ乃至約１．３ｇｍ
／ｃｃの密度を有することが望ましい。

選ばれたガス発散剤は亜硝酸ナトリウムのような亜硝酸
塩である。

亜硝酸塩は組成物の溶液中で化学的に分解させて気泡を
生ぜしめることができる。

水相及び固体粒子成分の混合の際、えられるような組成
物の粘稠な水相の機械的攪拌は機械的手段によってガス
を発散させる気泡の混入を生する。

中空ガラス球、スチロホーム球及びプラスチック微小球
のごとき中空粒子もまた普通に使用され、特に高圧下で
非圧縮性が所望される時、ガス化スラリー組成物をもた
らす。

これら普通のガス発散手段の２つまたはそれ以上は同時
に使用ができる。

本発明の組成物は約５０℃の結晶析出点を有する酸化剤
塩及び水（及びもしあれば混和しうる液体燃料）の溶液
を先ず形成することによって製造される。

この溶液は約６０℃乃至７０℃の昇温において調製、維
持される。

この溶液は粘稠剤の一部または全部を混合することによ
り予め粘稠とするのがよい。

この溶液に粘状Ｓを含有する残りの成分を添加する。

これらの残りの成分はこの技術で周知の如き機械攪拌装
置により溶液全体に混和され、均等に分散される。

次に生成される爆発組成物は、例えば未だ流体の間にポ
ンプで所望の容器に移すことができる。

本発明は多数の実症例を参照することによってさらによ
く理解できる。

下表の実施例Ａ及びＥは増感剤としてのＳＮ／Ｓ及びペ
イント等級アルミニウムを使用する先行技術の組成物を
明示する。

実施例Ｂ，Ｃ及びＤは本発明により増感剤としてＣＮ／
Ｓを使用する。

実施例Ｃは追加の増感剤としてペイント等級のアルミニ
ウムを含む。

実施例Ａ及びＥと、Ｂ，Ｃ及びＤとの比較は明らかにＣ
Ｎ／ＳがＳＮ／Ｓの組合せより著るしくよい増感剤であ
ることを示す。

例えばＳＮ／Ｓの組成物は夫々５℃における２′，５″
及び３″の臨界直径を有し、一方ＣＮ／Ｓ組成物はペイ
ント等級のアルミニウム増感がなくても夫々２″，１．
５″以下または１．５″および１．５″の臨界直径を有
する。

この臨界直径における相違は商業的には重要である。

その理由は爆発目的の確実性のため包装された生成物は
組成物の臨界直径の２倍ある直径に限定するのが望まし
い。

このようにして実施例Ｅは一般に６″以下の直径に包装
されないが、一方実施例Ｃ及びＤは容易に３″直径に包
装できる。

実際に実施例Ｃは３″より小さな直径でも恐らく多分包
装できる。

というのはその臨界直径が１．５″以下または１．５″
であるからである。

このようにしてＣＮ／Ｓの組合せは包装製品としての大
きさにおいて著るしく多彩な組成物を提供する。

本発明のＣＮ／Ｓ組合せは約１％の高級ペイント等級ア
ルミニウムの使用と凡そ等しい感度を与えることが発見
されている。

このようにして著るしく経済性の多い爆薬がペイント等
級のアルミニウムの代りにまたはその一部置換としてＣ
Ｎ／Ｓを使用することにより与えられる。

ＣＮ／Ｓの感度効果は実施例ＤとＦの比較から容易に認
められる。

これらの実施例はＦがＳを含まぬことを除いてはすべて
重要な点において同一である。

ＤにおいてはＣＮ／Ｓの感度は５℃において１．５″の
臨界直径を与え、これに対しＦにおいてはＣＮ／Ｓの感
度なしに、５℃における臨界直径は５″であった。

ＣＮ／Ｓで増感した組成物はＳＮ／Ｓで増感した組成物
よりも感度について温度に関係が少いということが実施
例ＧをＨと比較することから容易に明らかになる。

ＣＮ／Ｓで増感された実施例Ｇは５℃において１．５″
以下または１．５″に等しい臨界直径を有するが、２０
℃において***なしで敏感であり、爆発のため８ｇｍの
５０／５０ペントライト・ブースタを必要とする。

ＳＮ／Ｓで増感した実施例Ｈは２０℃において実質的に
Ｇと同じ感度を有し、また爆発のため８ｇｍのブースタ
を必要とする。

しかしながら、Ｈは５℃におい著るしく感度が少なく臨
界直径２．５″を有し、このようにしてＧが温度を下げ
ると感度を失う以上にその感度を失う。

ＣＮ／Ｓで増感した組成物が２０℃において***なしで
敏感性を残すように容易に配合しうることは実施例Ｇ及
び１から明白である。

２０℃においてはこれら実施例の２つは爆発に対し８ｇ
ｍの５０／５０ペントライトの最小のブースタを必要と
する。

このようにして、これらの実施例は標準＋８***を用い
て２０℃において***はしない。

この高温の***なしの感度は実施例Ｇが追加の増感剤と
して１％のペイント等級アルミニウムを含有じており、
実施例Ｉはペイント等級のアルミニウムを含まないがＣ
Ｎ及びＳをほぼ最大の実用的増感割合で含んでいたとし
ても認められたのである。

実施例Ｊ及びＫは僅か３％のＳ及び夫々僅か約２４％及
び１６％のＣＮ（結晶水を除いて）を含む。

Ｊは比較的少量のＣＮ及びＳを含み、例えばＣＮ及びＳ
の最適量以上を含むＤよりも明らかに低感度であるが、
それでも５℃において４−インチ直径の充填物において
効果的に爆発するに十分なＣＮ／Ｓを有している。

実際的に必要な２０％最少以下の１６％だけを含むＫは
５℃において６−インチ直径の充填物でも爆発するに足
りる感度がなかったことは重大事である。

ＣＮ／Ｓ増感性を含む上例のすべてが良好な安定性と耐
水性を有し、初めに配合され、夫々の結晶析出点以下の
温度に冷却されて硬くなり、比較的圧縮し難く（Ｋを除
く）なる時、流動性があり、ポンプで送りうろことが判
った。

本発明の組成物は配合され、この技術で周知のポンプ交
換または他の装置によって試掘孔に直ちに入れることが
できる。

良好な耐水水性によって、それらは保護包装を必要とせ
ず、直接に水の入った試掘孔に入れることができる。

通常かような試掘孔は少なくとも３″、通常は６″また
はそれより大きな直径である。

３″またはそれ以下の小直径で使用するには組成物は円
筒形の棒状形態に包装するのがよい。

通常の包装材料はポリエチレンである。

包装手段または装置はこの技術で知られている。

包装形態において組成物は従来のダイナマイト棒と全く
同様に使用できる。

組成物は耐水性なるため、水の存在する環境において包
装の破裂を防ぐためなんら煩わしい注意をする必要がな
い。

それらの固有な高感度と、比較的少量のペイント等級ア
ルミニウムによってさらに増感しうる能力とによって、
この組成物は広範囲の直径において使用ができる。

この技術において著名なように、本発明の組成物は所望
の如く多くの物理性を持つように配合できる。

例えば組成物の流動性は、例えば粘稠剤、架橋剤及び液
体溶媒の相対割合を調整することにより大いに変化でき
る。

選れた形態が硬く、実質上圧縮し難く、かつかように圧
力に関係ない形態であっても、もつと流動性の組成物は
高圧に遭遇しない所では満足に爆発する。

本発明は例証実施例及び選ばれた態様を引用して記載し
て来たが、種々の変形があることはこの技術の熟達者に
は明白であり、このような変形は附属の請求において説
明したように本発明の範囲に在るものと考えている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液状流体相に一部または全部が溶解された無機酸化
   剤塩と；固体または液体の燃料あるいはその両者と；及
   び粘稠剤とを含有する***組成物において、 酸化剤塩としての少なくとも２０重量％の硝酸カルシウ
   ムと、燃料としての少なくとも３重量％の硫黄とを含む
   増感剤を特徴とする***組成物。