DE1273394B - Wettersprengstoffe mit hoher Deflagrationssicherheit und Energie - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

£11
DEUTSCHES WWW PATENTAMT Int. α.:

C06b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 78 c-17

Nummer: 1273 394

Aktenzeichen: P 12 73 394.7-45 (D 48032)

Anmeldetag: 21. August 1965

Auslegetag: 18. Juli 1968

Gegenstand der Hauptpatentanmeldung D 46059 VIb/78 (deutsche Auslegeschrift 1269 930) ist ein Wettersprengstoff mit hoher Deflagrationssicherheit und Energie, bestehend aus einem quarternären Gemisch aus Ammoniumchlorid, Alkalinitraten und Erdalkalicarbonaten, einer sensibilisierenden Sprengölkomponente in einer Menge von 6 bis 15 % sowie gegebenenfalls Inertstoffen, gekennzeichnet durch ein Molverhältnis des ternären Gemisches von Ammonchlorid—Alkalinitrat—Erdalkalicarbonat — 5 : 3 :1 (Ammonchlorid—Alkalinitrat = 1,67, Ammonchlorid—Erdalkalicarbonat = 5, Alkalinitrat—Erdalkalicarbonat = 3).

Es wurde nun gefunden, daß man die Energie solcher Sprengstoffe noch wesentlich steigern kann, wenn man nur einen Teil der frei werdenden Salzsäure mit Kalziumcarbonat zur Umsetzung kommen läßt, d. h., den Kalziumcarbonatgehalt der Salze verringert. Weiter wurde gefunden, daß eine Verringerung des Kalziumcarbonatgehalts innerhalb gewisser Grenzen die Deflagrationssicherheit des Sprengstoffs noch nicht wesentlich herabsetzt. In weiterer Ausbildung des Verfahrens gemäß Hauptpatentanmeldung D 46059 VIb/78 wird entsprechend vorgeschlagen, daß bei einem Molverhältnis Ammonchlorid zu Alkalinitrat ·=* 1,67 eine nur zum Binden eines Teiles der bei der Umsetzung entstehenden Salzsäure ausreichende Menge der Erdalkalicarbonate vorhanden ist, wobei das molare Verhältnis Ammonchlorid zu Erdalkalicarbonat die Werte >5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20, und das molare Verhältnis Alkalinitrat zu Erdalkalicarbonat die Werte >3 bis 18, vorzugsweise 6 bis 12, annehmen

kann. _Ώ . . ,

Beispiel

Es wurden vier Wettersprengstoffe in an sich bekannter Weise durch Mischen von

5,1 °/₀ Nitroglycerin,
3,4% Nitroglykol und
91,5% des Salzgemisches aus Kalisalpeter, Ammonchlorid und Kalziumcarbonat

hergestellt. In der Tabelle wird die Zusammensetzung der Sprengstoffe angegeben.

Bestandteile
in Gewichtsprozent

Nitroglycerin

Nitroglykol

Ammonchlorid

Kalisalpeter

Kalziumcarbonat

5,1

3,4

41,1

46,6

3,8

5,1

3,4

40,6

45,9

5,0

5,1

3,4

39,4

44,7

7,4

5,1

3,4

36,5

41,4

13,6 Wettersprengstoffe mit hoher
Deflagrationssicherheit und Energie

Zusatz zur Anmeldung: D 46059 VI b/78 c Auslegeschrift 1269 930

Anmelder:

Dynamit Nobel Aktiengesellschaft,

5210 Troisdorf

Als Erfinder benannt:

Dr. Adolf Berthmann, 5090 Leverkusen;

Dr. Kuhn, 7505 Ettlingen;

Dr. Paul Lingens, 5090 Leverkusen

Die Kornfeinheit der Salze betrug:

NH₄Cl 65% <0,l mm

KNO₃ 72% <0,l mm

CaCO₃ 90% <0,l mm

Alle vier Sprengstoffe sind nach den deutschen Bestimmungen für Wettersprengstoffe der Klasse III (s. Bergverordnung über den Vertrieb von Sprengmitteln an den Bergbau vom 28.1.1959, vgl. auch Aufsatz Ahrens, Nobel-Hefte, Mai 1959) gegen ein Methan-Luft-Gemisch sicher und besitzen eine Detonationsübertragung von 50 cm (freiliegend auf Sand).

Die Salzgemische der vier Sprengstoffe sind nach folgenden Umsetzungsgleichungen aufgebaut:

1. 20 NH₄Cl + 12 KNO₃ + CaCO₃ = 12 KCl

+ CaCl₂ + 6 HCl + 37 H₂O + 16 N₂ + CO₂.

2. 15 NH₄Cl + 9 KNO₃ + CaCO₃ = 9 KCl

+ CaCl₈ + 4 HCl + 28 H₂O + 12 N₂ + CO₂.

3. 10 NH₄Cl + 6 KNO₃ + CaCO₃ = 6 KCl

+ CaCl₂ + 2 HCl + 19 H₂O + 8 N₂ + CO₂.

4. 5 NH₄Cl + 3 KNO₃ + CaCO₃

= 3 KCl + CaCl₂ + 10 H₂O + 4 N₂ + CO₂.

Bei allen vier Salzgemischen betrug das molare Verhältnis Ammonchlorid zu Alkalinitrat 1,67. Dieses

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Claims (1)

1. 3 4

   molare Verhältnis von Ammonchlorid zu Alkalinitrat tionen mit einer Deflagrationswahrscheinlichkeit von

   wurde aus der Hauptpatentanmeldung auf die erfin- 100 % auf.

   dungsgemäßen Salzgemische 1, 2 und 3 übertragen. Zusammengefaßt kann zu den Versuchen des Geändert wurden die Molverhältnisse NH₄CIrCaCO₃ Beispiels gesagt werden, daß der Vorteil der neuen und KNO₃: CaCO₃. Sie besitzen bei den erfindungs- 5 Sprengstoffe gegenüber den Mischungen der Hauptgemäßen Salzmischungen 1, 2 und 3 die Werte 20, 15 Patentanmeldung D 46059 in der Erhöhung der und 10 für NH₄Cl: CaCO₃ (Hauptpatentanmeldung Energie und gegenüber den gebräuchlichen Wetter- = 5) und für KNO₃: CaCO₃ die Werte 6, 9 und 12 sprengstoffen der Klassen II und III in der erheblich (Hauptpatentanmeldung = 3). Das Salzgemisch 4 ent- verbesserten Deflagrationssicherheit liegt, spricht in seiner Zusammensetzung den in der Haupt- io Was sich in dem Beispiel für die Mischungen mit Patentanmeldung D 46059 beschriebenen Mischungen Kalisalpeter, Ammonchlorid und Kalziumkarbonat mit dem molaren Verhältnis NH₄Cl: KNO₃: CaCO₃ ergibt, gilt sinngemäß auch für Mischungen, die = 5:3:1. andere Alkalinitrate (Natronsalpeter) oder andere Betrachtet man die in den Gleichungen 1 bis 3 Erdalkalikarbonate (Dolomit, Magnesiumkarbonat frei werdende Salzsäure als unter den Umsetzungs- 15 und Bariumkarbonat) enthalten. Sensibilisierende bedingungen der Praxis nicht mehr verbrennlich, so Komponenten im Sinne der Erfindung sind die besitzen alle vier Salzgemische die Sauerstoffbilanz O. bekannten Salpetersäureester mehrwertiger Alkohole, Für die spezifischen Energien (Produkt aus der Gas- wie Glykoldinitrat, Glycerintrinitrat (Nitroglycerin), konstante J?, dem Schwadenvolumen in Mol/kg und Pentaerythrittetranitrat (Nitropenta) u. ä. Es können der Explosionstemperatur in ⁰K) der Salzgemische ao aber auch Gemische dieser Salpetersäureester benutzt wurden folgende Werte berechnet: werden.

   Die Umsetzung des Salzgemisches während der

   Salzgemische Detonation hängt von der Kornfeinheit der einzelnen

   1 29 3 mt/kg ^^a'^{ze a}^· Nach der Kornfeinheit muß sich aber auch

   2 28'7mt/ke ^a5 *^^e ^-^enS^e ^^er sensibilisierenden Sprengstoffkompo-3* 27'6 mt/kg nenten richten, um einerseits eine hohe Schlagwetter-4* 24'6mt/ke sicherheit und andererseits eine gute Detonations-

   ' fähigkeit zu erreichen. Sprengstoffe mit guter Schlagwettersicherheit und Leistung werden dann erhalten,

   Das Salzgemisch 4, das den in der Hauptpatent- 30 wenn man für das ternäre Salzgemisch eine Kornanmeldung D 46059 beschriebenen Mischungen ent- feinheit wählt, bei der mindestens 30 bis höchstens spricht, besitzt die niedrigste spezifische Energie. Die 95 % ein Sieb mit 0,1 mm Maschenweite passieren, erfindungsgemäßen Sprengstoffe, z. B. mit den Salz- Die Menge der sensibilisierenden Komponente muß gemischen 1, 2 und 3, sind demnach energiereicher als hierbei zwischen 6 und 15 Gewichtsprozent, vorzugsdie in der Hauptpatentanmeldung D 46059 beanspruch- 35 weise zwischen 8 und 12 Gewichtsprozent, liegen, ten Mischungen. Die erfindungsgemäßen Sprengstoffe können auch

   Das Verhalten gegen thermische Belastung wird bekannte verbrennliche Substanzen (z. B. Holzmehl,

   durch folgende Versuche beschrieben: Tylolse, Metallseifen, Quellmehl) oder auch halogen-

   Je eine Patrone der vier untersuchten Sprengstoff- haltige verbrennliche Substanzen (z. B. Chlorparaffin, mischungen wurde, umgeben von einem Mantel aus 40 Wachse auf der Basis von chloriertem Naphthalin) Kieselgur, im Ofen auf die Versuchstemperatur von enthalten. Selbstverständlich muß dann für die zur 130° C erhitzt. Während sich unter diesen Versuchs- Verbrennung ausreichende Menge sauerstoffabgebenbedingttjigen die gebräuchlichen Wettersprengstoffe der anorganischer Salze oder Salzgemische (z. B. der Kla_ssenII und III schon weitgehend umsetzen NaNO₃ und NH₄Cl im molaren Verhältnis 1:1) und sich dabei auf etwa 650 bis 80O⁰C erhitzen, 45 gesorgt werden. Weiterhin können den erfindungsergeben die Sprengstoffmischungen 1, 2 und 3 keine gemäßen Sprengstoffen auch bekannte inerte Stoffe Umsetzung der Salze und nur eine Temperatur- (z. B. Kochsalz, Tonerde, feinverteilte Silikate usw.), erhöhung um etwa 25° C. z. B. zur Erhöhung der Schlagwettersicherheit oder der

   Falls die gebräuchlichen Wettersprengstoffe der Lagerbeständigkeit, zugesetzt werden. Klasse II und III beim Schießen in der Praxis einige 50

   Zeit unter dem Einfluß heißer Schwaden eines benach- Patentansprüche: harten Schusses stehen, besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit für eine Schlagwetterzündung, da sich 1. Abänderung des Wettersprengstoffs nach ein Methan-Luft-Gemisch bei einer Temperatur von Patentanmeldung D 46059 VIb/78c (deutsche Aus-650° C und bei einer Induktionszeit von nur 10 Sekun- 55 legeschrift 1 269 930) mit erhöhter Deflagrationsden entzündet. sicherheit und Energie, bestehend aus einem

   Mischt man den vier Sprengstoffen 5% Kohlenstaub quarternären Gemisch aus Ammoniumchlorid,

   unter und untersucht das Deflagrationsverhalten dieser Alkalinitraten und Erdalkalicarbonaten, einer sen-

   kohlenstaubhaltigen Sprengstoffmischungen im Audi- sibilisierenden Sprengölkomponente in einer Menge

   bertrohr (vgl. Aufsatz von Ahrens im Nobel-Heft, 60 von 6 bis 15% und gegebenenfalls Inertstoffen

   Mai 1959, S. 126), so ergaben sich bei zehn Versuchen und verbrennlichen Substanzen, dadurch g e -

   f olgende Deflagrationswahrscheinlichkeiten: kennzeichnet, daß bei einem Molverhältnis

   Mischung 1 20°/ Ammonchlorid zu Alkalinitrat = 1,67 eine nur

   Mischung 2 7°/,

   zum Binden eines Teiles der bei der Umsetzung

   Mischung 3 4-4 O⁰'/" ^6s entstehenden Salzsäure ausreichende Menge der

   ⁰ Erdalkalicarbonate vorhanden ist, wobei das Unter den gleichen Bedingungen traten bei den molare Verhältnis Ammonchlorid zu Erdalkaligebräuchlichen Wettersprengstoffen ausgeprägte Reak- carbonat die Werte >5 bis 30, vorzugsweise 10 bis

   5 6

   20, und das molare Verhältnis Alkalinitrat zu wobei letztere nur in solchen Mengen vorhanden

   Erdalkalicarbonat die Werte >3 bis 18, Vorzugs- sind, daß sie gerade für die Verbrennung der

   weise 6 bis 12, annehmen kann. verbrennlichen chlorhaltigen Substanzen aus-

   2. Wettersprengstoff nach Anspruch 1, dadurch reichen.

   gekennzeichnet, daß er verbrennliche chlorhaltige 5

   Substanzen und zusätzlich sauerstoffabgebende, In Betracht gezogene Druckschriften:

   anorganische Salze oder Salzgemische enthält, Französische Patentschrift Nr. 1222 422.

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