DE2309339A1

DE2309339A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung und verpackung von slurry-sprengstoffen in stabform

Info

Publication number: DE2309339A1
Application number: DE19732309339
Authority: DE
Inventors: Charles H Murphy; Lex L Udy
Original assignee: Ireco Chemicals
Current assignee: Ireco Chemicals
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1973-10-11
Also published as: CA987519A; US3783735A; IN138627B; ES439445A1; ZM5173A1; ES412151A1

Description

DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

PATENTANWÄLTE

"1 2OOO I Inmbupg 5O

Große Ut^r^HtrnSc 22H 2 3 0 9 3 <3 V* Postfncra Γ5ΟΟββ2

Telefon: (Ο411) 3DB2 95 ■ '-- ' Telejirnnim-AflreHse: Ooellnerputont

H 2097

Zeichen: Unser Zeichen: Datum

IRECO CHEMICALS
726 Kennecott Building Salt Lake City, Utah, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung

zur
Herstellung und Verpackung von Slurry-Sprengstoffen in Stabform

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Slurry-Sprengstoff-Zusammensetzungen in "Stabform" oder schmalen Pachtungen von einer Größe herzustellen, die sie für die Verwendung wie herkömmliche Dynamitstäbe geeignet machen. Im algemeinen sind jedoch Slurry-Sprengstoff-Zusammensetzungen, die für größere Sprengungen sehr erfolgreich eingesetzt worden sind, nicht in Stangenform hergestellt worden, sondern sie wurden fast ausschließlich in Säcken oder lose in Säulen großen Durchmessers eingesetzt. Unverpackter Slurry-Sprengstoff wird oft direkt in das Bohrloch gegossen oder gepumpt. In manchen Fällen ist er in verhältnismäßig großen Säkken verpackt worden, aber er ist bislang noch nicht in einem größeren Ausmaß in kleinen "Stangen" kommerziell eingesetzt worden. Ein Grund dafür ist in der Tatsache zu suchen, daß die mei-

3098^1/0788

-z-

sten Slurry-Sprengstoffe, nämlich diejenigen, die durch eine Suspension von Brennstoffpartikeln, wie Aluminium, Kohle, GiI-sonit, Schwefel und/oder einem Granulat oder Körnern eines selbstexplodierenden Materials, wie Trinitrotoluol, rauchloses Pulver u.a., in Lösungen von Ammoniumnitrat, in Wasser usw. hergestellt werden, außerordentlich unempfindlich sind. Es ist daher schwierig und oft sogar unmöglich, diese bei einem kleinen Durchmesser zur Detonation zu bringen.

Es sind jedoch empfindlichere Zusammensetzungen bekannt, und einige von ihnen werden mehr und mehr verwendet. In dem amerikanischen Patent Nr. 3 660 181 beispielsweise ist ein verhältnismäßig stark empfindlicher Slurry-Sprengstoff beschrieben, der auch in verhältnismäßig kleinen Durchmessern zündempfindlich ist oder gemacht werden kann. Empfindliche Slurry-Sprengstoffe dieser und anderer Art sind kürzlich erfunden worden, so daß nunmehr eine Vielzahl von schlammförmigen Sprengstoffzuasmmensetzungen verfügbar ist, die in einer schlanken oder auch "Stabform¹' zur-,Detonation gebracht werden können. Diese können dementsprechend in nahezu der gleichen Weise eingesetzt werden, wie dies mit Dynamit in der Vergangenheit der Fall war, wenn sie entsprechend verpackt sind, wobei jedoch das Verpacken wegen des halbflüssigen Charakters der Slurry-Sprengstoffe zu Schwierigkeiten führt.

Einige der neuen Zusammensetzungen zeigen gegenüber Dynamit verschiedene Vorteile. Sie sind billiger; in vielen Fällen können sie aus Nitraten der Düngemittelqualität und verschiedenen die Empfindlichkeit verstärkenden Materialien hergestellt werten, die in verschiedenen Teilen der Welt verfügbar sind. Einige von

309841/0788

ihnen können so "zurechtgeschneidert¹ werden, daß sie den jeweils speziellen Anforderungen genügen. Die meisten von ihnen können einfach in großem Rahmen unter Verwendung einer einfachen Ausrüstung hergestellt v/erden. Darüber hinaus können sie Oi't draußen in der Nähe des Verwendungsortes hergestellt werden.

Diese Slurry-Sprengstoffe haben oft insofern noch zusätzliche Vorteile, als sie aus Bestandteilen hergestellt werden könnenj die jev/eils für sich in einer völlig sicheren Weise zu handhaben sind. Dadurch werden die Eachschub- und Behandlungsprobleme vereinfacht. Bis die einzelnen Brennstoffe, wie beispielsweise fein verteiltes Aluminium, kohlenstoffhaltige Materialien usw., direkt der Oxydationslösung, wie z.B. Ammoniumnitrat, Natriumnitrat usw., hinzugefügt werden, können sowohl die festen als auch die flüssigen Bestandteile in großen Kengen transportiert und ohne besondere Sorgfalt behandelt werden.

Die Verpackungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise herkömmlich für klassisches Dynamit Verwendung finden, sind kompliziert aufgebaut. Sie sind im allgemeinen nicht für die Behandlung schlammförmiger Stoffe geeignet und können draußen im Freien nicht eingesetzt werden. Die Vorsichtsmaßnahmen, die bei empfindlicheren * herkömmlichen Sprengstoffen wie Dynamit und Sprenggelatine erforderlich sind, verbieten auch eine Herstellung oder Verpackung derartiger Materialien draußen am Ort der Verv/endung.

Der 2rfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und Verpackung von Slurry-Sprengstoffen zu ermöglichen und gleich anschließend kleine schmale Pakete oder Stäbe herzustel-

309841/0783

len, und zwar unter Verwendung einer verhältnismäßig einfachen Ausrüstung, die auch, falls dies erforderlich sein sollte, abseits von komplizierten Einrichtungen zu arbeiten vermag. Es soll weiterhin eine Vorrichtung zum Mischen und zum Verpacken geschaffen werden, die leicht transportabel ist, so daß sie, falls dies erforderlich ist, draußen von einer Stelle zur anderen gebracht werden kann. Durch die Erfindung soll außerdem die Möglichkeit geschaffen werden, aus voneinandergetrennten Plussigkeits- und feinen Feststoffmaterialien Stäbe einsatzbereiter Sprengstoffe herzustellen, ohne daß dafür der Einsatz von teuren Maschinen oder sonstigen Ausrüstungsgegenständen erforderlich ist. Schließlich soll auch eine Vorrichtung geschaffen werden, die durch verhältnismäßig ungeschultes Personal bedient werden kann. Weitere Zielsetzungen und Vorteile ergeben sich noch aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung.

Nach der Erfindung wird eine verhältnismäßig einfache Vorrichtung, die, wenn dies erforderlich ist, selbsttätig draußen arbeitet, mit einer Lösung aus einem Tank und mit feinverteilten Brennstoffen oder anderen Feststoffen aus großen Behältern wie Pässern beschickt. Einfache Zumeß- und Rühr vorr leitungen werden eingesetzt, um diese Bestandteile zu mischen und einen homogenen Schlamm herzustellen. Vorzugsweise ist unter diesen Bestandteilen ein Verdickungsmittel, das imstande ist, eine flüssige Phase zu gelieren oder zu verdicken nach einer kurzen, jedoch vorbestimmbaren Zeit. Der Schlamm mit dem Verdickungsmittel, das jedoch noch nicht voll zur Wirkung kommt, wird beispielsweise mittels einer luft- oder hydraulisch getriebenen Membranpumpe durch ein Strangpreßrohr gepumpt, wodurch er nachfolgend verpackt und in der Zwischenzeit weiter eingedickt wird, bis er die gewünschte steife Konsistenz des Fertigproduktes besitzt.

309841/0788

Die Membranpumpe, der ein Wasserschloß folgt, sorgt für einen nahezu konstanten Druck, der es ermöglicht, daß der Slurry-Sprengstoff in einer kontinuierlichen Weise extrudiert werden kann, so daß bei der Verwendung einer ebenfalls kontinuierlich arbeitenden Verpackungsmaschine der Sprengstoff in einer fortlaufenden und selbsttätigen Art und Weise gemischt, gepumpt und extrudiert werden kann. Das Verpackungsmaterial, wie beispielsweise Polyäthylen oder ein entsprechendes Blatt oder ein Film aus einem Kunststoffmaterial, wird imprägniert oder beschichtet. Das kann in Form eines Kunststoffbandes in großen Rollen zugeführt werden, von denen das Band abgerollt und über einen runden, hohlen Dorn um den extrudierten Slurry gelegt wird. Es kann auch ein vorgefertigtes Kunststoffrohr verwendet werden, das in Längsrichtung aufgeschnitten wird und einen bandförmigen Streifen bildet, der dann wieder um den extrudierten Slurry herumgelegt wird. Nachdem das Material um den Slurry herumgelegt ist, kann es in einer herkömmlichen Weise, wie z.B. mit einem Klebestreifen, verklebt werden. Andererseits kann auch ein selbstschließender "Eeißverschlußschlauch" verwendet werden, um die Längsnaht wieder zu schließen. Diese beiden Verfahren sind im Verpackungsbereich bekannt. Das "Reißverschlußschlauch"-Verfahren besteht aus der Verwendung eines "Reißverschlusses" oder einem speziell entworfenen, sich selbst verschließenden Schlauch in einem entsprechenden Gerät, in welchem die Kanten der Längsnähte des Bandes miteinander verbunden werden, wodurch ein im Querschnitt kreisförmiger Verpackungsschlauch entsteht. Es können auch andere Verschlußverfahren eingesetzt werden, wie z.B. eine vorsichtige Hitzezufuhr, um die Kanten des Schlauches zu schmelzen und miteinander zu verkleben. Es kann auch ein Kunststoffschlauch vorgestaucht oder über das Ende des Extru-

309841/0788

sionsrolires in der Form eines Ärmels oder teleskopartig geschoben werden. Der aufgezogene Schlauch kann dann durch den fortlaufend extrudierten, stabförmigen Slurry gefüllt und während des Füllvorganges von dem Extrusionsrohr abgezogen werden. Sobald eine Stablänge Sprengstoff in den Kunststoffschlauch extrudier.t und verpackt ist, tritt eine selbsttätige Verschluß- und Schneidevorrichtung in Tätigkeit und quetscht den Schlauch zusammen, um zwei Bänder oder Klammern um den Schlauch anzubringen, wodurch zwei nebeneinanderliegende Stäbe voneinander getrennt werden. Eine Schneidevorrichtung trennt das schlauchförmige Verpackungsmaterial zwischen den beiden Bändern, wodurch voneinander getrennte Stäbe einer vorbestimmten Länge entstehen, bis etwa die Rolle oder das aufgeschobene Verpackungsmaterial zur Neige geht. Bei Verwendung einer Rolle Verpackungsmaterials kann eine große Menge Schlauch bereitgestellt werden, so daß das Verfahren während einer längen Zeitdauer nicht unterbrochen zu werden braucht. Wenn es erforderlich ist, die Rolle des Schlauchmaterials zu ersetzen, nimmt ein Auswechseln der Rolle nur eine geringe Zeit in Anspruch, Dementsprechend kann man dieses Verfahren als ein kontinuierliches ansehen, was oft von großer Wichtigkeit ist, im besonderen dort, wo Zeit bei der Eindickung und der Fertigung der Stabsprengstoffe nach dem Mischen und vor der Extrusion und Verpackung eine Rolle spielt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische und ein wenig auseinandergezogene Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum gleichzeitigen Mischen und Verpacken,

309841/0788

Fig. 2 eine Anzahl auswechselbarer, hohler Dorne, die zur Füllung schlauchförmigeii Verpackungsmaterials mit Sprengstoff geeignet sind,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die die Trennung der einzelnen Stäbe im Anschluß an den Füllvorgang erläutert,

Fig. 4 die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Mischen und Verpacken von Sprengstoffen,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Verpackungsvorrichtung,

Fig. 6 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 5 entlang der Schnittlinie 6-6 und

Fig. 7 eine Teilansicht der Pumpen- und Ventilanordnung zur Zuführung der flüssigen Oxydationslösung zu dem Sprengstoffmischer.

In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist ein Flüssigkeitsvorratstank 11 vorgesehen, der mit einer wäßrigen Lösung eines geeigneten anorganischen Oxydationssalzes gefüllt sein kann. Normalerweise ist in der bevorzugten Lösung eine wäßrige Lösung enthalten, bei welcher nämlich Wasser allein oder eine Mischung von Wasser und einer verträglichen organischen Flüssigkeit, wie Formamid oder Äthylenglykol, mehr oder weniger mit Ammoniumnitrat gesättigt ist, das auch mit Natriumnitrat und/oder Kalziumnitrat kombiniert sein kann. Es können jedoch auch irgendwelche dieser Bestandteile fehlen, und andere Zusammensetzungen gut bekannter Oxydationssalze können stattdessen eingesetzt v.erden, wie Ammonium- und/oder Alkali- oder Erdalkali,-Perchlorate, -chlorate und -nitrate, die dem Sachverständigen geläufig sind. Die in den Tank 11 eingefüllte Lösung ist norma-

309841/0788

lerweise gesättigt oder im wesentlichen gesättigt und kann eine Temperatur etwas oberhalb der Umgebungstemperatur aufweisen, so daß sie eine verhältnismäßig hohe Konzentration des Oxydationssalzes beinhaltet.·

Salze in trockner Form, wie beispielsweise Ammoniumnitrat, können dem Tank 11 über die Leitung 13 aus einem herkömmlichen Vorratstrichter oder einer anderen, nicht dargestellten Quelle zugeführt werden. Ein Ventil 15 ist zur Steuerung des Feststoffstromes durch die Leitung 13 in den Tank 11 vorgesehen, über eine andere Leitung 16, in welcher sich ein Ventil 17 befindet, können die gleichen oder andere Oxydationssalze in trockner Form.einem Beschickungsbehälter 19 zugeführt werden. Der hier dargestellte Beschickungsvorgang vollzieht sich infolge der Schwerkraft, wobei jedoch andererseits entsprechend Schnecken oder andere Transportmittel eingesetzt werden, falls dies erforderlich erscheint.

Ein weiterer Behälter oder ein Faß 21 ist für die Zuführung der Brennstoffe, wie z.B. Mn verteilte, kohlenstoffhaltige Feststoffe, wie Kohle oder Gilsonit oder pulverisiertes Aluminium usw., in der Form von Feststoffteilchen vorgesehen. Zusätzliche Behälter 31 können neben den Behältern 19 und 21 vorgesehen sein, die alle von einem Aufgabetrichter oder Trog 23 getragen werden. Außerdem sind Zumeßvorrichtungen zur Steuerung des Zuflusses der Feststoffteilchen aus jedem der Behälter 19, 21 usw. vorgesehen. In der Leitung 2? ist ein Ventil 25 zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes aus dem Behälter 11 in eine Mischkammer oder -station JO installiert;. Im uufceren Teil des Aufgabetrichters oder Troges 23 "befindet sich eine Schnecke 54-,

3 0 9 8 4 1 /07SS

die einen entsprechenden Antrieb besitzt und die Feststoffe von den Zuführungsstellen der Behälter 19 und 21 mit der erforderlichen Geschwindigkeit in den Mischvorgang hineinführt. In der Mischkammer 30 werden die Flüssigkeit und die aus Feststoffteilchen bestehenden Bestandteile vermischt und bilden einen homogenen Schlamm. Allein die Tatsache, daß die Flüssigkeit und die Feststoffe zusammen den Trog durcüaufen, ist oft für deren "Vermischen ausreichend, besonders, wenn sie gleich anschließend eine Förderpumpe durchlaufen. Es kann Jedoch erforderlichenfalls ein Flügelradmischer oder eine andere nicht dargestellte Vorrichtung in dem unteren Teil des Mischers 30 angeordnet sein. Eine derartige Mischvorrichtung ist hinreichend bekannt und braucht nicht im Detail beschrieben zu werden.

Die Mischvorrichtung ist über ein Abgasrohr 38 mit einer Leitung 42 verbunden. Eine Pumpe 44, die nur schematisch dargestellt ist, wobei es sich vorzugsweise um eine luftbetätigte Membranpumpe handelt, ist vorgesehen, um den frisch gemischten Schlamm aus den Behältern 23 und 30 durch die Extrusionsröhre und in die Kunststoff-Aufnahmebehälter οder-Schläuche zu pressen, um die Verpackung durchzuführen, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und nachfolgend näher beschrieben wird.

Nachdem der Slurry-Sprengstoff die luftbetätigte Membranpumpe verlassen hat, durchströmt er gleich anschließend eine Leitung 101. Zwei derartige Leitungen sind dargestellt, wobei entspre chende (nicht dargestellte) Ventile den Strom des Slurry-Sprengstoffes in die eine oder andere Leitung dirigieren können. Eine bevorzugte Leitungsanordnung 102 ist in Fig. 4 dargestellt. Sie besteht aus einem weichen, elastisch dehnbaren Gummischlauch 103,

309841/0788

der von einem Metallrohr 104 umgeben ist, bevor er in die Extrusionsrohre 105 und 106 eingeführt wird. Dieser Gummischlauch hat einen äußeren Durchmesser, der geringer ist als der Innendurchmesser des Metallrohres, so daß sich der Schlauch ausdehnen kann, falls dies erforderlich ist, so daß ein Druckausgleich bewirkt wird. Die Membranpumpe 44 erzeugt verhältnismäßig geringe Druckschwankungen innerhalb des Sprengstoffes, so daß diese durch die Ausdehnung des GummiSchlauches 103 entsprechend ausgeglichen werden können.

Von dem Schlauch 102, der gleichzeitig die Wirkung eines Wasserschlosses hat, wird der Sprengstoff durch die Leitung 7^Λ (Fig. 1) gepumpt-und dort, wo sie sich T-förmig aufteilt, wechselweise über die Ventile 107 den beiden Extrusionsrohren 105 und 106 zugeführt. Die Ventile 108 und 109 sind vorgesehen, um die Strömungsgeschwindigkeit des Slurryε in jedes Hohr zu steuern. Diese Ventile können zwar von Hand bedient werden, sie werden jedoch vorzugsweise durch Elektromagneten oder mittels einer hydraulischen Flüssigkeit oder durch Druckluft betätigt.

Jedes beliebige Verpackungsmaterial, das zum Einpacken von plastischen Slurry-Sprengstoffzusammensetzungen geeignet ist und diese in ihrem flexiblen plastischen oder halbplastrs&ren¹ zu halten vermag, kann eingesetzt werden, um den Slurry-Sprengstoff von den Extrusionsrohren 105 und 106 aufzunehmen. Vorzugsweise besteht die Verpackung aus einem Polyäthylen-Verpackungsmaterial, das schlauchförmig ausgebildet ist, oder in eine solche Form gebracht werden kann. Polyäthylen wird bevorzugt, da es einen bemerkenswerten Brennstoffwert besitzt, der

309841/0788

in die Sauerstoffbalance des Slurry-Sprengstoffs mit einkalkuliert werden kann, und stellt somit selbst einen Bestandteil dar. Dadurch wird einerseits die Verpackung während der Explosion verbrannt, während andererseits hierdurch bei der Explosion selbst Energie zugeführt wird.

Flaches Verpackungsmaterial, das band- oder streifenförmig ausgebildet ist, muß zunächst um die Extrusionsdüse herumgelegt werden, um den Sprengstoff aufzunehmen, \rorauf es verschlossen wird. Jedes beliebige einfache Verfahren kann eingesetzt werden, um das Verpackungsmaterial um den extrudierten, stabförmigen Sprengstoff herumzulegen und die Längsnaht zu schließen. Dabei besteht ein Verfahren darin, ein abgeflachtes, schlauchförmiges Material zu verwenden, das bei dem Herumführen um das Extrusionsrohr aufgeschlitzt und später wieder verschlossen wird. Es ist auch möglich, ein flaches Band um einen runden Dorn herumzulegen, der das Kunststoffbandmaterial um die Extrusionsdüse herumführt, wobei sich das Verpacken vollzieht, während das Verpackungsmaterial außen an dem Dorn vorbeistreicht und der Slurry-Sprengstoff gleichzeitig innen durch den Dorn geführt wird. Nachdem das Material schlauchförmig um den Sprengstoff herumgelegt ist, kann in allen diesen Fällen der Verschluß der Längsnaht durchgeführt werden, indem beispielsweise ein Klebeband auf die Längskanten der Naht aufgedrückt wird, wobei das Band entrollt und gleichzeitig mit dem extrudierten Sprengstoff und der diesen umgebenden Verpackung das Auflegen des Klebebandes erfolgt.

Wenn ein vorgefertigter Kunststoffschlauch verwendet wird, kann die Vorrichtung gemäß Fig. 5 Verwendung finden. Wie gezeigt,

309841/0788

wird der vorgefertigte Schlauch 110 von einer Rolle 112 entnommen, von einem Finger am vorderen Ende des Domes oder des Extrusionsrohres 116 geöffnet und geführt und mittels eines Meseers 118, das ähnlich wie eine Rasierklinge ausgebildet sein kann, in Längsrichtung aufgeschlitzt.

Der aufgeschlitzte Schlauch wird dann an der Sprengstoffzuführung, die als Schlauch 120 dargestellt ist, vorbeigeführt und um den runden hohlen Dorn 116 herumgeführt, wodurch sie um den Auslaß des Extrusionsrohres 122 anliegt. Das letztere ist die Fortsetzung des Domes 116. Der Schlitz wird daraufhin verklebt, wodurch wieder eine schlauchförmige Ummantelung entsteht, die den Sprengstoff aufnimmt. Wie dargestellt, wird das Klebeband 125 von einer Rolle 126 kontinuierlich zugeführt und von zwei dem schlauchförmigen Körper angepaßten Druckrollen 128 und 129 (Fig. 6) angedrückt. Die Rollen führen einerseits die Umhüllung zur Aufnahme des extrudierten Sprengstoffes und verschließen den Schlauch kurz bevor der Sprengsfeff aus dem Rohr austritt.

Eine andere Möglichkeit, den extrudierten Sprengstoff zu umhüllen, bietet die Verwendung eines "Rei ß .Verschlußschlauches". Bei einem "Reißverschlußschlauch" handelt es sich um eine Verpackungsart, die in der Verwendung eines besonders ausgebildeten, mit einer "Reißverschluß"naht versehenen Schlauches besteht. Der Längssaum wird mittels einer Vorrichtung verschlossen, wobei die Nahtkanten des vorher flachen und band- oder streifenförmigen Materials miteinander verbunden werden, wodurch ein hohler Schlauch zur Verpackung entsteht. Bei Einsatz dieses Verfahrens wird der stabförmige Sprengstoff aus den Rohren 105 oder 106 (Fig. 4) oder dem -Rohr 122 (Fig. 5) extrudiert und in

309841 /0788

einer kontinuierlichen Weise verpackt und verschlossen. Das jeweils eingesetzte Verfahren zur Verpackung des extrudierten Sprengstoffes ist nicht besonders wichtig. Es können die jeweils am geeignetsten erscheinenden Verfahren und Hilfsmittel zum kontinuierlichen Herstellen und Verschließen des Verpakkungsmaterials für den extrudierten Sprengstoff Verwendung finden.

Es kann auch ein langer und dünnwandiger,vorgefertigter Kunststoffschlauch in einer ärmel- oder teleskopartigen Weise auf das Ende des Extrusionsrohres aufgeschoben werden. Die Figuren 1 und 3 zeigen ein derartiges System. Nachdem der Schlauch W auf den austauschbaren, hohlen Dorn 72 aufgeschoben ist, kann das äußere Ende des Schlauches zugebunden werden. Als Verschlußmittel kann auch eine kleine Metallklammer C dienen. Wenn die Ventile 107 und 108 (Fig. 4) geöffnet sind, strömt der Spreng.-stoff durch das Extrusionsrohr oder den Dorn 72 in den verschlossenen Schlauch hinein. Der Strom beginnt das teleskopartig aufgeschobene Verpackungsmaterial von dem Füllrohr 72 abzuziehen, und bei einem Weiterströmen des Slurry-Sprengstoffs wird der Schlauch in einer ähnlichen Weise angefüllt, wie dies bei einer Wurst der Fall ist. Das Rohr 72 steht, wie in Fig. 1 gezeigt ist, mit der Ventilanordnung in Verbindung, die den Sprengstoff von der Pumpe 44 über die Zuführungsleitungen 101 und 71 aufnimmt.

Bei Verwendung der Verpackungsvorrichtung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, kann eine herkömmlüie, schematisch dargestellte Verschluß- und Trennanordnung 80 Verwendung finden. Sie ist am Ende des Extrusionsrohres 122 vorgesehen und steht in der Weise mit der Verpackungsvorrichtung in Verbindung, daß das schlauchförmi-

309841/0788

ge Verpackungsmaterial V, das sich ursprünglich ein wenig über die Spitze des extrudierten Sprengstoffes hinaus erstreckt, zunächst verschlossen werden kann. Als Verschlußmittel wird eine Metallklammer C (Fig. 3) verwendet. Daraufhin strömt der Sprengstoff unter dem Druck der luftbetätigten iiembranpumpe 44 durch den Dorn oder das Füllrohr in das Ende des Verpackungsmaterials hinein . Diese Strömung beginnt, das Verpackungsmaterial von der Vorratsstelle abzuziehen, so daß dieses gefüllt wird, während das Explosionsmaterial ausströmt. Wenn das Verpackungsmaterial um eine Stablänge von dem Füllrohr abgezogen ist, wird die Verschlußvorrichtung 80 betätigt, die den Schlauch zusammendrückt und zwei Klammern C in einem hinreichenden Abstand voneinander anbringt, so daß·der Schlauch dazwischen in einem Punkt S abgetrennt werden kann (Fig. 3)> so daß ein einzelner individuell gefüllter Stab vorliegt. Die Verschlußmittel C können aus Metallbändern oder Klebestreifen bestehen. Der Verschluß kann auch durch ein umgebundenes Seil oder ein anderes entsprechendes Material gebildet werden. Bn Messer 83, das in einer herkömmlichen Weise durch eine nicht dargestellte Anordnung betätigt wird, trennt jeweils einen Stab von dem nachfolgenden Schlauchteil 84 ab. Dieser Vorgang wird bei jeder neuen Stablänge wiederholt.

Bei einer weiteren Extrusion der Zusammensetzung wird der nunmehr verschlossene Teil der Verpackung durch den extrudierten Sprengstoff über den rohrförmigen Dorn hinaus und unter der Verschlußvorrichtung für die Längsnaht entlanggezogen. Dadurch wird das Verpackungsmaterial von der Vorratsrolle in einer kontinuierlichen Weise abgerollt und um den extrudierten Sprengstoff herumgelegt, worauf der Schlauch mit dem Sprengstoff angefüllt

309841/0780

wird. Sobald eine neue Schlauchlänge aufgefüllt ist, wird ein neuer Verschlußvorgang durchgeführt, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Hier wird der zweite Stab gerade hergestellt und von dem Messer 83 abgeschnitten. Dieser Vorgang setzt sich Schritt für Schritt fort, bis das Verpackungsmaterial erschöpft ist. Ein neuer Schlauchvorrat, der sich auf einem Ersatzdorn 72 (Fig. 2) befindet, kann schnell in Betrieb genommen werden, indem man den leeren Dorn abnimmt und durch einen neuen ersetzt, worauf das Verfahren von vorn beginnt.

Das in Fig..1 dargestellte äußere Ende des Dornes 72 mündet auf oder direkt über dem Tisch 95. Ein frisch abgetrennter Stab S. kann durch den nachfolgenden Stab weitergeschoben werden, oder aber man legt ihn so ab, daß er auf ein laufendes Transportband 97 fällt. Das letztere wird von der Rolle 98 getragen und angetrieben und befördert die Stäbe in einen entsprechenden Behälter, wie beispielswise eine Schachtel zur endgültigen Verpackung. Die Fig. 3 zeigt einige Teile in einem größeren Maßstab. In Fig. 5 ist eine analoge Anordnung dargestellt, in welcher auch ein auf den Hollen 134- und 135 laufendes Transportband zum Abtransport vorgesehen ist.

Bei einem typischen Herstellungsverfahren befindet sich das aus Feststoffpartikeln bestehende Brennstoffmaterial in einem Behälter 21. Man bezeichnet dies üblicherweise als Vorgemisch, das oft aus einer Mischung von Brennstoff und Verdickungspartikeln in fester Form besteht. Dabei beinhaltet es oft fein verteiltes Aluminium, das mit Kohle, Gilsonit oder Schwefel oder mit zwei oder mehr dieser Bestandteile vermischt ist. Dabei können auch zusätzliche Bestandteile zur Verstärkung der Energie des Spreng-

309841/0788

Stoffes anwesend sein. Normalerweise "beinhaltet es eine geringe Menge eines hydratisierbaren Gummis eines Verdickungs- oder Geliermittels wie Guarangummi oder ein entsprechendes, um die flüssige Phase in ein viskoses Gel umzusetzen. Dies ist für den Fachmann nicht neu.Zusätzliche Oxydationssalze können in trockener Form von einem Behälter 19 hinzugefügt werden. Dies kann das gleiche Salz, das sich in der Lösung im Tank 11 "befindet, oder auch ein anderes sein. Der Grund für eine zusätzliche Beimengung eines Oxydationsmittels in trockener Form kann darin liegen, die Mischung einzudicken, Energie hinzuzufügen oder auch einen besseren Sauerstoffausgleich zu erreichen. Dieses trockene Oxydationsmittel und die anderen feststofförmigen Bestandteile sind individuell sicher zu handhaben und können von den Lieferanten direkt zur Herstellungsstätte befördert werden. Die Lösung im Tank 11 kann entweder oder vorher präpariert oder auch in der Nähe eines Bergwerkes, wo beispielsweise die Sprengstoffe Verwendung finden, hergestellt und mit den Feststoffbestandteilen vermischt werden.

Die Bedienungsperson eicht den Zustrom eines jeden Bestandteils von seinem Vorratsbehälter, so daß die gewünschte liaterialmischung in den Mischer 30 eingefüllt wird. Die Zusammensetzung kann jederzeit verändert werden. Die gemischten Materialien werden dann durchgerührt und mittels der luftbetätigten Membranpumpe 44 durch die Extrusionsrohre hindurchgepumpt, worauf sie, wie oben beschrieben, in verschlossene und getrennte Sprengstoff stäbe verpackt werden.

Wenn das System in Betrieb genommen wird, werden die Bestandteile zunächst präpariert und in die entsprechenden Behälter 11, 19, 21 und, falls erforderlich, anderen >iicUt dargestellten ein-

309841/0788

gebracht. Die Bedienungsperson eicht den Strom eines jeden Bestandteiles und leitet den Mischvorgang ein. Während die luftbetätigte Membranpumpe den Sprengstoff durch das Extrusionsrohr hindurchdrückt, wird das Verpackungsmaterial um den extrudierten, stabförmigen Sprengstoff herumgelegt, während es sich gleichzeitig mit dem Füllen, Verschließen und Abtrennen in einzelne Stäbe von der Vorratsrolle Schritt für Schritt abrollt. Das Verschließen und Abtrennen geschieht unter der Kontrolle einer für die Verpackung zuständigen Bedienungsperson. Besondere Vorratsrollen mit Verpackungsmaterial können an einem Platz in der Nähe aufbewahrt werden, so daß sie schnell ersetzt werden können, wenn eine Rolle leer ist.

Die Extrusionsrohre 72, von denen drei Ersatzrohre in Fig. 2 dargestellt sind, bestehen vorzugsweise aus einem dünnwandigen Edelstahlrohr mit einem entsprechenden Durchmesser. Das auserwählte Material sollte korrosionsbeständig und auch beständig gegenüber chemischen Angriffen durch die Bestandteile des Sprengstoffes sein, unter denen natürlich Salze sind, die viele Metalle angreifen, wie beispielsweise Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Kalziumnitrat und ähnliche. Die dünnwandigen Polyäthylenschläuche, die als Verpackungsmaterial Verwendung finden, können flach und nahtlos oder aber auch solche mit einer Längsnaht sein. Ein Kugelrückschlagventil 140 kann in dem Verbindungsstück 71 (Fig. 1) vorgesehen sein, um ein Zurückstoßen des Sprengstoffes infolge des Druckes innerhalb des Dornes oder des noch nicht verschlossenen und abgeschnittenen Schlauches zu verhindern.

Bei der Verschlußmaschine, die oben erwähnt worden ist, handelt es sich vorzugsweise um eine herkömmliche Maschine, die kleine

30984 1 /0788

Aluminiumklammern heranführt und diese oder auch Bänder um das Verpackungsmaterial W herumlegt. Sie werden etwa 1,25 bis 2 cn auf dem Schlauch auseinander angebracht bei Stäben von etwa 2,5 bis 4· cm Durchmesser. Wenn die Klammern zusammengedrückt werden, schneidet gleichzeitig das Messer das Verpackungsmaterial dazwischen durch. Auf diese Weise wird jeweils ein fertiger Stab von dem noch nicht gefüllten Schlauch getrennt. Der Herstellungszyklus kann sehr verschieden sein und beispielsweise 25 bis 100 Arbeitsgänge pro Minute ausmachen. Normalerweise liegt er im Bereich von etwa 40 bis 70 Stück pro Minute.

Das Transportband 97 ist nicht immer unbedingt erforderlich; es ist jedoch praktisch. Man kann es verwenden, um die Stäbe in (nicht dargestellte) Schachteln zu verpacken, wobei nur eine äußerst geringe manuelle Kontrolle oder Korrektur erforderlich ist. Als zusätzliche, herkömmliche Ausrichtung kann beispielsweise eine Anordnung zum Verschließen der Schachteln vorgesehen sein. Weiterhin können andere Misch- und/oder Haltevorrichtungen wünschenswert sein, um beispielsweise Wasser, eine organische Flüssigkeit, anorganische Oxydationssalze und ähnliche miteinander zusammenzubringen, um zusätzliche Mengen von Lösung für den Tank 11 herzustellen. Es können auch Mischvorrichtungen zur Herstellung des "Vorgemischs" für den Tank 21 usw. vorgesehen sein. Um das Mischen der Lösung im Freien und im besonderen bei kühlem Wetter zu erleichtern, kann es erforderlich sein, eine Heizvorrichtung, wie beispielsweise einen Wassererhitzer oder Boiler, vorzusehen, so daß die flüssigen Bestandteile, imbesonderen Wasser und andere Lösungsmittel für die Oxydationssalze,erhitzt werden können. Falls für erforderlich gehalten wird, kann die Temperatur im Tank 11 bei einer ge-

309841/0788

wünschten Höhe gehalten werden, um sicherzusehen, daß das Salz aus der Lösung nicht vorzeitig auskristallisiert. Im allgemeinen werden die in der fertigen Zusammensetzung verwendeten Rohmaterialien einschließlich der Brennstoffteilchen, wie fein verteiltes Aluminium, Gilsonit und andere kohlenstoffhaltige Materialien, Gummi, Stärke und/oder Verdickungsmittel oder Gerbildner, quervernetzende Materialien und ähnliches getrennt voneinander aufgehoben, um die Gefahr einer Explosion zu vermeiden, Das gesamte System kann dementsprechend vollends sicher gestaltet werden, da in den meisten Fällen nichts hergestellt wird, was explodieren kann, bis die Materialien, die den fertigen Sprengstoff bilden, miteinander vermischt werden.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit verschiedenen wünschenswerten Kontrollaerkmalen. Der aus einem dieser Figur nicht dargestellten Mischer entstammende Brennstoff wird durch eine Auslaßdüse 141 in einen Trichter 143 eingeführt. Von hier aus fließt er in eine peristaltische Schlammpumpe 145, die hydraulisch über eine Druckleitung 147, die ihren Druck durch eine Hauptpumpe 155 erhält, angetrieben wird. Die letztere wird mit hydraulischer Flüssigkeit aus einem Sammelbecken 153 aufgefüllt. Die Leitung 155 führt die hydraulische Flüssigkeit von der Schlammpumpe 145 in den Sammeltank zurück„

Es ist oft erwünwcht, dem Slurry-Sprengstoff etwas Luft zuzuführen, während er verpackt wird. Zu diesem Zweck kann von einer entsprechenden (nicht dargestellten) Druckquelle Luft über die Leitung 160 (Fig. 4) zugeführt werden. Die Luft durchströmt eine Gütereinheit 162 sowie ein Druckausgleichventil 164, wor-OUi sie über die Leitung 165 der Pumpenauslaßleitung 168 zuge-

309841 /O78B

_ 20 -

führt wird. In der Leitung 165 ist ein Ventil 166 angeordnet. Eine Entlüftungsleitung 169 mit einem Ventil I70 ist vorgesehen, um die Luft anfangs aus dem Sprengstoff abzulassen. Der Sprengstoff strömt durch die Leitung 172 in ein Wasserschloß 102, das aus einem elastischen Schlauch 1.03 besteht. Der Schlauch kann in bestimmten Abständen zusammengeschnürt sein, wie dies bei 175 dargestellt ist, um die Ausgleichskapazität zu steuern, wobei die Ausdehnung des elastischen Schlauches durch die Wandung eines umschließenden Zylinders 104 begrenzt wird, der bei dem hier vorliegenden Druck sich nicht ausdehnt.

In Fig. 7 ist eine zweckmäßige Ventil- und Pumpanordnung für den Tank 11 in Fig. 1 zur Beförderung und Kontrolle der Oxydationslösung dargestellt. Die Lösung wird in der Nähe des Bodens durch das Ventil 25 abgezogen, während ein Teil oder der Gesamtstrom durch die Leitung 180 nach oben zurückgeführt werden kann. Dadurch wird ein Auskristallisieren des Salzes verhindert, das eintreten könnte, wenn die Lösung stillsteht. Die Lösungspumpe 182 drückt die Lösung aus dem Tank 11 über die Leitung 184 in den Mischer, wobei jedoch ein verstellbares Ventil 186, das über eine Hydraulikanordnung 188 gesteuert wird, so reguliert werden kann, daß es von 0 bis 100% des Lösungsmittelstromes über die Leitung 180 in den Tank 11 zurückführen kann.

In Fig. 1 ist auch eine Vorrichtung 191 zum Besprühen oder Abwaschen der Stäbe vorgesehen, während dieseverpackungsvorrichtung verlassen, um beispielsweise Schlamm abzuwaschen, der das Äußere der Packung beschmutzt _a Außerdem ist eine Druckvorrichtung 193 vorgesehen, um jeden verpackten Stab mit dem Datum oder einer anderen Kennzeichnung zu versehen.

309841/0788

Die Kontrolle des Schiammfeststoffgehaltes für die Pump- und Extrudierfahigkeit' sowie für den endgültigen gewünschten Feststoffgehalt innerhalb der Packung kann durch entsprechende Steuerung oder Auswahl der Verdickunssmittel,der Quervernetzungsmittel, der Verzögerungsmittel, der Flüssigkeitsmenge sowie der Hinzufügung von ungelösten Salzen usw. erreicht werden.

309841/0788

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines viskosen Slurry-Sprengstoffes in Stabform, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst die Feststoffe einschließlich der Brennstoffe mit einer Flüssigkeit, die gelöstes Oxydationsmaterial enthält, mischt, wobei ein pumpfähiger Slurry oder eine Suspension der Feststoffbestandteile in der Flüssigkeit entsteht, worauf man den sich ergebenden Slurry, während er sich noch in einem pumpfähigen Zustand befindet, mittels einer Pumpe durch ein hohles Extrusionsrohr oder einen Dorn und in ein um diesen Dorn gelegtes, langes, schlauchförmiges Verpackungsmaterial pumpt, wobei der stabförmig extrudierte Slurry eingefaßt wird, während der Schlauch, dessen eines Ende bereits vor dem Extrudieren verschlossen war, nachdem er sich durch das Auffüllen mit dem extrudierten Material um eine Stablänge über das Ende des Extrusiönsrohres hinausgeschoben hat, zusammengequetscht und in einem geringen Abstand zweifach verschlosaen wird, während anschließend mittels eines Schnittes zwischen den nebeneinanderliegenden Verschlußstellen ein fertig verpackter Sprengstoffstab von dem Verpackungsmaterial abgetrennt wird.

3098A1/0788

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas in den Slurry-Sprengstoff injiziert wird, während er durch den hohlen Dorn gepumpt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Slurry-Sprengstoff ein eine Verζögerungswirkung aufweisendes, jedoch schnell wirkendes Verdickungsmittel zusetzt, worauf man den das Verdickungs-_ mittel enthaltenden Sprengstoff durch das Extrusionsrohr pumpt, wobei die Verdickunsgwirkung des Verdickungsmittels eintritt, bevor der Verpackungsvorgang vollendet ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Feststoffgehaltes des Slurry-Sprengstoffes diesem ein ungelöstes Oxydationssalz hinzugefügt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verpackungsmaterial ein flacher Schlauch verwendet wird, der zunächst aufgeschlitzt und dann um den Dorn gelegt wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung und Verpackung stabförmiger Slurry-Sprengstoffe, gekennzeichnet durch einen Tank (11), aus welchem eine flüssige Lösung eines anorganischen Oxydationsmittels mit einer steuerbaren Geschwindigkeit einer Mischkammer (30) zuführbar ist, Behälter (19, 21), aus Vielehen in der flüssigen Lösung suspendierbare Peststoffe mit steuerbarer Geschwindigkeit der Mischkammer (30) zuführbar sind, eine liischvorrichtung (3^) zur Herstellung

309841/0788

eines pumpfähigen Schlammes aus der flüssigen Lösung und den Salzpartikeln innerhalb der Mischkammer (30), eine Pumpe (44) zur Beförderung des Schlammes von der Mischkammer (50) durch ein Extrusionsrohr (105, 106), eine Bevorratung von Verpackungsmaterial (126), das gleichzeitig mit dem extrudierten Slurry-Sprengstoff diesen umfassend an dem Extrusionsrohr (105, 106) vorbeiführbar ist, eine Verschließvorrichtung (80) zum Verschließen des Verpackungsmaterials (W) am Ende des Extrusionsrohres (IO5, 106) sowie eine Schneidvorrichtung (83) zur Abtrennung der einzeln verpackten Slurry-Sprengstoff-Stäbe.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (80) zum Zusammendrücken des Verpackungsmaterials (W) und zum Anbringen eines Paares von Verschlußklammern (C) um den zusammengedrückten Teil des Verpackungsmaterials (W) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Messer (83) vorgesehen ist, mittels welchem das Verpackungsmaterial (W) zwischen dem Paar Verschlußklammern (C) abtrennbar ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuführvorrichtung (160, 162, 164, 165), mittels welcher ein Gas in den Slurry-Sprengstoff injizierbar ist, vorgesehen ist.

309841/0788

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, die aus einem elastisch expandierbaren Schlauch (105) besteht, um welchen zur Begrenzung der Expansion ein festwandiges Rohr (104·) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch einen Finger (114) zur Öffnung des abgeflachten, schlauchförmigen Verpackungsmaterials (110), ein Hesser (118) zum Einbringen eines Längsschnittes in das schlauchförmige Verpackungsmaterial (110) sowie eine Vorrichtung (128, 129) zum Auflegen eines Klebestreifens (125) auf die Längsnaht des Verpackungsmaterials (110).

3098A1/0788

Leerseite