DE2335251C3 - Rieselfähiges und bindemittelfreies Pentaerythrittetranitrat und Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung zum Herstellen von Sprengschnüren - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Pentaerythrittetranitrates, das sowohl rieselfähig ist als auch nach einer Verdichtung fest aneinanderhaftet und seine Rieselfähigkeit weitgehend verliert.

Pentaerythrittetranätrat wird in immer stärkerem Maße in solchen Sprengschnüren eingesetzt, deren Sprengstoff-Füllgewicht weit über 10 g/m liegt. Diese Sprengschnüre besitzen im gleichen Meterbereich Füllgewichte, die bis zu 100 g, in manchen Fällen sogar bis zu 150 g betragen. Gleichzeitig mit der Füllmenge nimmt jedoch auch der Durchmesser der Sprengschnüre zu, so daß die genannten verstärkten Sprengschnüre Sprengstoffseelen-Durchmesser besitzen, die bis zu 10,9 mm betragen können, während die Standardsprengschnüre mit einem Füllgewicht von ca. 12,5 g/m einen Durchmesser der Sprengstoffseele von etwa 3,6 mm besitzen.

Bei diesen verstärkten Sprengschnüren wirkt sich nachteilig aus, daß beim Durchtrennen der Sprengschnüre der Sprengstoff aus diesen ausrieselt. Je größer der Durchmesser der Spengschnüre ist, um so mehr Sprengstoff rieselt dabei aus den Schnüren aus. Dieses Ausrieseln bedeutet selbstverständlich eine starke Gefahr für das Arbeiten mit Sprengschnüren vor Ort, wo sich ein Auseinanderschneiden von Sprengschnüren zur Herstellung von Schnurstücken gewünschter Länge nicht vermeiden läßt.

Die Tiefe, bis zu der der Sprengstoff aus der aufgeschnittenen Sprengschnur ausrieseln kann, hängt selbstverständlich von der Art der Behandlung des Endstücks der aufgeschnittenen Sprengschnur ab. So beträgt die Ausrieseltiefe bei einer Sprengschnur mit einem Füllgewicht von 40 g/rn Pentaerythrittetranitrat bei einem Durchtrennen der Sprengschnur mit einem scharfen Messer auf einer Holzunterhigc 1-2 cm. Wird dagegen das Endstück auf einer Länge von 50 cm lOmal hin- und hergeschlagen, crliöln sich die Ausrieselliefe auf 5 25 cm; sie liegt noch höher (zwischen 30 und 70 cm), wenn das Endstück mit der Hand gewalkt wird.

Es wurde nun ein binclemittclfreies Pentaerythrittetranitrat gefunden, das riesellahig ist und sich zur Herstellung von solchen Sprengschnüren verwenden läßt, die eine Sprengstoffsccle mit einer geringen Neigung zum Ausrieseln besitzen. Dieses Pentaerythrittetranitrat wird dadurch hergestellt, daß man einer Lösung von Roh-Pentaerythrittetranitrat in einem Lösungsmittel 7— 12 Gew.-⁰/», bezogen auf das Roh-Pentaerythrittetranilrat, Nitriernebenprodukte, die bei der Herstellung von Pentaerythrittetranitrat anfallen, zusetzt und in Lösung bringt, dieser Lösung

ao ein Nichllösungsmittel für Pentaerythrittetranitrat in einer solchen Menge hinzufügt, daß das Gewichtsverhältnis Nichtlösungsmittel zu Lösungsmittel zwischen 1:1,2 und 1:2 liegt, und anschließend das ausgefällte Pentaerythritietranilrat auf an sich bekannte Weise abtrennt.

Es ist zwar schon bekannt, Pentaerythrittetranitrat zusammen mit Dipentaerythrithexanitrat und höheren Nitriernebenprodukten, die bei der Herstellung von Pentaerythrittetranitrat anfallen, gemeinsam auszufällen. Bei diesen bekannten Verfahren spielt die Menge der Nitriernebenprodukie keine Rolle, und es wird das Pentaerythrittetranitrat mit einer erheblich größeren Menge Wasser ausgefällt. Bei diesen Fällverfahren erhält man ein Pentaerythrittetranitrat, das nachweisbare Mengen an Dipentaerythrithexanitrat enthält; es ist zwar rieselfähig, backt aber nicht unter der Einwirkung von Druck oder beim Zusammenpressen zusammen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Pentaerythrittetranitrat rieselfähig ist und zusätzlich noch bei einer Verdichtung, wie sie bei der Herstellung von Sprengschnüren üblich ist, so aneinanderhaftet, daß eine damit hergestellte Sprengschnur sich zerschneiden läßt, ohne daß das Pentaerythrittetranitrat aus der Sprengschnur rieselt.

Das nach diesem Verfahren hergestellte Pentaerythrittetranitrat unterscheidet sich in seiner Form überhaupt nicht von dem nach bisher bekannten Verfahren hergestellten Pentaerythrittetranitrat. Auch seine Analyse ergab Werte, die — aufgrund der Ergebnisse einer Dünnschicht-Chromatografie — sich nur äußerst geringfügig von dem bisher bekannten Pp.ntaen'thrittetranitrat unterscheidet. Diese guten Eigenschaften des Pentaerythrittetranitrats werden erhalten, obwohl ihm keine Bindemittel zugesetzt sma.

Das vorliegende Verfahren läßt sich in den gleichen Apparaturen durchführen, in denen üblicherweise ein Rein-Pentaerythrittetranitrat hergestellt wird. Auch weitere übliche Verfahrensmaßnahmen, die bei der bekannten Herstellung von Rein-Pentaerythrittetranitrat angewendet werden, finden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung. Lediglich das Verhältnis Nichtlösungsmittel zu Lösungsmittel darf nicht, wie bei den bisher üblichen Verfahren, bei 1: 2,5 liegen.
Die bei dem Lösungsprozeß zugesetzten Nitrier-

nebenprodukte sind diejenigen Produkte, die bei Nitrierung von Pentaerythrit mit Nitriersäure zusammen mit Pcntaerylhrittctranitrat entstehen und bei der Abtrennung des Roh-Pentacrythrittetranitiais aus dieser Lösung nach Abtrennung des Lösungsmittels anfallen. Dieses — im folgenden als Nitriernebenprodukt bezeichnete Gemisch — enthält als Hauptbestandteil Pentaerythrittetranitrat und als wichtigstes Nebenprodukt Dipentaerythrithexanitrat. Weiterhin enthält dieses Nitriernebenprodukt neben geringen Mengen Pentaerythrittrinitrat noch Tripentaerythritoctonitrat und noch weitere, höher nitrierte Folgeprodukte des Pentaerythrit^, die nicht näher bestimmt werden können. Die Zusammensetzung hat folgende Durchschnittswerte:

Pentaerythrittetranitrat 71,2%

Pentaerythrittrinitrat 0,5%

Dipentaerythrithexanitrat 7,5%

Tripentaerythritoctonitrat 3,0%

Nicht näher bestimmte Nitrokörper 3,0%

H₂O 14,8%

Die Menge der der Lösung von Pentaerythrittetranitrat zuzusetzenden Nitriernebenprodukte kann zwischen 7 und 12 Gew.-%, bezogen auf das Pentaerythrittetranitrat, betragen. Vorzugsweise werden etwa 10Gew.-% eingesetzt. Diu>e Produkte müssen in der Pentaerythrittetranitrat-Lösung vor dem Zusatz des Nichtlösers in gelöster Form vorliegen.

Wenn als Lösungsmittel Aceton verwendet wird — das als bevorzugtes Lösungsmittel eingesetzt wird —, empfiehlt es sich, die Temperatur vor dem Zusatz des Nichtlösungsmittels auf 50 —56° C zu erhöhen, um zu gewährleisten, daß sowohl das Pentaerythrittetranitrat als auch die Nitriernebenprodukte in Lösung vorliegen.

Als Nichtlösungsmittel wird bevorzugt Wasser verwendet. Die Menge des Nichtlösungsmittels muß erfindungsgemäß größer sein als bei den bisher bekannten Verfahren zur Reindarstellung von Pentaerythrittetranitrat. Das Verhältnis Nichtlösungsmittel zu Lösungsmittel soll zwischen 1: 2 und 1 :1,2 liegen. Bevorzugt wird ein Verhältnis von 1 : 1,7 eingesetzt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kristalle des Pentaerythrittetranitrats sind von einer hauchdünnen Schicht der Nitriernebenprodukte umgeben. Diese Schicht ist selbst bei starker Vergrößerung nur als Kristall-Trübung zu erkennen. Analysen zeigen, daß keine Anreicherung der Nitriernebenprodukte oder Verunreinigungen des Pentaerythrittetranitrats durch diese feststellbar sind. Eine chromatographische Analyse brachte folgende Ergebnisse:

Tabelle 2 Tabelle 1

Nitropcnta,
umkristallisiert
ohne Zusätze
an Nitriernebenprodukt,
mit dem
Verhältnis
Fällwasser zu
Lösung von
I : 2,5

Nitropenta,
umkristallisiert
mit dem Zusatz
von ca. 12°/o
Nitriernebenprodukt, mit dem Verhältnis
Fällwasser zu
Lösung von
1:1,7

99,4%

0,1%

0,5%

Nitropenta 99,4%

Pentaerythrittrinitrat —

Dipentaerythrit- —

hexanitrat

Tripentaerythrit- —

octonitrat

Weitere Nitrier- —

nebenprodukte

H₂O 0,6%

Beispiel

In einem Rührkessel werden 200 kg Roh-Pentaerythrittetranitrat in 700 kg Aceton unter Erwärmen gelöst. Nach erfolgter Lösung werden 20 kg Nitriernebenprodukte hinzugefügt und ebenfalls in Lösung gebracht. Die Endtemperatur der Lösung beträgt etwa 52°.C. Nachdem diese Lösung in einen Fällkessel eingelassen worden ist, werden 400 1 Wasser unter Rühren zugegeben. In dem Wasser ist eine solche Menge Natriumcarbonat (etwa 100 g) gelöst, die zum Neutralisieren der in den Kristallen des Roh-Pentaerythrittetranitrates eingeschlossenen Salpetersäure ausreicht.

Das in dem Fällkessel ausgefallene Pentaerythrittetranitrat wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Anschließend wird es auf bekannte Weise zu Sprengschnüren verarbeitet. Die Sprengschnüre haben ein Füllgewicht an Pentaerythrittetranitrat von 40 g/m und 80 g/m. Anschließend wurde die Ausrieseltiefe auf die obengenannte Weise bestimmt. Die Werte sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben.

Zum Vergleich wurden auf die gleiche Weise Sprengschnüre mit einem Pentaerythrittetranitrat hergestellt, dessen Reinigung auf vollkommen analoge Weise wie oben beschrieben durchgeführt wurde, mit dem Unterschied, daß der Lösung des Roh-Pentaerythrittetranitrates keine Nitriernebenprodukte hinzugefügt wurden und daß in den Fällkessel zur Fällung nur 280 1 Wasser eingelassen wurden. Die ermittelten Ausrieseltiefen dieser Sprengschnüre gehen ebenfalls aus Tabelle 2 hervor.

Ausrieseltiefe (cm)	Sprengschnur
Sprengschnur	mit Füllgewicht 80 g/m
mit Füllgewicht 40 g/m	erfindungs- Vergleich
erfindungs- Vergleich	gemäß
gemäß

Durchtrennen der Sprengschnur mit scharfem 0 Messer auf Holzunterlage

Freies Hin- und Herschlagen eines 50 cm langen 0—1 Endstücks (10 X)

Walken eines Endstücks von Hand 3—6

1— 2	0	1— 2,5
5—25	0— 1	10— 40
30—70	6—12	50—120

Claims (4)

23 35 2b 1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von rieselfähigem und bindemittel freiem Pentaerythrittetranitrat, das bei Verdichtung aneinanderhaftet, dadurch gekennzeichnet, daß man einer Lösung von Rohpentaerythrittetranitrat in einem Lösungsmittel 7 bis 12 Gew.-⁰/», bezogen auf das Rohpentaerythrittetranitrat, Nitriernebenprodukte, die bei der Herstellung von Pentaerythrittetranitrat anfallen, zusetzt und in Lösung bringt, dieser Lösung ein Nichtlösungsmitte! für Pentaerythrittetranitrat in einer solchen Menge hinzufügt, daß das Gewichtsverhältnis Nichtlösungsmittel zu Lösungsmittel zwischen 1:1,2 und 1:2 liegt, und anschließend das ausgefällte Pentaerythrittetranitrat auf an sich bekannte Weise abtrennt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Aceton verwendet und das Lösen der Nitriernebenprodukte bei Temperaturen durchführt, die zwischen 50 und 56° C liegen.

3. Rieselfähiges und bindemittelfreies Pentaerythrittetranitrat, das bei Verdichtung anhaftet, hergestellt nach Anspruch 1.

4. Verwendung eines nach dem Verfahren der Ansprüche 1 und 2 hergestellten Pentaerythrittetranitrats zur Herstellung von Sprengschnüren.