ES2959617T3 - Flegmatización de un explosivo en suspensión acuosa - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un método para flegmatizar un explosivo (21) en una suspensión acuosa (20), que contiene una solución en dispersión (24) y un descomponedor en dispersión (23). Se caracteriza porque el agente flegmatizante (25) se deposita sobre la superficie del explosivo (21) a baja temperatura mediante sus cargas eléctricas opuestas. La invención también se refiere a un dispositivo y a un explosivo flegmatizado mediante dicho método y dispositivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Flegmatización de un explosivo en suspensión acuosa
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método para flegmatizar un explosivo en una suspensión acuosa.
Antecedentes y estado de la técnica
Es conocido en la técnica anterior que un explosivo tal como el PETN, el TNT, el RDX o el HMX puede flegmatizarse mediante un tratamiento superficial con un agente flegmatizante, generalmente una cera, de modo que el explosivo se desensibiliza para evitar la iniciación accidental del explosivo durante el procesamiento, por ejemplo en la extrusión de cargas explosivas. La flegmatización se realiza normalmente en una suspensión acuosa que contiene una cera finamente dispersa. La suspensión de cera se calienta a una temperatura inmediatamente superior al punto de fusión de la cera, tras lo cual la cera se funde y se deposita en forma de partículas de cera en la superficie de los cristales del explosivo. A continuación, la suspensión de cera se enfría a una temperatura inferior al punto de solidificación de la cera para que se solidifique y forme una capa protectora sobre el explosivo. Un problema de dicho método es que el proceso de fusión y solidificación de la cera es largo, consume energía y es perjudicial para el medio ambiente.
Otro inconveniente es la deposición desigual de la cera en la superficie del explosivo, que da lugar a problemas tales como superficies no recubiertas debido a la distribución desigual de la cera en la suspensión acuosa. Los documentos US4092187, US4425170 y EP0492098 divulgan métodos para flegmatizar partículas explosivas en dispersión acuosa recubriendo las partículas con una cera.
Objeto de la invención y características de la misma
Un objeto principal de la presente invención es proporcionar un método sencillo, ahorrador de energía y respetuoso con el medio ambiente para flegmatizar explosivos en una suspensión acuosa.
Dicho objeto, así como otros objetos no enumerados en este documento, se consigue de manera satisfactoria mediante lo presentado en las reivindicaciones independientes de la presente memoria descriptiva.
Las realizaciones de la invención se describen en las reivindicaciones independientes.
La presente invención proporciona, por tanto, un método más sencillo y respetuoso con el medio ambiente de flegmatización en una suspensión acuosa que contiene un agente flegmatizante y un agente emulsionante. El método se caracteriza por comprender las siguientes etapas de producción en el orden que se especifica a continuación:
preparación de una suspensión acuosa que contenga 75-80% en peso de agua y 20-25% en peso de un explosivo, preparación de una solución de dispersión que contenga 40-80% en peso de agua, 20-50% en peso de un agente flegmatizante, 0-10% en peso de un agente dispersante, 2-4% en peso de hidróxidos inorgánicos, y 0-1% en peso de estabilizantes y conservantes,
preparación de un descomponedor de la dispersión que contenga de 0 a 10% en peso de agua y de 90 a 100% en peso de un agente de descomposición de la dispersión,
adición de la solución de dispersión (24) a la suspensión acuosa de la primera etapa en una proporción de mezcla de 4 a 5 partes en peso de la solución de dispersión por 400 a 500 partes en peso de la suspensión acuosa, calentamiento de la suspensión acuosa a aprox. 30 °C,
deposición del agente flegmatizante en la superficie del explosivo por medio de sus cargas eléctricas opuestas como resultado de la adición del descomponedor de la dispersión a la suspensión acuosa en una proporción de mezcla de 0,5-1 partes en peso del descomponedor de la dispersión por 404-405 partes en peso de la suspensión acuosa,
calentamiento de la suspensión acuosa a 30-45 °C,
enfriamiento de la suspensión acuosa hasta 15-25 °C,
separación del explosivo flegmatizado de la suspensión acuosa por filtración,
lavado del explosivo flegmatizado mediante aclarado con agua,
secado del explosivo flegmatizado.
Lo siguiente se aplica según otras realizaciones del método de flegmatización según la invención:
el descomponedor de la dispersión también contiene grafito en una proporción de 0-1 partes en peso de grafito por 300-400 partes en peso de agua, y el agente descomponedor de la dispersión contiene un ácido carboxílico. Ventajas y efectos de la invención
La invención proporciona una serie de ventajas y efectos en comparación con los métodos convencionales de flegmatización, siendo los más importantes los siguientes:
un revestimiento más uniforme y denso, con una mejora de la densidad de compresión de 0,02 [g/cm<3>] a 0,04 [g/cm<3>],
un producto más seguro con una sensibilidad al impacto reducida, con un ensayo de caída de martillo que muestra una reducción de la sensibilidad al impacto de hasta el 100%,
un método de producción más sencillo, más respetuoso con el medio ambiente y más rentable,
un revestimiento que muestra una exudación reducida del explosivo en el almacenamiento a alta temperatura, lo que permite prolongar el tiempo de almacenamiento,
un producto más seguro que muestra una sensibilidad reducida a las descargas electrostáticas, y
un producto con una mejor fluidez en el uso.
La invención se ha definido en las reivindicaciones de patente siguientes y ahora se describirá con algo más de detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas.
Otras ventajas y efectos quedarán claros al estudiar y considerar las siguientes descripciones detalladas de la invención en referencia a las figuras adjuntas:
Las Figs. 1a, b, c y d muestran vistas esquemáticas de un mecanismo para depositar un agente flegmatizante en la superficie de un explosivo mediante sus cargas eléctricas opuestas.
La Fig. 2 muestra un diagrama de flujo esquemático de la flegmatización de un explosivo en una suspensión acuosa según la invención.
La Fig. 3 muestra una vista esquemática del dispositivo (no según la presente invención) utilizado para la flegmatización de un explosivo según el diagrama de flujo esquemático de la Fig. 2.
Descripción detallada de la invención
La invención se basa en el principio de que un agente flegmatizante, preferentemente polietileno, se deposita en la superficie del explosivo por medio de sus cargas eléctricas opuestas. El mecanismo se muestra esquemáticamente en las Figs. 1a, 1b, 1c y 1d.
La Fig. 1a muestra una suspensión acuosa aniónica que contiene cristales de un explosivo a flegmatizar con un agente flegmatizante, preferiblemente polietileno (PE), que se dispersa en la suspensión acuosa utilizando un agente dispersante aniónico activo. Los círculos continuos de la Fig. 1a representan partículas de PE, con componentes hidrófilos cargados negativamente del agente dispersante que se extienden hacia fuera de dichas partículas de PE. Los iones que tienen una carga eléctrica opuesta se unen al componente hidrófilo del agente dispersante, lo que es de gran importancia para la estabilidad de la dispersión. El potencial eléctrico en la doble capa disminuye linealmente con la distancia desde la superficie de la partícula de PE. Cuando el potencial cae por debajo de un determinado valor, la dispersión se descompone y las partículas de PE se aglomeran.
Las Figs. 1b y 1c muestran la dispersión acuosa aniónica durante y después de la adición de un descomponedor de la dispersión (tal como CH<3>COOH).
La adición del descomponedor de la dispersión provoca la protonación de la dispersión acuosa por iones positivos (H<+>), lo que provoca que el potencial eléctrico descienda hasta un valor en el que la dispersión se descompone en la solución acuosa y las partículas de PE se depositan directamente sobre la superficie de los cristales. El descomponedor de la dispersión desestabiliza la dispersión y confiere una carga positiva a las partículas de PE. Las partículas de PE ya no pueden aglomerarse entre sí cuando la dispersión se descompone porque los iones de carga eléctrica opuesta en la superficie de los cristales del explosivo tienen suficiente fuerza de atracción (los cristales son considerablemente más grandes que las moléculas de PE, lo que facilita la atracción) para atraer a las partículas de PE hacia sus superficies, Fig. 1d.
La Fig. 2 es un diagrama de flujo de la flegmatización de un explosivo 21 en una suspensión acuosa 20 que especifica las sustancias y operaciones implicadas. Se prepara una suspensión acuosa 20 que contiene 75-80% en peso de agua 22 y 20-25% en peso de un explosivo 21. En una etapa paralela, se preparan una solución de dispersión 24 y una solución de descomposición de la dispersión 23, también denominada descomponedor de la dispersión. La solución de dispersión 24 contiene 40-80% en peso de agua 22, 20-50% en peso de un agente flegmatizante 25, 0-10% en peso de un agente dispersante 26, también denominado emulsionante, 2-4% en peso de un agente para aumentar el pH que contiene uno o más hidróxidos inorgánicos, y 0-1% en peso de estabilizantes y conservantes. El descomponedor de la dispersión 23 contiene 0-5% peso de agua y 95-100% peso de un agente descomponedor de la dispersión.
Se ha demostrado experimentalmente que las ceras de polietileno (PE), en particular el PE del tipo LD (baja densidad), son adecuadas como agente flegmatizante 25. Otros agentes flegmatizantes 25 de interés son las ceras de PE del tipo HD (alta densidad), PTFE (politetrafluoroetileno), MDPE (polietileno de densidad media), LLDPE (polietileno lineal de baja densidad), cera de abeja, aceite de palma, cera montana, cera de candelilla y aceite de parafina.
El agente dispersante 26, también denominado tensioactivo, es preferiblemente de tipo aniónico. Los tensioactivos aniónicos son tensioactivos en los que el componente hidrófilo está compuesto por sulfatos (R-O-SO3-), sulfonatos (R-SO3-) o carboxilatos (R-CO2-).
El grupo R suele ser un grupo alquilo o, en ciertos casos, un aromático. Un agente dispersante 26 adecuado contiene uno o más de los siguientes tensioactivos aniónicos:
Dodecil-sulfato amónico (CH<3>(CH<2>)<10>CH<2>OSO<3>NH<4>), dodecilsulfato sódico (CH<3>(CH<2>)<n>OSO<3>Na), dodecilbencensulfonato sódico (C<12>H<25>C<6>H<4>SO<3>Na), laurilsulfato sódico (CH<3>(CH<2>)<10>CH<2>(OCH2CH<2>)<n>OSO<3>Na), y estearato sódico (C<1s>H<35>NaO<2>).
Un agente adecuado para aumentar el pH contiene uno o más hidróxidos inorgánicos, preferiblemente hidróxido sódico y/o potásico. Un agente descomponedor de la dispersión adecuado contiene un ácido carboxílico, preferiblemente ácido acético. La elección adecuada de un agente de descomposición de la dispersión mejora la conductividad y el efecto flegmatizante, al tiempo que permite una cobertura más completa de los cristales del explosivo con una fina capa de polímero. Además de un recubrimiento más uniforme, esto también proporciona una adherencia más fuerte. Se ha demostrado experimentalmente que el ácido acético proporciona resultados especialmente favorables en soluciones aniónicas. El explosivo 27, preferiblemente cualquiera de los explosivos PETN, TNT, RDX o HMX, se mezcla con agua 22 en una proporción de 100 partes en peso del explosivo 21 por 300-400 partes en peso de agua, añadiéndose grafito si procede en una proporción de 0-1 partes en peso de grafito por 300-400 partes en peso de agua.
Después de que la suspensión acuosa 20, la solución de dispersión 24 y el descomponedor de la dispersión 23 se hayan preparado individualmente, la dispersión 24 se añade a la suspensión acuosa 20 mientras se agita en una cantidad equivalente a 4-15 partes en peso de solución de dispersión 24 por 400-500 partes en peso de la suspensión acuosa 20.
Después de mezclar la solución de dispersión 24, la suspensión acuosa 20 se calienta sin dejar de agitar hasta aproximadamente 30 °C. A continuación, se añade el descomponedor de la dispersión 23 a la suspensión acuosa 20 sin dejar de agitar, en una cantidad equivalente a 0,5-1 partes en peso del descomponedor de la dispersión por cada 400-500 partes en peso de la suspensión acuosa 20. La velocidad de rotación debe estar comprendida entre 100-300 rpm, y preferiblemente 150 rpm.
La adición de ácido acético reduce el valor de pH de la suspensión acuosa 20, provocando la protonación y descomposición de la dispersión, con el resultado de que el polietileno se deposita en forma de partículas y se absorbe sobre la superficie del explosivo. En una realización alternativa, no mostrada, la dispersión se descompone mediante la desprotonación de una suspensión acuosa catiónica 20. En otra realización alternativa, la dispersión se descompone por agitación en una suspensión acuosa no iónica 20.
La suspensión de cera 20 se calienta a 35-40 °C para reducir la viscosidad de la mezcla, reducir la tensión superficial y mejorar la conductividad, y a continuación se enfría lentamente hasta aproximadamente 25 °C. El explosivo 27 flegmatizado se separa de la suspensión acuosa 20 por filtración. A continuación, el explosivo 27 se lava con agua purificada para eliminar cualquier residuo del descomponedor de la dispersión y se seca, preferiblemente con aire caliente.
La Fig. 2 muestra una realización preferida de un dispositivo de procesamiento (no según la presente invención) 1 para flegmatizar un explosivo 21 en una suspensión acuosa 20 que comprende una solución de dispersión 24, que contiene un agente flegmatizante 25 y un agente dispersante 26, y un descomponedor de la dispersión 23. El dispositivo 1 comprende una primera unidad de mezclado 2 para preparar la suspensión acuosa 20 que contiene el explosivo 21 y agua 19, una segunda unidad de mezclado 4 para preparar la solución de dispersión 24 que contiene el agente flegmatizante y el agente dispersante, y una tercera unidad de mezclado 3 para preparar el descomponedor de la dispersión 23 que contiene agua 19 y una sustancia 22 que descompone la dispersión.
Debajo de la primera unidad de mezclado 2 hay un recipiente colector encamisado 5 con un inserto filtrante, también denominado filtro Nucha, para recoger, filtrar, lavar y secar el explosivo 27 flegmatizado. El recipiente 5 también está conectado a una salida 18 de productos químicos a través de un tercer tubo 10 y una bomba del filtro 17.
Las tres unidades de mezclado 2, 3 y 4 están situadas una respecto a la otra de tal manera que la solución de dispersión 24 y el descomponedor de la dispersión 23 pueden transferirse fácilmente desde la unidad de mezclado 4 ó 3 respectiva a la suspensión acuosa 20 en la primera unidad de mezclado 2. La segunda unidad de mezclado 4, que está situada al lado de la primera unidad de mezclado 2, está conectada a la primera unidad de mezclado 2 a través de un primer tubo 9, una primera válvula reguladora 14 y una bomba 16. La tercera unidad de mezclado 3 está situada a un nivel más alto que la primera unidad de mezclado 2 y está conectada a la primera unidad de mezclado 2 a través de un segundo tubo 11 y una segunda válvula de drenaje o de apertura 12. Un tubo 8 de agua para el llenado de agua 19 también está conectado a la primera unidad de mezclado 2 a través de una tercera válvula reguladora 13.
En una realización alternativa, no mostrada, la tercera unidad de mezclado 4 se sitúa a un nivel más alto que la primera unidad de mezclado 2, permitiendo que la diferencia de altura se utilice para transferir la solución de dispersión 23.
Las tres unidades de mezclado 3,4,5 están equipadas con agitadores 6, 7, 25 y serpentines calefactores, pero los serpentines calefactores no se muestran en la Fig. 2.
La suspensión acuosa 20 que contiene un explosivo flegmatizado 27 se descarga desde la primera unidad de mezclado 2 a través de la válvula inferior 15 hacia el filtro Nucha 5. A continuación, el explosivo flegmatizado se separa/filtra de la suspensión acuosa 20 bombeando la suspensión acuosa 20 mediante la bomba de filtración 17 a través del inserto del filtro Nucha 5 y a través de un cuarto tubo hasta una salida 18 de productos químicos para la recuperación o destrucción de los residuos químicos.
La invención no se limita a las realizaciones mostradas, sino que puede modificarse de diversas maneras dentro del ámbito de las reivindicaciones de la patente.
Claims (3)
1. Método de flegmatización para flegmatizar un explosivo (21) en una suspensión acuosa (20) que contiene una solución de dispersión (24) y un descomponedor de la dispersión (23), caracterizado por que el método de flegmatización comprende las siguientes etapas en el orden que se especifica a continuación:
- preparación de una suspensión acuosa que contiene 75-80% en peso de agua (19) y 20-25% en peso de un explosivo (21),
preparación de una solución de dispersión (24) que contiene 40-80% en peso de agua (19), 20-50% en peso de un agente flegmatizante (25), 0-10% en peso de un agente dispersante (26), 2-4% en peso de hidróxidos inorgánicos, y 0-1% en peso de estabilizantes y conservantes,
preparación de un descomponedor de la dispersión (23) que contiene 0-10% en peso de agua (19) y 90-100% en peso de un agente descomponedor de la dispersión (22),
adición de la solución de dispersión (24) a la suspensión acuosa de la primera etapa en una proporción de mezcla de 4-5 partes en peso de la solución de dispersión (24) por 400-500 partes en peso de la suspensión acuosa, - calentamiento de la suspensión acuosa a aproximadamente 30 °C,
deposición del agente flegmatizante (25) en la superficie del explosivo (21) mediante sus cargas eléctricas opuestas como resultado de la adición del descomponedor de la dispersión (23) a la suspensión acuosa en una proporción de mezcla de 0,5-1 partes en peso del descomponedor de la dispersión (23) por 404-405 partes en peso de la suspensión acuosa,
- calentamiento de la suspensión acuosa (20) a 30-45 °C,
- enfriamiento de la suspensión acuosa (20) a 15-25 °C,
- separación del explosivo flegmatizado (27) de la suspensión acuosa (20) por filtración,
- lavado del explosivo flegmatizado (27) mediante aclarado con agua (19), y
- secado del explosivo flegmatizado (27).
2. Método de flegmatización según la reivindicación 1, caracterizado por que el descomponedor de la dispersión (23) contiene además grafito en una proporción de 0-1 partes en peso de grafito por 300-400 partes en peso de agua y porque el agente descomponedor de la dispersión (22) contiene un ácido carboxílico.
3. Método de flegmatización según la reivindicación 2, caracterizado por que el agente descomponedor de la dispersión (22) es ácido acético.
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