JP2000233988A

JP2000233988A - 粒状爆薬組成物

Info

Publication number: JP2000233988A
Application number: JP11032876A
Authority: JP
Inventors: Daigiyoku Cho; 大玉丁; Toshihiro Okitsu; 敏洋沖津
Original assignee: Nippon Koki Co Ltd
Current assignee: Nippon Koki Co Ltd
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】主成分の硝安を被覆剤で被覆（混合）し、耐
水性を高め性能を維持向上した。【解決手段】１）硝安を被覆剤で被覆した粒状爆薬組
成物であり、２）１において金属粉体を添加混合し、
３）１において被覆剤はワックス類と、ポリスチレン、
ポリ酢酸ビニル、エチルセルロース、ニトロセルロース
等のポリマーと芳香族ジニトロ化合物との３群から選ば
れる３種以上の混合物であり、４）２において金属粉体
はアルミニウム、マグネシウム、マグナリウム又はフェ
ロシリコンの一種以上であり、５）１または２において
硝安粒子間に非水溶性の空隙充填物質を添加混合し、
６）５において空隙充填物質はゲル化顆粒物からなり、
７）６においてゲル化顆粒物は水または酸化剤水溶液
と、グアーガム、ローカストビーンガム等の水溶性増粘
剤とのゲル化物で造粒される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉱物資源の採鉱、
土木建設工事等に用いられる産業用爆薬に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用爆薬には、ダイナマイ
ト、カーリットなどの従前から良く知られた爆薬以外
に、硝酸アンモニウムを主成分とし、安全性を高めるた
めに成分中に水を５重量％以上含んだ含水爆薬と、コス
トの極めて安価なＡＮＦＯ爆薬とがある。

【０００３】これらの爆薬のうち、ＡＮＦＯ爆薬は、ポ
ーラスプリル状の硝酸アンモニウム９４％と軽油６％か
らなる粒状爆薬である。このＡＮＦＯ爆薬は、６号雷管
１本で起爆できないため、他の一般爆薬に比べて鈍感で
あり、安全性が高い（通常、ブースタ起爆）。また、流
動性のある粒状物なので、発破用ボアホール内に直接流
し込むことができる。

【０００４】さらに、硝酸アンモニウム（硝安）と軽油
の組み合わせという最も単純化された爆薬であって、他
の一般爆薬に比べて安価なため、産業爆薬として最も大
量に汎く消費されており、当面ＡＮＦＯ爆薬を超える爆
薬は見あたらないことが周知の事柄である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硝酸ア
ンモニウムを主剤とするＡＮＦＯ爆薬は、硝酸アンモニ
ウムに軽油を混合したものであるが、耐水性がないとい
う問題がある。

【０００６】実際の発破現場のボアホールは、一般的に
水がある場合が多く、泥水状態であるため、その水の比
重は１．１０以上になっている。そのために、ある種の
条件下、すなわち、爆破用ボアホールに水が存在した
り、地下水がしみ込んだり、雨天でボアホール内に水が
浸入する場合等には、成分である硝酸アンモニウムが容
易に溶解し、この硝酸アンモニウムの溶解によって軽油
が分離し、爆発性を失い、不爆になることがあるので、
このような条件下では、ＡＮＦＯ爆薬の使用が困難とな
る。

【０００７】そこで、このような条件下でも使用でき
る、耐水性のあるトリニトロトルエン（ＴＮＴ）やトリ
メチレントリニトロアミン（ＲＤＸ）等の高級爆薬が使
用される。これらの高級爆薬は、水に溶解せず、比重も
水より遙かに高い（約１．７）ので、ボアホール内に直
接流し込むことができ、水孔へも沈積し、爆発性能を維
持することができるが、爆薬単価が高くなる。

【０００８】また、ＡＮＦＯ爆薬を耐水性のあるプラス
ティック製の薬筒で充填して使用する方法もある。しか
し、ＡＮＦＯ爆薬の嵩比重が、約０．８５であり、薬筒
全体の嵩比重は、水に比べて小さいため、水孔に沈める
ためには、薬筒に重しをつける必要が生じ、装薬作業が
極めて煩雑となる。

【０００９】また、前述したダイナマイトや含水爆薬
は、耐水性はあるが、ＡＮＦＯ爆薬に比べ爆薬単価が高
い。また、市販されているこれら爆薬は、薬筒に個装さ
れたカートリッジ型の爆薬であり、粒状でないため、ボ
アホール内へ直接流し込むことができない欠点があり、
発破コストの上昇を招いてしまう。また、ＡＮＦＯ爆薬
に耐水性を与えるため、種々の研究が行われており、そ
の一つとしてＡＮＦＯ爆薬にグアーガム等の特殊な乾燥
成分を添加混合したものがある。

【００１０】このＡＮＦＯ爆薬は、装填後、水が浸入し
た場合、グアーガムが水を吸収し、膨潤し、のり状とな
って周壁を作る。これにより、爆薬内部への水の浸入を
防ぐ方法を用いている。

【００１１】しかしながら、この方法では、グアーガム
が水と接触すると、すぐに水を吸収し、膨潤し、水面上
にどろどろな壁を形成してしまう。このため、続けてこ
のＡＮＦＯ爆薬を装填することが難しくなり、また、こ
のどろどろな状態の水の多い状態では、ボアホール中に
占める爆薬重量がきわめて少なくなり、爆薬性能を失う
おそれがある。

【００１２】そのため、水孔へ直接装填することができ
ず、予めボアホールから水を排除し、その後、装填しな
ければならない。そこで、本発明者は、硝酸アンモニウ
ムに、水孔で溶解し難い、高い耐水性を与えることに着
目し、鋭意研究した結果、硝酸アンモニウムを特定の被
覆剤により被覆することによって、水が存在しても、爆
発性能を維持することができ、高い耐水性を有する、従
来にない粒状爆薬を見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】また、現状の粒状爆薬は、水の含有量が２
５ｖｏｌ％以下ならば爆轟するが、２５ｖｏｌ％を超え
ると、爆轟中断したり、不爆となることがある。一方、
粒状爆薬の爆薬粒子間の空隙は、約３０ｖｏｌ％以上あ
り、水孔へ充填する場合には、この空隙が水に置換さ
れ、少なくとも３０ｖｏｌ％の水が存在することとな
り、爆発性がなくなる。

【００１４】そこで、被覆剤で被覆した粒状爆薬組成物
の粒子間の空隙を、造粒した空隙充填物質で埋めること
によって、水孔に対する爆薬性能の維持、酸素バランス
の調整をすることができることを見出した。すなわち、
本発明の目的は、安価で、優れた流動性を持ち、水に溶
けにくい粒状爆薬組成物を提供することにある。

【００１５】また、本発明の別の目的は、粒状爆薬組成
物の粒子間の空隙に、非水溶性の空隙充填物質、例え
ば、弾力性のゲル化顆粒物を添加混合することによっ
て、さらに爆発性能を維持向上することができる粒状爆
薬組成物を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
硝酸アンモニウムが被覆剤で被覆されていることを特徴
とする。請求項２に係る発明は、請求項１記載の粒状爆
薬組成物において、金属粉体を添加混合してなることを
特徴とする。

【００１７】請求項３に係る発明は、請求項１記載の粒
状爆薬組成物において、前記被覆剤は、ワックス類と、
ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、エチルセルロース、ニ
トロセルロース等のポリマーと、ジニトロベンゼン、ジ
ニトロトルエン等の芳香族ジニトロ化合物からなる群か
ら選ばれる少なくとも３種の混合物であることを特徴と
する。

【００１８】請求項４に係る発明は、請求項２記載の粒
状爆薬組成物において、前記金属粉体は、アルミニウ
ム、マグネシウム、マグナリウムおよびフェロシリコン
からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特
徴とする。請求項５に係る発明は、請求項１または２記
載の粒状爆薬組成物において、前記硝酸アンモニウムの
粒子間に、非水溶性の空隙充填物質を添加混合してなる
ことを特徴とする。

【００１９】請求項６に係る発明は、請求項５記載の粒
状爆薬組成物において、前記空隙充填物質は、ゲル化顆
粒物からなることを特徴とする。請求項７に係る発明
は、請求項６記載の粒状爆薬組成物において、前記ゲル
化顆粒物は、水または溶解した酸化剤を含有する水と、
グアーガム、ローカストビーンガム等の水溶性増粘剤と
のゲル化物で造粒されたゲル化顆粒物であることを特徴
とする。

【００２０】請求項８に係る発明は、請求項７記載の粒
状爆薬組成物において、前記酸化剤は、硝酸アンモニウ
ム、アルカリ金属硝酸塩類、アルカリ土類金属硝酸塩
類、アルカリ金属過塩素酸塩類、アルカリ土類金属過塩
素酸塩類からなる群から選ばれる少なくとも一種である
ことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の粒状爆薬組成物に使用さ
れる主剤は、最も安価で、広く使用される硝酸アンモニ
ウムである。この硝酸アンモニウムとしては、形状によ
って、粒状、ポーラスプリル状の硝酸アンモニウムが単
独または混合物で用いられる。ポーラスプリル状の硝酸
アンモニウムは、内部に空隙があるので、燃料成分との
接触が緊密となり、起爆感度が他の硝酸アンモニウムよ
りも優れるため、最も好ましい。粒径は、特に制限され
るものではなく、装薬密度および爆発性を向上させるた
めに、粒径が２ｍｍ以下のポーラスプリル状の硝酸アン
モニウムを使用することが好ましい。

【００２２】本発明では、粒状爆薬組成物中の主剤であ
る硝酸アンモニウムは、５０〜９８重量％の範囲で用い
られ、さらに好ましくは７０〜９５重量％の範囲で使用
される。本発明の粒状爆薬組成物中に使用される被覆剤
は、主に３種類の有機物質からなる混合物である。

【００２３】それらの物の一種は、常温で固体状のワッ
クス類で、パラフィンワックス、マイクロクリスタリン
ワックス等の石油系ワックス、動植物系ワックス、鉱物
系ワックスおよび合成ワックスを、単独または混合して
用いられる。特に、本発明では、被覆剤の耐水性や強靱
性などの特性をさらに強化向上させるために、エチレン
酢酸ビニル、合成ゴム、変性ロジンなどを配合したワッ
クス（例えば、日本精蝋株式会社の製品であるＰＯＬＹ
ＣＯＡＴ系列品とＰＡＬＶＡＸ系列品）が用いられる。

【００２４】組成比としては０〜１５重量％の範囲で用
いられ、さらに好ましくは５〜１０重量％の範囲で使用
される。もう一種は、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、
エチルセルロース、ニトロセルロース等のポリマーが、
単独または混合物で用いられる。ニトロセルロースを用
いる場合には、硝化度が１２．５％以下の弱綿薬が好ま
しい。配合比としては０〜１０重量％の範囲で用いら
れ、さらに好ましくは２〜５重量％の範囲で使用され
る。

【００２５】もう一種は、ジニトロベンゼン、ジニトロ
トルエン等の芳香族ジニトロ化合物が用いられる。組成
比としては０〜２５重量％の範囲で用いられ、さらに好
ましくは５〜２０重量％の範囲で使用される。次に、本
発明の粒状爆薬の製法を説明する。先ず、有機溶媒（ア
セトン、メタノール、エタノール等）に、可溶なポリマ
ー（ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、エチルセルロー
ス、ニトロセルロース等）を溶解し、これに粒状または
ポーラスプリル状の硝酸アンモニウムを均一に分散混合
する。その後、９０℃に加熱して液状としたワックスと
ジニトロトルエンとを混合し、この混合物に、前述の混
合物を加えて、混合する。攪拌下、有機溶媒を蒸散して
から、硝酸アンモニウムの表面にポリマー、ワックスと
ジニトロトルエンの混合物による膜が形成する。その
後、攪拌しながら、常温まで冷却して、粒状爆薬組成物
を得る。

【００２６】この粒状爆薬組成物は、優れた流動性を持
ち、水に溶けにくい性質を有する。また、本発明の粒状
爆薬の威力の向上として、金属粉体を粒状爆薬組成物に
添加する。金属粉体としては、アルミニウム、マグネシ
ウム、マグナリウムおよびフェロシリコンが用いられ
る。

【００２７】この中で好ましくは、アルミニウムであ
る。このアルミニウムは、形状によって、フレーク状ア
ルミニウムやアトマイズドアルミニウムがあるが、これ
ら形状のアルミニウムを単独または混合して使用するこ
とが可能である。この金属粉体を添加することで、爆発
威力の優れた粒状爆薬が可能となる。

【００２８】また、本発明の粒状爆薬組成物は、酸素バ
ランスの調整と、粒状爆薬の粒子間の空隙を埋める空隙
充填物質として、粒径１．４ｍｍ以下のゲル化顆粒物を
５０重量％以下添加混合する。このゲル化顆粒物は、濃
度０％〜８０％の酸化剤水溶液８９．５〜９４．５重量
％と、水溶性増粘剤５〜１０重量％と、架橋剤を０．２
５〜０．５重量％とからなる混合物である。

【００２９】酸化剤としては、硝酸アンモニウム、アル
カリ金属硝酸塩類、アルカリ土類金属硝酸塩類、アルカ
リ金属過塩素酸塩類、アルカリ土類金属過塩素酸塩類を
単独または混合物として用いられる。最も好ましいもの
は、硝酸アンモニウムである。水溶性増粘剤としては、
グアーガム、ローカストビーンガム等の天然ガムが用い
られる。

【００３０】架橋剤としては、ピロアンチモン酸水素カ
リウムまたはピロアンチモン酸水素ナトリウムが用いら
れる。このゲル化顆粒物を、粒状爆薬組成物に添加混合
することで、水孔に対する爆薬性能の維持向上がさらに
可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例と比較例を挙げ、本発明を具体
的に説明する。

【００３２】（実施例１）有機溶媒であるアセトン９２
重量％に、硝化度１２．５％のニトロセルロース（ダイ
セル化学株式会社製の弱綿薬）８重量％を溶解して、８
重量％のニトロセルロース溶液を得た。ポーラスプリル
状の硝酸アンモニウム（三菱化学株式会社製ＭＫ品）７
０重量％を、前述のニトロセルロース溶液６２．５重量
％（ニトロセルロースの含有量は５重量％である）に均
一に分散混合した。

【００３３】その後、９０℃程度に加熱して液状とした
ワックス（日本精蝋株式会社製ＰＡＬＶＡＸ１３３５）
５重量％とジニトロトルエン（住友化学株式会社製）２
０重量％を混合し、この混合物に、前述の硝酸アンモニ
ウムの混合物を加えて、混合した。また、攪拌下、アセ
トンを蒸散してから、ポーラスプリル状の硝酸アンモニ
ウムの表面に、ニトロセルロース、ワックスおよびジニ
トロトルエンの混合物による膜が形成した。

【００３４】その後、さらに攪拌しながら、常温まで冷
却して、粒状爆薬組成物を得た（請求項１、３に対応す
る）。（実施例２〜４）実施例１の粒状爆薬組成物９６重量％
に、フレーク状アルミニウム（東洋アルミ株式会社製Ｐ
Ｆ０１００Ｓ）４重量％を添加混合して、本発明の粒状
爆薬組成物を得た（請求項１、２、３、４に対応す
る）。

【００３５】（実施例５〜７）実施例１の粒状爆薬組成
物９８重量％に、フレーク状アルミニウム（東洋アルミ
株式会社製ＰＦ０１００Ｓ）２重量％を添加混合して、
本発明の粒状爆薬組成物を得た（請求項１、２、３、４
に対応する）。

【００３６】（実施例８〜１０）粒状の硝酸アンモニウ
ム（三菱化学株式会社製ＭＫ品）５６．８重量％と水３
７．９重量％からなる濃度６０％の硝酸アンモニウム水
溶液９４．７重量％と、グアーガム５重量％と、ピロア
ンチモン酸水素カリウム０．３重量％とによるゲル化さ
れたものを目開き１．４ｍｍの篩で造粒して、ゲル化顆
粒物を得た。

【００３７】このゲル化顆粒物３０重量％およびフレー
ク状アルミニウム（東洋アルミ株式会社製ＰＦ０１００
Ｓ）２重量％を、実施例１の粒状爆薬組成物６８重量％
に添加混合して、本発明の粒状爆薬組成物を得た（請求
項１、２、３、４、５、６、７、８に対応する）。（比較例１〜２）ポーラスプリル状の硝酸アンモニウム
（三菱化学株式会社製ＭＫ品）９４重量％に、予め加熱
して溶解したワックス（日本精蝋株式会社製ＰＡＬＶＡ
Ｘ１３３５）６重量％を加え、９０℃で十分に攪拌混合
して粒状爆薬組成物を得た。

【００３８】上記実施例１〜１０および比較例１〜２の
組成を表１にまとめた。

【表１】次に、実施例１および比較例１の粒状爆薬組成物の硝酸
アンモニウム溶解率を調べた。

【００３９】硝酸アンモニウム溶解率を調べる方法とし
て、１００ｇの試料を４００ｃｃの水の入ったメスシリ
ンダー内に投入し、投入後の経過時間に対応した水溶液
の比重を浮きばかり計を用いて測定した。得られた水溶
液の比重を用いて、水に対する硝酸アンモニウムの溶解
度ｓと溶液の比重ρとの関係から、ｓ＝３００ρ−３０
１．２（水道水の比重は１．００４）に基づいて硝酸ア
ンモニウムの溶解率を求めた。

【００４０】実施例１および比較例１の粒状爆薬組成物
の硝酸アンモニウム溶解率を図１に示す。図１におい
て、実施例１では、１時間後の溶解率は３．２％であ
り、３時間経過後でも１９．２％程度であった。これに
対し、比較例１では、３０分程で９５％を超える溶解率
を示した。

【００４１】次に、実施例２〜１０および比較例１〜２
の粒状爆薬組成物について、水が存在している場合と、
存在していない場合の爆発性能を調べた。爆発性能を調
べる方法としては、内径３６．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍ
の鉄管（ＪＩＳ−Ｇ−３４５２）に実施例２、５、８お
よび比較例１の粒状爆薬組成物をそれぞれ充填し、爆速
を測定した。実施例３〜４、６〜７、９〜１０および比
較例２については、内径３６．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍ
の鉄管（ＪＩＳ−Ｇ−３４５２）に水を入れて、その鉄
管内に、粒状爆薬組成物をそれぞれ充填し、爆速を測定
した。

【００４２】爆速を測定する方法としては、直径３０ｍ
ｍ、薬量１００ｇの日本工機株式会社製エマルション爆
薬であるエナマイトを起爆に用い、鉄管上部より起爆
し、鉄管底部より１５ｃｍと５ｃｍの２点間に衝撃波が
通過する時間をイオンギャップ法により測定して、爆速
を求めた。実施例２〜１０および比較例１〜２の粒状爆
薬組成物の爆発性能を表２にまとめた。

【表２】表２において、水の存在しない、実施例２、５および８
と比較例１を比較すれば、本発明の粒状爆薬組成物は、
装填密度が高く、かつ、爆速が高いことが明白である。
水の存在する、実施例３〜４、６〜７および９〜１０と
比較例２を比較すれば、被覆剤としてワックス類とニト
ロセルロースとジニトロトルエンの混合物を用いること
によって、ワックス類のみを被覆剤として用いる場合に
比べて、耐水性が著しく向上し、爆発性能を維持するこ
とが明白である。

【００４３】実施例２〜４と実施例５〜７を比較すれ
ば、フレーク状アルミニウム金属粉の添加量の増加とと
もに、爆速が増加し、爆発エネルギーが増大することが
明白である。実施例２〜７と実施例８〜１０を比較すれ
ば、硝酸アンモニウム等の酸化剤を含むゲル化顆粒物を
用いることによって、耐水性がさらに向上し、かつ、充
填密度、爆速が増加することが明白である。

【００４４】この場合の充填密度は、充填した粒状爆薬
の重さと、この爆薬の占める体積から計算した密度であ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、下記のような効果を奏
することができる。

【００４６】（１）爆薬主成分である硝酸アンモニウム
が、水（水孔）に対して容易に溶解しない、高い耐水性
を得ることが可能となり、爆薬性能を維持できる。（２）硝酸アンモニウムの粒子間の空隙に、硝酸アンモ
ニウムより小さな粒子の、非水溶性の空隙充填物質（例
えば、ゲル化顆粒物）を混合することで、水孔における
爆薬粒子間へ入り込む水を抑制し、爆薬性能を維持向上
することができる。（３）ゲル化顆粒物を混合することで、酸素バランスを
ゼロ方向に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１および比較例１の粒状爆薬組成物の硝
酸アンモニウム溶解率を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硝酸アンモニウムが被覆剤で被覆されて
いることを特徴とする粒状爆薬組成物。
【請求項２】請求項１記載の粒状爆薬組成物におい
て、金属粉体を添加混合してなることを特徴とする粒状
爆薬組成物。
【請求項３】請求項１記載の粒状爆薬組成物におい
て、前記被覆剤は、ワックス類と、ポリスチレン、ポリ
酢酸ビニル、エチルセルロース、ニトロセルロース等の
ポリマーと、ジニトロベンゼン、ジニトロトルエン等の
芳香族ジニトロ化合物からなる群から選ばれる少なくと
も３種の混合物であることを特徴とする粒状爆薬組成
物。
【請求項４】請求項２記載の粒状爆薬組成物におい
て、前記金属粉体は、アルミニウム、マグネシウム、マ
グナリウムおよびフェロシリコンからなる群から選ばれ
る少なくとも一種であることを特徴とする粒状爆薬組成
物。
【請求項５】請求項１または２記載の粒状爆薬組成物
において、前記硝酸アンモニウムの粒子間に、非水溶性
の空隙充填物質を添加混合してなることを特徴とする粒
状爆薬組成物。
【請求項６】請求項５記載の粒状爆薬組成物におい
て、前記空隙充填物質は、ゲル化顆粒物からなることを
特徴とする粒状爆薬組成物。
【請求項７】請求項６記載の粒状爆薬組成物におい
て、前記ゲル化顆粒物は、水または溶解した酸化剤を含
有する水と、グアーガム、ローカストビーンガム等の水
溶性増粘剤とのゲル化物で造粒されたゲル化顆粒物であ
ることを特徴とする粒状爆薬組成物。
【請求項８】請求項７記載の粒状爆薬組成物におい
て、前記酸化剤は、硝酸アンモニウム、アルカリ金属硝
酸塩類、アルカリ土類金属硝酸塩類、アルカリ金属過塩
素酸塩類、アルカリ土類金属過塩素酸塩類からなる群か
ら選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする粒状
爆薬組成物。