JP2001172095A - 粒状爆薬 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硝安油剤爆薬の反応性以上の性能と粒状
爆薬としての流動性を保持し、かつ耐水性の向上した粒
状爆薬を提供する。 【解決手段】 流動性のある乳化混合物とポーラスプ
リル硝安を混合した粒状爆薬。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用爆薬におけ
る発破、破砕、掘削などに関するものである。本発明
は、更に詳しくは、産業用爆薬の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】産業用爆薬として一般的に使用されてい
る爆薬は、ダイナマイト、エマルション爆薬やスラリー
爆薬などの含水爆薬、硝安油剤爆薬（ＡＮＦＯ）であ
る。ダイナマイトは、製造の段階でシリンダー状に成形
され、一本づつ紙で巻かれたカートリッジタイプのもの
があり、その状態で消費される。含水爆薬にも、紙巻き
のものとビニールチューブのカートリッジタイプのもの
がある。含水爆薬は、配合によってはスラリー状の流動
性があり、バルクタイプといって、流動性を保持したま
ま重袋や金属容器に入れて出荷され、モーノポンプなど
を使用して発破孔に装填され消費されるものがある。硝
安油剤爆薬は、粒状の爆薬であり、圧縮空気を利用した
ＡＮＦＯローダー等で装薬されるバルクタイプの粒状爆
薬である。

【０００３】更に、海外では安価な硝安油剤爆薬の威力
増大や耐水性付加などを目的として低粘性のエマルショ
ン爆薬もしくはそれ単独では爆轟し得ない乳化混合物な
どと硝安油剤爆薬を混合したいわゆるヘビーＡＮＦＯや
その他、酸素バランスをマイナスに調整したエマルショ
ン爆薬もしくは乳化混合物とポーラスプリル硝安と混合
したバルクタイプの爆薬がある。実用化されているもの
としてはエマルション爆薬もしくは乳化混合物が約２０
％〜８０％で、性状がスラリー状で流動性のあるバルク
タイプの爆薬である。

【０００４】カートリッジタイプの爆薬は、一本づつ発
破孔に装填されるため、作業に時間がかかったり、作業
者が不安定な岩盤が存在する切羽に接近しなくてはなら
ないため、安全性に問題がある。一方、バルクタイプの
爆薬は機械で装薬されるため、比較的迅速で安全な作業
が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】スラリー状のバルクタ
イプの含水爆薬やヘビーＡＮＦＯなどは、粘着性が非常
に高いものが多く、付着残留薬といって運搬・貯蔵用の
重袋や装填機の金属容器などに爆薬が付着して残りやす
い問題がある。付着残留薬を回収するためにへら等で除
去しようとしても完全に取り去ることはしばしば困難で
あり、特に、装填用ホース内、金属容器のわん曲部や直
角部は完全に取り去ることは非常に困難である。結局、
適当な界面活性剤を用いて、時間をかけて水で洗い流す
しか方法がない。更に、作業者の体表面や作業着に付着
して不快を感じさせたりすることがある。また、手に付
着した場合は、滑りやすくなるため、安全上また作業の
能率上も支障をきたすことが多い。硝安油剤爆薬は、バ
ルクタイプの爆薬ではあるが、粒状爆薬であるため、付
着残留薬の心配はなく取り扱い易い。しかし耐水性が乏
しいことや含水爆薬よりも威力が小さいこと、また後ガ
スが悪いことなどの問題がありトンネル工事の発破等に
は必ずしも適していない。そうした問題から、近年エマ
ルション爆薬と硝安油剤爆薬を混合した粒状爆薬（ＣＮ
１１３７５０７）が研究されている。その爆薬は、耐水
性のない硝安油剤爆薬を耐水性のあるエマルション爆薬
で覆うことにより耐水性を付加したものであり、また粒
状爆薬として作業性が比較的改善されたものであるが、
そのような爆薬を製造するには、製造工程において、粒
子同士の凝集を防ぐために長時間の撹拌を行う必要があ
り、８時間以上もの製造時間が必要とされ生産性が非常
に悪く、長時間機械的衝撃を爆薬に与える為安全性に問
題がある。

【０００６】本発明は、こうした実情の下に、硝安油剤
爆薬の反応性以上の性能および粒状爆薬としての流動性
を保持し、かつ耐水性の向上した粒状爆薬を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、本発明に至った。すなわち、本発明は流動性の
ある乳化混合物とポーラスプリル硝安を混合した粒状爆
薬で、水溶性鋭感剤、または粉状物質、または水溶性の
粘稠剤を添加することができることを特徴とした粒状爆
薬である。

【０００８】ここで、乳化混合物とは一般にエマルショ
ン爆薬に用いられる、例えばマイクロクリスタリンワッ
クスやパラフィンワックスなどのワックス類および／ま
たは鉱物油や動植物系油剤などと、硝酸アンモニウムや
アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ土類金属の硝酸塩など
の酸化剤及び水と乳化剤を乳化させたものである。エマ
ルション爆薬にはこの他比重を調整して爆発性を付加す
るため、ガラスマイクロバルーンや樹脂マイクロバルー
ン、シラスマイクロバルーンなどの比重調整剤が添加さ
れるが、本発明で言う乳化混合物には起爆性を付加させ
ないか低くする為、乳化混合物製造時には比重調整剤は
添加されず、乳化時の巻き込み気泡も極力含まないよう
に製造される。

【０００９】ポーラスプリル硝安は硝酸アンモニウムの
みからなるポーラスプリル硝安でもよく、または硝酸ア
ンモニウムを主成分として硝酸ナトリウム、硝酸カリウ
ム、硝酸カルシウム、硫酸カリウム等の無機塩を含有す
るものであってもよい。

【００１０】その他、粒状爆薬の反応性向上の目的で硝
酸モノメチルアミン、硝酸モノエチルアミン、硝酸ヒド
ラジン、二硝酸ジメチルアミンなどの水溶性アミン硝酸
塩類、硝酸メタノールアミン、硝酸エタノールアミンな
どの水溶性アルカノールアミン硝酸塩類及び水溶性の一
硝酸エチレングリコールなどの水溶性鋭感剤を添加する
ことができる。それらの中でも硝酸モノメチルアミンは
安価であり、製造段階から水溶液として存在するので安
全で取り扱い性が容易である。

【００１１】本発明において、乳化混合物は酸素バラン
スがマイナスでポーラスプリル硝安に対して燃料の役割
を持つが、粉状物質とともに酸化剤であるポーラスプリ
ル硝安に被覆されて耐水性を付与する働きを有する。ま
た、ポーラスプリル硝安は起爆性はなく、乳化混合物も
起爆性を示さないか低いので製造上も安全である。

【００１２】本発明で言う粒状爆薬とは、硝安油剤爆薬
のように個々の粒子が付着し合わず独立して存在でき流
動性を持つ爆薬のことである。実用的には硝安油剤爆薬
を装填する際に使用する空気圧送式のＡＮＦＯローダー
で装填できる爆薬である。乳化混合物には通常粘着性が
あるので、ポーラスプリル硝安と乳化混合物の混合重量
比において、乳化混合物の最大混合重量比は最終製品で
ある粒状爆薬がポーラスプリル硝安粒子同士が付着し合
わない程度に１粒子づつ存在できるようにして決定され
る。すなわちポーラスプリル硝安がポーラスという構造
である為、毛管現象のように流動性のある乳化混合物成
分を吸収する能力、粒径、１粒子の重量などの物性、乳
化混合物の粘性などにより乳化混合物の最大混合重量比
は変化する。

【００１３】例えば、ポーラスプリル硝安に三菱化学
（株）製の硝安油剤爆薬用のポーラスプリル硝安を用
い、硝酸モノメチルアミン４９重量％、硝安３２．５重
量％、水１８．５重量％からなる水溶液９２．４重量％
と２号軽油６．４％と花王（株）製「レオドールＡＯ−
１５」１．３％からなる乳化混合物を用いた場合の乳化
混合物の最大混合重量比は１２％となる。またポーラス
プリル硝安にサソルケミカルインダストリー社のＥＸＰ
２００またはＥＸＰ３００を用い、乳化混合物に上記の
ものを用いた場合の乳化混合物の最大混合重量比は２５
％である。

【００１４】但し、粉状物質を粒状爆薬に添加する場合
は乳化混合物の混合比は増大することができる。すなわ
ちポーラスプリル硝安に吸収し得ない量の乳化混合物が
ポーラスプリル硝安表面に存在しても、粉状物質をその
上部に適量添加すればポーラスプリル硝安粒子同士はべ
たつかず、各々のポーラスプリル硝安粒子が付着し合わ
ないように存在することができる。例えば、粉状物質に
グアガム（メイホール社製「メイプラデックス」）５重
量％（外割）、三菱化学（株）製ポーラスプリル硝安及
び乳化混合物に上記のものを用いた場合の乳化混合物の
最大混合重量比は３０％である。更にグアガムの添加量
を１０重量％とすれば乳化混合物の最大混合重量比は４
０％となる。更にグアガムの添加量を１５％とすれば乳
化混合物の最大混合重量比は５０％となる。

【００１５】グアガムなどの水溶性粘稠剤は、爆薬製造
後時間の経過と共に乳化混合物の水溶液を吸収してゲル
化し、爆薬表面に粘着性が発生する場合がある。そこ
で、更に水溶性粘稠剤の外側に後述の粉状物質のうち水
溶性でない物質を添加し、爆薬表面に粘着性が発生する
ことを防ぐことができる。また、予め乳化混合物の水溶
液か水溶性粘稠剤に水溶性粘稠剤のカルシウム、アルミ
ニウム、アンチモンなど２価以上の金属塩、硼砂、イソ
シアネートなどの架橋剤を添加しておきゲルが生成して
も強固な膜とし、ゲルの粘着性を低下させることができ
る。このことは更に耐水性のないポーラスプリル硝安表
面に強固なゲル膜が存在することとなり爆薬に耐水性を
付加するもので、このことは容易に理解できる。

【００１６】一般にヘビーＡＮＦＯなどは耐水性が必要
な場合はエマルション爆薬もしくは乳化混合物を混合比
を増大させ５０重量％以上含む必要がある。本発明の爆
薬は粒状であるため乳化混合物の混合比を増大すること
はできないが、乳化混合物の混合比が５０重量％以下で
も耐水性を保持することができる。すなわち、ポーラス
プリル硝安表面近傍に撥水性及び耐水性のある乳化混合
物を存在させ、更にその上部を粘稠剤で被覆したものは
耐水性を保持し、硝安油剤爆薬に粘稠剤を添加したもの
よりも耐水性が向上する。

【００１７】本発明の爆薬には粘稠剤としてカゼイン、
ゼラチン、でんぷん、アラビアゴム、アルギン酸ソー
ダ、カラギーナン、寒天、ペクチン、キサンタンガム、
グアガム、サイクリデキストリン、ジュランガム、タマ
リンド種子多糖類、タンニン酸、トラガントガム、ファ
ーセレラン、プルラン、ローカストビーンガムなどの水
溶性天然高分子、カルボキシメチルセルロースナトリウ
ム、カルボキシメチルセルロースナイトレート、ヒドロ
キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリア
クリルアマイド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル
アミン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、
ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、プ
ロピレングリコールなどの水溶性合成高分子を用いるこ
とができる。更に、これらを爆薬が消費される条件、例
えば低温下、高温下、酸もしくはアルカリ水などの条件
下で水への溶解速度を高めたり、粘稠性を向上させる目
的で変性させた粘稠剤を用いることができる。

【００１８】本発明の爆薬に用いられる乳化混合物は流
動性を保持するために油剤に軽油、ミネラルスピリッツ
や流動パラフィンなどの低粘性物質を用いたり、水の添
加量を多くすることが好ましい。このことは乳化時の製
造性向上につながり、乳化温度も低くすることができる
ため安全性向上にもつながることである。

【００１９】ポーラスプリル硝安に接触している乳化混
合物中へポーラスプリル硝安が溶解し安定したエマルシ
ョン構造の変形、崩壊を防ぐため乳化混合物中の硝酸ア
ンモニウムは飽和されている必要がある。従って、乳化
温度は爆薬の貯蔵、運搬、消費温度よりも高く、かつそ
の乳化温度で硝酸アンモニウムは水に飽和している必要
がある。国内において爆薬が高温にされされるケースは
夏期でのコンテナ輸送や火薬庫での貯蔵が考えられ、そ
の温度は４０から５０℃程度と考えられる。従って夏期
において貯蔵、運搬が考えられる場合の乳化温度は低く
とも４０〜５０℃である必要がある。その他の期間にお
いては製造温度は１５〜４０℃であっても良い。例え
ば、乳化温度が４０℃と１９．５℃の場合の酸化剤水溶
液の組成を表１に示す。

【００２０】乳化混合物とポーラスプリル硝安との混合
は上記と同様な目的で乳化温度以下で行う。乳化後直ち
に混合しても良いし、乳化後、乳化混合物を放置し冷え
た状態で混合しても良い。

【００２１】

【表１】

【００２２】本発明に用いられる粉状物質には、例えば
炭酸カルシウム、シリカ、タルク、カーボンブラック、
グラファイト、金属酸化物、アトマイズアルミニウム、
フレークアルミニウム、マグネシウム、未発泡のシラス
マイクロバルーン、発泡したシラスマイクロバルーン、
ガラスマイクロバルーン、パーライト、樹脂バルーン、
ポリエチレンビーズ、でんぷん、片栗粉、ショ糖などの
糖類などを添加することができる。これらの物質は粘り
けのない乾燥した粉状物質であるので、粘稠性のある乳
化混合物に被覆されたポーラスプリル硝安の爆薬に添加
することにより、該爆薬粒子の表面の粘稠性が低下し、
粒状爆薬としての流動性が付加されることは容易に理解
できる。

【００２３】本発明の爆薬には帯電防止性を向上、付加
する目的でカーボンブラックや界面活性剤などの帯電防
止物質を添加することができる。また、エネルギー向上
剤として、アルミニウム粉やマグネシウム粉などの金属
粉などを添加することができる。

【００２４】更に、トンネルなど坑内発破で本発明の爆
薬を使用する場合において、トンネル構造物の材料であ
るセメントと本発明の爆薬が接触してアンモニアガスを
発生させ作業に支障が出る場合には、アンモニアガスの
発生を抑制する目的で本発明の爆薬に固形の無機酸、有
機酸を加えたり、予めコンクリートと爆薬が接触すると
予想される場所に固形、もしくは水に溶解した無機酸、
有機酸を散布することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施例及び比較例によって本発明
をさらに詳細に説明する。実施例及び比較例にて行う評
価方法を次に示す。

【００２６】（評価法１） ＡＮＦＯローダー装填試験 実施例、及び比較例の爆薬２０ｋｇを市販のＡＮＦＯロ
ーダーに装填し、内径４５ｍｍφのアクリル管中に爆薬
を装填した。判定は全ての爆薬が装填ホースより排出さ
れたか、ホッパーやホースに詰まって全て排出できなか
ったかを確認することにより行った。

【００２７】（評価法２） 爆轟速度測定 実施例、及び比較例の爆薬を内径３５ｍｍφ、肉厚３ｍ
ｍの鋼管に装填し、爆轟速度を測定した。

【００２８】（評価法３） 耐水試験 実施例及び比較例の爆薬を、径２ｍｍの穴が２４個ラン
ダムに開いたアクリル管（内径４５ｍｍ×長さ２００ｍ
ｍ）に装填し、アクリル管の両側をラップで栓をし、２
リットル／分の流速で置換している水中（水深３０ｃ
ｍ）に水面から２０秒掛けて沈め固定し、３時間放置し
た。その後水中より取り出し、アクリル管の片方のラッ
プをはずして乾燥している爆薬を取り出し重量を測定
し、乾燥し残存している爆薬の割合（残存率）を以下の
式より算出した。 残存率（％）＝（試験後の乾燥爆薬重量）／（装填爆薬
重量）×１００ 以下に乳化混合物の製造法を示す。

【００２９】（乳化混合物Ａ）硝安６５重量％、水３５
重量％からなる水溶液（液温１９．５℃）９２．４重量
％と２号軽油６．３重量％と花王（株）製「レオドール
ＡＯ−１５」１．３重量％を乳化（液温１９．５℃）
し、乳化混合物Ａを得た。（酸素バランス−１２ｇ／１
００ｇ）

【００３０】（乳化混合物Ｂ）硝酸モノメチルアミン４
９重量％、硝安３２．５重量％、水１８．５重量％から
なる水溶液（液温１９．５℃）９２．４重量％と２号軽
油６．３重量％と花王（株）製「レオドールＡＯ−１
５」１．３重量％を乳化し（液温１９．５℃）、乳化混
合物Ｂを得た。（酸素バランス−３３ｇ／１００ｇ）

【００３１】（乳化混合物Ｃ）硝酸モノメチルアミン４
９重量％、硝安３２．５重量％、水１８．５重量％から
なる水溶液（液温１９．５℃）８５．８重量％と２号軽
油１１．８重量％と花王（株）製「レオドールＡＯ−１
５」２．４重量％を乳化（液温１９．５℃）し、乳化混
合物Ｃを得た。（酸素バランス−５３ｇ／１００ｇ）

【００３２】（実施例）表２の混合比で乳化混合物とポ
ーラスプリル硝安をアルミ製パンの中で混合し、実施例
４から１６については更にグアガム、アルミニウムや糖
類を添加し混合した。

【００３３】（比較例）比較例１から３について、表３
の混合比で乳化混合物とポーラスプリル硝安をアルミ製
パンの中で混合した。また比較例４から７の硝安油剤爆
薬についても同様にポーラスプリル硝安と軽油をアルミ
製パンの中で混合した。比較例７は更にグアガムを添加
し混合した。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】表４の実施例１から３と比較例１から３か
ら明らかなように、ポーラスプリル硝安の種類により乳
化混合物の混合比によってＡＮＦＯローダー装填が可能
かどうかが分かる。更に実施例６から１６より粉状物質
を添加することにより乳化混合物の混合比が増大しても
粒状爆薬としての流動性を保持していることが分かる。
また、実施例４から１６と比較例４から７の爆轟速度及
び耐水試験の結果から硝安油剤爆薬よりも本発明の爆薬
の方が耐水性を保持しつつ反応性の大きい爆薬であるこ
とが分かる。

【００３８】以上から、本発明の粒状爆薬は、硝安油剤
爆薬の反応性以上の性能を保持し、粒状爆薬としての流
動性を保持し、耐水性が必要な場合での硝安油剤爆薬、
さらにそれにグアガムなどの粘稠剤を添加したものより
も耐水性が向上した爆薬であることが分かる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は流動性のある乳化混合物とポー
ラスプリル硝安を混合した粒状爆薬で、硝安油剤爆薬の
反応性以上の性能を保持し、粒状爆薬としての流動性を
保持し、硝安油剤爆薬さらにそれにグアガムなどの粘稠
剤を添加した爆薬よりも耐水性を向上することができ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動性のある乳化混合物とポーラスプリ
   ル硝安を混合した粒状爆薬。
2. 【請求項２】 粉状物質を添加した請求項１記載の粒状
   爆薬。
3. 【請求項３】 流動性のある乳化混合物に水溶性鋭感剤
   を添加した請求項１記載の粒状爆薬。
4. 【請求項４】 水溶性粘稠剤を添加した請求項１記載の
   粒状爆薬。