JP4009084B2 - 硝安油剤爆薬 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設業、砕石、採鉱等の発破作業に使用される産業用爆薬の硝安油剤爆薬に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硝安油剤爆薬は、一般にポーラスプリル硝酸アンモニウム(以下ポーラスプリル硝安という)９４重量％、軽油６重量％からなり、安全性が高く、安価であり、また流動性が良い粒状爆薬であることから効率的な装填作業ができるなど多くの利点があるため、他の産業爆薬に比べて大量に消費されている。
硝安油剤爆薬の消費コストを低減させる方法としては、硝安油剤爆薬の価格を下げることが当然考えられるが、もうひとつの方法として、硝安油剤爆薬の嵩比重を低下させても威力がほぼ同等ならば、装薬孔（ボアホール）に装填した場合、装薬孔単位容積当たりの硝安油剤爆薬の使用重量を減らすことによって、発破作業における爆薬コストの低減が可能となる。
【０００３】
そこで従来、硝安粒子そのものの密度を低下させたポーラスプリル硝安、例えば、ポーラス度を向上させたり、或いは粒子内に気泡剤を含有させ密度低下を図ることにより、得られる硝安油剤爆薬の嵩比重の低下を図ってきた。
なお、ボアホール単位容積当たりの硝安油剤爆薬の使用重量が減少すれば、破砕効果の低下が懸念されるが、ポーラス度を向上させ比表面積を大きくして粒子の密度を低下させたポーラスプリル硝安の使用により硝安油剤爆薬の反応性が向上するため、硝安油剤爆薬の使用量を若干減らしても発破作業現場における破砕効果にはほとんど影響がないことがわかった。
【０００４】
ポーラスプリル硝安は、粒子内部に連続した多数の空隙を持つ多孔性の球体であり、燃料油と混合した場合、燃料油はこの空隙に浸透、吸着する。
上述の様に粒子密度を低下させたポーラスプリル硝安（嵩比重が０．７５程度以下のもの）は、通常密度（嵩比重が０．８０程度以上のもの）のポーラスプリル硝安と比べ、粒子内に空隙が多く比表面積が大きいため、粒子が低密度化されるとともに必然的に燃料油の吸収性が向上する。
このように燃料油の吸収性が向上するため、酸化剤成分であるポーラスプリル硝安と燃料油との接触面積が増える。
硝安油剤爆薬の爆発反応は、燃料油とポーラスプリル硝安との接触面における表面での酸化還元反応である。
したがって、当然、ポーラスプリル硝安と燃料油との接触面積が大きいほど反応性は良くなる。
つまり、上述の様にしてポーラスプリル硝安の粒子密度を下げること（比表面積の増大）により、このポーラスプリル硝安を使用した硝安油剤爆薬の反応性は向上する。
【０００５】
実験によると、このようにして得られた比表面積の大きなポーラスプリル硝安は、大凡、嵩比重が０．７付近を下回ると６号雷管起爆性を有する可能性が極めて強くなる。
【０００６】
比表面積の大きな低比重ポーラスプリル硝安は、前述したように反応性が向上し、そのため爆速が速くなり、威力を向上させるという良い効果をもたらす反面、同時に感度が鋭敏になる。
【０００７】
そこで、これを鈍感にするため硝安油剤爆薬に不活性な物質を混合する方法がある。
不活性な物質を混合することにより、硝安油剤爆薬の反応性は低下し、鈍感化される。また、この不活性な物質を用いる場合、硝安油剤爆薬より嵩比重の低いものを用いれば、硝安油剤爆薬の嵩比重をさらに低下することもできる。
使用される不活性な物質としては、例えば、ガラス中空球体(グラスマイクロバルーン)、天然ガラスを膨張させた多泡構造のパーライトなどの無機質中空体、エクスパンセル、発泡ポリスチレン等の有機質中空体等が知られている。
これらガラス中空球体やパーライト等の不活性物質を混合すると、ポーラスプリル硝安粒子同士の隙間に入り、爆薬成分中に爆薬でない不活性成分の不連続部ができ、嵩比重は低下するとともに鈍感化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにして粒子が低密度化され、鋭敏になったポーラスプリル硝安（低比重ポーラスプリル硝安）を使用した硝安油剤爆薬は雷管起爆性を有するようになり、起爆感度試験にて６号雷管で完爆し、規格（ＪＩＳ−Ｋ−４８０１）を満足しなくなる。
【０００９】
硝安油剤爆薬は、ＪＩＳ−Ｋ−４８０１において、塩ビ雨樋法またはカートン法による起爆感度試験にて６号雷管で完爆しないことと規定されている。
【００１０】
また、製造直後の起爆感度試験で不爆であっても、ポーラスプリル硝安と燃料油の接触面積は時間の経過と共に拡大していくため、製造後数週間を経過すると雷管起爆性が向上し、完爆する虞がある。
【００１１】
また、不活性な物質の、ガラス中空球体は表面に細孔がないため硝安油剤爆薬の鈍感化剤として使用した場合、軽油がガラス中空球体内部に浸透せずガラス中空球体の表面に付着する。
そして、軽油の粘性によりガラス中空球体同士が接着し大きな固まりを形成してしまう。そのため、硝安油剤爆薬内に均一に分散しなくなってしまうという問題がある。均一に分散しないと硝安油剤爆薬の起爆性、伝爆性にバラツキが生じ、不爆または爆轟中断を起こす虞がある。
【００１２】
また、パーライトは、一般的に強度が弱いため硝安油剤爆薬製造時に或いは運搬時に粒子が崩れやすく粉塵が発生するという問題がある。
【００１３】
また、シラスバルーンは、火砕流などで形成された天然の多孔体であるが球状体でなく、形状にもバラツキがあり、粒径が０．５ｍｍ以下と極めて微細でガラスマイクロバルーン同様、軽油の粘性によりシラスバルーン同士が接着し大きな固まりを形成してしまう。そのため、硝安油剤爆薬内に均一に分散しなくなってしまうという問題がある。
【００１４】
本発明はこれらの問題を解決するために本発明で記すところの比重調節剤兼鈍感化剤を加えることによって、前述の様に粒子が低密度化され鋭敏になったポーラスプリル硝安を使用しても、製造直後のみならず製造後数週間経過後でも、６号雷管起爆で完爆しない（不完爆）鈍感化した硝安油剤爆薬を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、低密度のポーラスプリル硝安を使用した硝安油剤爆薬の嵩比重を、さらに低下させると共に、嵩比重を調節できる通常硝安油剤爆薬を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、嵩比重を低減した硝安油剤爆薬において、従来より少ない爆薬消費（重）量であっても、従来の発破と同等の破壊効果を得ることが出来る硝安油剤爆薬を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、比重調節剤兼鈍感化剤を混合しても、製造及び取扱い中に、粉塵の発生がなく、かつ比重調節剤兼鈍感化剤が硝安油剤爆薬中に均一に分散する硝安油剤爆薬を提供することにある。
【００１８】
請求項１記載の発明は、嵩比重が０．６０〜０．８０および平均粒径が１．０〜１．５ｍｍのポーラスプリル硝酸アンモニウムと、燃料油と、燃料油を吸収する物性を有し形状が球体であり、かつ嵩比重が０．２〜０．３、平均粒径が１〜２ｍｍおよび硬度が１〜１５％である不活性な無機質多孔体の比重調節剤兼鈍感化剤とを混合してなる硝安油剤爆薬であって、前記無機質多孔体を硝安油剤爆薬全体の２〜１２重量％の範囲で含有し、硝安油剤爆薬製造直後及び当該製造２週間〜４週間経過後、硝安油剤爆薬の起爆感度試験で不完爆となることを特徴とする硝安油剤爆薬である。
特に、粒子が低密度化されたポーラスプリル硝安を使用することで雷管起爆性を有するようになった硝安油剤爆薬に、前記特定の比重調節剤兼鈍感化剤を混合することにより６号雷管起爆で不完爆となり、且つ硝安油剤爆薬製造直後及び当該製造２週間〜４週間経過後、硝安油剤爆薬の起爆感度試験で不完爆となることが分かった。また、この無機質多孔体は不活性であり、硝安油剤爆薬として混合した場合でも酸素バランスが、更にマイナスとならず安定した性能を得ることが分かった。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の硝安油剤爆薬は、低比重のポーラスプリル硝安に、燃料油を吸収する物性を有する不活性な無機質多孔体（以下、吸油性不活性無機質多孔体と記載）を比重調整剤兼鈍感剤として添加し、さらに燃料油を混合する。
【００２２】
ポーラスプリル硝安と吸油性不活性無機質多孔体との混合物に燃料油を混合撹拌すると、吸油性不活性無機質多孔体は吸油性を有するので、燃料油を吸収する。
また、同時にポーラスプリル硝安も吸油性を有するので、燃料油を吸収する。
ここで、ポーラスプリル硝安と吸油性不活性無機質多孔体は、互いの吸油率において燃料油を吸収するため、ポーラスプリル硝安への吸油量は、無機質多孔体への吸油によって低下する。
【００２３】
また、用いる吸油性不活性無機質多孔体の嵩比重が低すぎたり、粒度が微細すぎると、ポーラスプリル硝安との比重差、粒度差により分離しやすくなり伝爆低下や、装填作業時に粉塵が舞いやすくなる虞がある。逆に嵩比重が高すぎると、比重低減等の効果が小さくなってしまう。
また、吸油性不活性無機質多孔体の粒径については、ポーラスプリル硝安との分離を起こしにくくするため、ポーラスプリル硝安の平均粒径に近いほど好ましい。
また、吸油性不活性無機質多孔体は、製造において取扱い時の粒子の破壊による粉塵の発生を防ぐため、ある程度の粒子強度（硬度）が必要であり、その硬度は使用するポーラスプリル硝安と同等か硬い方が好ましい。
【００２４】
そこで、吸油性不活性無機質多孔体は、例えば、嵩比重が０．２〜０．３、平均粒径が１〜２ｍｍ、硬度が１〜１５％であって、硝安油剤爆薬中、２−１２重量％の範囲、好ましくは２〜６重量％で配合すると良い。
また、このときのポーラスプリル硝安の平均粒径は、１．０〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは１．２〜１．４ｍｍ、嵩比重は、粒子強度とともに必要な爆速を維持するため０．６０〜０．８０の範囲、好ましくは０．６５〜０．７５のものを使用すると良い。
【００２５】
吸油性不活性無機質多孔体の嵩比重は、吸油性不活性無機質多孔体をロートから容器に流し込み、容器に入った吸油性不活性無機質多孔体の重量と容器の容積から算出する。
吸油性不活性無機質多孔体の平均粒径は、吸油性不活性無機質多孔体を目開きの異なる数種類の篩に通し、その篩毎の重量比により算出する。
吸油性不活性無機質多孔体の硬度は、粒径１〜２ｍｍのものを篩により選別して試料とし、受け皿(内径２００ｍｍ)と挽き皿(外形１９６ｍｍ、重量１７１５ｇ)からなる硬度測定器に試料約４０ｃｃ(重量は測定しておく)を硬度測定器の受け皿に投入した後、その上に挽き皿を置き、挽き皿を１０秒間で５回転させる。その後受け皿の中の試料を目開き１ｍｍの篩に通し、篩を通過した試料(圧潰品)の重量を測定する。硬度は次の式により算出する。
硬度(%)＝圧潰品の重量(g)／受け皿に投入した試料の重量(g)×１００
【００２６】
本発明の硝安油剤爆薬は、吸油性不活性無機質多孔体の配合比を適正に変えることで、嵩比重を任意に調整することが可能となり、所望の性能を持った爆薬商品を得ることが可能となる。
【００２７】
本発明の硝安油剤爆薬に用いられる燃料油としては、２号軽油の外、灯油等の鉱物油、植物油、動物油、ワックス類等を用いても目的は達し得る。
また、本発明の硝安油剤爆薬は、必要に応じてハミング等の制電防止剤、グアーガム、澱粉等の増粘剤（粘稠剤）、或いはセメントとの反応を抑制するためリンゴ酸等の弱酸添加剤を加えることができる。
【００２８】
【作用】
上述のとおり、粒子が低密度化されたポーラスプリル硝安に、このポーラスプリル硝安よりも低い嵩比重の、燃料油を吸収する物性を有する不活性な比重調節剤兼鈍感化剤を添加する。そして、ここに燃料油を混合すると不活性物質と硝安両者に燃料油が吸収される。その結果、ポーラスプリル硝安の吸油量が相対的に低下し、その結果として酸化剤と燃料との接触面積が減少するので起爆性が鈍感化され、６号雷管で不完爆となる。
【００２９】
また、この硝安油剤爆薬は、比重調節剤兼鈍感化剤が硝安油剤爆薬内の粒子間に均一に分散するとともに低嵩比重となるので、同一発破坑内に占める爆薬容積を一定とするならば、従来より爆薬消費（重）量が少なくてすむ。
【００３０】
【実施例】
次に具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。
実施例１
ポーラスプリル硝安（嵩比重０．６９、平均粒径１．３８ｍｍ）９２．１重量％と吸油性不活性無機質多孔体（嵩比重０．２３、平均粒径１．５０ｍｍ、硬度４．０％）２．０重量％を混合し、その後に燃料油として２号軽油５．９重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
なお、本実施例で使用した吸油性不活性無機質多孔体は、ポラバー（DENNERT PORAVER GMBH社商標）である。
ポラバーの物性 (形状：球体、色：乳白色、粒径：１〜２ｍｍ、嵩比重：０．２３、主成分：二酸化ケイ素、水に不溶)
実施例２
ポーラスプリル硝安（実施例１のもの）８６．５重量％と吸油性不活性無機質多孔体（実施例１のもの）８．０重量％を混合し、その後に２号軽油５．５重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
実施例３
ポーラスプリル硝安（嵩比重０．７３、平均粒径１．２０ｍｍ）９０．２重量％と吸油性不活性無機質多孔体（実施例１のもの）４．０重量％を混合し、その後に２号軽油５．８重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
実施例４
ポーラスプリル硝安（嵩比重０．６２、平均粒径１．４２ｍｍ）９０．２重量％と吸油性不活性無機質多孔体（実施例１のもの）４．０重量％を混合し、その後に２号軽油５．８重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
実施例５
ポーラスプリル硝安（嵩比重０．６２、平均粒径１．４２ｍｍ）８４．６重量％と吸油性不活性無機質多孔体（実施例１のもの）１０．０重量％を混合し、その後に２号軽油５．４重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
【００３１】
比較例１
ポーラスプリル硝安（実施例１のもの）９４．０重量％と２号軽油６．０重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
比較例２
ポーラスプリル硝安（実施例１のもの）９３．１重量％とガラス中空球体（嵩比重０．０８、平均粒径６５μｍ））１．０重量％を混合し、その後２号軽油５．９重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
比較例３
ポーラスプリル硝安（実施例１のもの）９０．２重量％とパーライト（嵩比重０．１６、平均粒径１．００ｍｍ、硬度６６．７％）４．０重量％とを混合し、その後２号軽油５．８重量％を加えて硝安油剤爆薬を得た。
【００３２】
実施例１〜５、比較例１〜３で得られた硝安油剤爆薬について、嵩比重の測定、鋼管爆速測定(JIS K 4810で規定されているイオンギャップ法)、及び起爆感度試験(JIS K 4801、起爆感度試験方法Ａ：塩ビ雨樋法による)を実施した。
嵩比重は硝安油剤爆薬をロートから容器に流し込み、容器に入った硝安油剤爆薬の重量と容器の容積から算出した。
鋼管爆速はJIS G 3452に規定されている３２Ａ鋼管に硝安油剤爆薬を装填し、イオンギャップ法により爆速を測定した。なお、起爆には６号電気雷管を、伝爆薬として日本工機株式会社製含水爆薬エナマイト（登録商標）５０ｇを用いた。
起爆感度試験はJIS A 5706に規定されている硬質塩ビ雨樋に硝安油剤爆薬を入れ、６号雷管を挿入した後、これを起爆させ、硝安油剤爆薬が爆発したかどうかを導爆線により判定した。なお６号雷管は日本油脂株式会社製６号電気雷管を用いた。
これらの試験結果における、実施例１〜５を表１に、比較例１〜３を表２に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【表２】

【００３５】
実施例１〜５の本発明の爆薬が、製造後４週間を経過しても雷管起爆試験で不爆であった。
比較例１は吸油性不活性無機質多孔体を配合しない爆薬、比較例２は吸油性不活性無機質多孔体ではなく、ガラス中空球体を使用した爆薬、これらは製造後２週間を経過した時点で雷管起爆性を有した。
また、比較例３は、パーライトを使用した爆薬で、取り扱い時に粉塵が舞うという問題が発生した。
【００３６】
図１および図２は、本発明の硝安油剤爆薬に使用した実施例１〜５に記載の吸油性不活性無機質多孔体の配合比と嵩比重、吸油性不活性無機質多孔体の配合比爆速の関係を実験上から表したものである。
図１は吸油性不活性無機質多孔体の配合比と嵩比重の関係、図２は吸油性不活性無機質多孔体の配合比と爆速の関係を示す。
図中のポイントで示された部分は実測値であり、直線は最小二乗法により求めた回帰直線である。
【００３７】
図１に示すとおり、吸油性不活性無機質多孔体の配合比が増えると嵩比重は低下する。よって、吸油性不活性無機質多孔体の配合比を変えることにより、ある程度自由に嵩比重を変えることが可能となる。
しかし、図２に示すとおり、吸油性不活性無機質多孔体の配合量を増やすと、爆速は徐々に低下していき、ついには不爆となる。
だだし、吸油性無機質多孔体を添加した硝安油剤爆薬の爆速と起爆感度には相関性があり、爆速が低下するに従い、起爆感度も鈍感化する方向にあるため、吸油性不活性無機質多孔体の配合により、雷管起爆性が低下することになる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、吸油性を有する不活性な多孔体を比重調節剤兼鈍感化剤として用いる（混合する）ので、嵩密度を低下させることができるとともに、６号雷管起爆で不完爆となり、またさらに製造後数週間経過後でも不完爆となる硝安油剤爆薬を得ることができる。
【００３９】
また、低嵩比重および鈍感化した本発明の硝安油剤爆薬は、発破効果を落とすことなく2500ｍ／ｓ以上の所望の爆速を得ることができ、従来より少ない爆薬消費（重）量であっても十分な破壊効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の硝安油剤爆薬の吸油性不活性無機質多孔体の配合比と嵩比重との関係を示す。
【図２】 本発明の硝安油剤爆薬の吸油性不活性無機質多孔体の配合比とＪＩＳ鋼管爆速との関係を示す。

Claims (1)

1. 嵩比重が０．６０〜０．８０および平均粒径が１．０〜１．５ｍｍのポーラスプリル硝酸アンモニウムと、燃料油と、燃料油を吸収する物性を有し形状が球体であり、かつ嵩比重が０．２〜０．３、平均粒径が１〜２ｍｍおよび硬度が１〜１５％である不活性な無機質多孔体の比重調節剤兼鈍感化剤とを混合してなる硝安油剤爆薬であって、前記無機質多孔体を硝安油剤爆薬全体の２〜１２重量％の範囲で含有し、硝安油剤爆薬製造直後及び当該製造２週間〜４週間経過後、硝安油剤爆薬の起爆感度試験で不完爆となることを特徴とする硝安油剤爆薬。

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