<Desc/Clms Page number 1>
explosifs en suspension.'
La présente invention concerne des compositions explosives en suspension amélioriêes qui conviennent comme explosifs de mine et ,qui: consistent essentiellement en un ou plusieurs explosifs organiques mis en suspension dans une solution aqueuse d'un ou plusieurs sels inorganiques apportant de l'oxygène. Par conséquente l'eau, en ' quantité d'environ 5 à 25% en poids, est un constituant essentiel de ces compositions explosives.
Les compositions explosives en suspension ci-dessus sont connues et certaines contenant du trinitrotoluène (T.N.T.), du nitrate d'ammonium (N.A.) et de l'eau sont décrites, par exemple, dans le
<Desc/Clms Page number 2>
brevet canadien n 619.653 du 9 mai 1961 de M.A.CooK et H.E.Farnam Jr.
Au cours des dernières années, de tels explosifs sont devenus d'un usage courante en particulier pour l'exploitation des mines à ciel ouvert et des carrières pour certains travaux de construction. Ces explosifs sont d'une manipulation sure parce qu'ils sont Insensibles à la détonation de l'amorce, économiques et très puissants en raison de la densité de chargement élevée qu'ils permettent d'atteindre dans les trous de mine.
Comme on le sait, l'addition d'un métal finement divisé tel que l'aluminium, le magnésium ou leurs alliages à des composi- tions explosives constituées par un sel apportant.de l'oxygène et un explosif organique augmente beaucoup la puissance de la composition. '
De tels compositions explosives contenant de l'aluminium sont décrites par exemple, dans le brevet déjà cité. On peut dé- montre ,que des compositions explosives en suspension exemptas d'aluminium, mais contenant.environ 25% en poids de T.N.T. particu- laire et environ 40% en poids de N.A. ont une puissance de 10,8, si on prend la valeur 10 pour la puissance, du T.N.T. pur.
Lorsque de telles suspensions sont additionnées d'aluminium finement divisé de façon.que leur composition pondérale soit d'environ 17% d'aluminium, ¯de 20% de T.N.T. particulaire et de 48,2% de N.A., le reste étant de l'eau, la puissance s'élève à 17,6 si on prend 10 pour de
T.N.T. pur. Ainsi, il est évident que ces compositions explosives en suspension additionnées d'aluminium sont très intéressantes parce qu'elles sont sensiblement plus puissantes que les compositions ex- plosives en suspension ordinaires.
Toutefois, on a-constaté que ces compositions explosives en suspension comprenant des sels inorganiques apportant de l'oxy- gène, des explosifs organiques particulaires et de l'aluminium ou un autre métal approprié finement divisé ont des propriétés de conser- vation très médiocres, même lorsqu'elles contiennent des agents gé- latinisants tels que les mannogalactanes suggérés dans le brevet canadien 617.006 du 21 mars 1961 de G.M.Barany et J.D.McIrvine.
<Desc/Clms Page number 3>
Même après peu de temps, ces suspensions perdent leur Caractère gélifié et subissent rapidement une ségrégation en une masse de so- ,7,ides et en un liquide surnageant. Cette ségrégation, qui no se manifeste normalement pas dans des suspensions contenant un manne- galactane comme gélatinisant, mais pas d'aluminium pur ou allié finement divisé, semble.due à une interaction chimique des ions du métal'sur le gélatinisant qui détruit la structure gélifiée. Ce phénomène entraîne à son tour la ségrégation rapide déjà citée,
Cette ségrégation rend le mélange hétérogène et peut l'emp8cher de propager l'explosion dans les trous de mine.
D'autre part, une sus- pension gélifiée homogène a une excellente résistance à l'eau qui peut se trouver, par exemple, dans les trous de mine, comme indiqué par G.M.Barany et J.D.McIrvine, dans le brevet cité. Toutefois, la ségrégation de la suspension réduit la résistance à l'attaque et à la pénétration par l'eau et ainsi la sensibilité de la composition qui peut ne pas détoner. Par conséquent, des compositions explosives en ; suspension contenant de l'aluminium éventuellement allié ne sont intéressantes que si elles ne doivent être conservées que peu de tempi à des températures relativement basses, ce dernier facteur ayant en effet tendance à réduire la ségrégation des constituants solides et liquides.
Pour résoudre le problème de la ségrégation des consti- tuants des compositions explosives en suspension contenant de l'alu- minium éventuellement allié, certains utilisateurs ont eu recours au mélange des suspensions sur le chantier immédiatement avant le chargement des trous de mine. Toutefois, ce procédé n'empêche pas la ségrégation des constituants dans les trous de mine, à moins d'une mise à feu immédiate. D'autre part, le mélange des suspensions sur le chalutier ne se justifie du point de vue économique que dans le cas d'une consommation importante .
L'utilisateur d'une petite quantité d'explosif ne peut supporter les frais des installations de mélange et de stockage des matières premières et, désirant tirer pro- fit de l'accroissement de puissance des compositions explosives en
<Desc/Clms Page number 4>
suspension contenant de l'aluminium qui sont peu onéreuses doit re- courir à des compositions produites et conditionnées à l'usine.
L'invention a pour but principal de procurer une composi- tion explosive en suspension améliorée qui contient de l'aluminium éventuellement allié finement divisé, qui résiste pendant un long stockage à la ségrégation de ses constituants, ainsi qu'à l'attaque et à la pénétration par l'eau.
D'autres buts de l'invention ressortiront de sa descrip- tion ci-après.
La composition explosive en suspension améliorée suivant l'invention comprend au moins un sel inorganique apportant de l'oxy- gène, au moins un explosif organique particulaire, un polysacchari- de gélatinisant ou épaississant, de l'aluminium éventuellement allié finement divisé, de l'eau et un chromate métallique choisi dans la classe formée par le dichromate de sodium et le dichromate de potas- sium en quantité de'0,01 à 0,1% du poids de la composition, par le chromate de zinc en quantité de 0,1 à 2,0% du poids de la composition et par le chromate de baryum en quantité de 0,1 à 2,0% du poids de la composition.
En outre, la composition peut contenir-avantageusement
0,002 à 0,1% de son'poids d'un agent retardant la réticulation.
La Demanderesse a en effet découvert avec surprise que l'addition des chromates métallique3 ci,dessus dans les quantités indiquées à une composition explosive en suspension contenant de l'aluminium éventuellement allié à l'effet intéressant d'empêcher ou d'au moins atténuer la tendance à la ségrégation en une couche solide et une couche liquide au cours du stockage, et aussi d'avoir un effet de réticulation sur le polysaccharide gélatinisant condui- sant ainsi à une suspension cohérente qui résiste mieux à l'attaque et à la pénétration par l'eau qu'il n'était possible auparavant.
La Demanderesse a découvert également avec surprise que l'addition des quantités indiquées d'un agent retardant la réticu-
<Desc/Clms Page number 5>
lation a l'effet favorable de retaper cette reticulation du poly- saccharide par le chromate métallique, de sorte que la suspension reste très fluide pendant un temps suffisamment long et permet un conditionnement facile. Des agents convenant pour retarder la re- ticulation sont des oxalates et des citrates métalliques ainsi que l'acide citrique, l'acide oxalique, l'acide-tartrique et l'acide gluconique.
Il est donc possible maintenant de préparer à l'usine dans des conditions' déterminées et avec sûreté de nouvelles et puis.- santés compositions explosives contenant de l'aluminium éventuellement allié et de conserver les mélanges longtemps avant que ne se produise une ségrégation des constituants liquides et solides.
Les compositions explosives en suspension pour travaux de mine qu'on préfère suivant l'invention contiennent 20 à 80% en poids d'au moins un sel inorganique apportant de l'oxygène, 3 à 50% en poids d'au moins un explosif organique particulaire, 5 à 35% en poids d'aluminium éventuellement allié finement divisé, 0,2 à 2,0 en poids d'un polysaccharide gélatinisant ou épaississant, 0,1 à 2,0% en poids de chromate,de zinc, 0,002 à 0,1% en poids d'un agent retardant la réticulation et 5 à 25% en poids d'eau.
Un sel inorganique apportant de l'oxygène qu'on peut incorporer très avantageusement aux compositions explosives suivant l'invention est le nitrate d'ammonium. Il est parfois avantageux de remplacer tout ou partie, et par exemple jusqu'à 50%, de nitrate ' d'ammonium par d'autres nitrates tels que les nitrates de sodium, de baryum, de potassium et de calcium. La granulométrie des sels inorganiques apportant de l'oxygène n'est pas critique et des sels pulvérisés, granulés, grenaillés ou cristallisés peuvent être dissous au préalable en tout ou partie dans l'eau.
Les explosifs organiques qu'on peut utiliser dans les compositions explositives suivant l'invention sont qualifiés ici de "particulaires". Le terme "particulaire" est destiné à exclure du cadre de.l'invention les explosifs liquider comme la nitrogly-
<Desc/Clms Page number 6>
oérine et le nitroglycol et implique que les explosifs organiques doivent se trouver sous une forme pulvérisée, granulaire, tabellaire ou pastillée. Un explosif très approprie est le T.N.T., mais on peut utiliser suivant l'invention de très nombreux explosifs organiques particulaires, seuls ou en mélange avec du T.N.T. ou en - ' mélange entre eux, bien qu'il soient souvent plus onéreux que le T.N.T. lui-même.
Cette classe d'explosif comprend le tétranitrate. de pentaérythritol (P.E.T.N.), de détryl, la cyclotriméthylènetrinitramine (R.D.X.), la pentolite (qui est un mélange de parties environ égales de T.N.T. et de P.E.T.N.) et la "Composition B" (qui est un mélange d'environ 60 parties en poids de R.D.X. et d'environ 40 parties en poids .de T.N.T., additionné d'une faible quantité de cire).
La poudre sans fumée est également un explosif organique aux fin? de l'invention.
L'aluminium éventuellement allié qu'on peut utiliser dans les compositions explosives suivant l'invention doit se trouver sous forme finement divisée et peut avec avantage avoir une granulométrie comprise entre celle d'une poussière fine et celle d'une poudre passant au tamis mailles de 1,68 mm.
Les polysaccharides gélatinisants ou épaississants sont . de préférence des mannogalactanes, tels que la gomme de cyamopsis ou ' la gomme de caroubier. ,
La composition explosive en suspension suivant l'inven- tion peut être préparée dans un mélangeur approprié quelconque qui ne comprend, de préférence, pas de pièces à mouvement trop rapide et. qui doit rabattre la matière en l'élevant depuis le fond. Un me- ' langeur à ruban de type classique convient particulièrement à cette fin. On préfère mélanger ensemble le sel inorganique sec apportant l'oxygène, le chromate métallique et l'eau, puis ajouter l'aluminium finement divisé éventuellement allié.
Après quelqu es minutes de mé- lange, l'explosif organique particulaire peut être ajouté et dispersé
<Desc/Clms Page number 7>
avant l'addition de l'agent retardant la réticulation. L'agent gélatinisant ou épaississant peut être ajouté à l'état de poudre sèche ou mélangé avec une faible quantité d'éthylène glycol ou de glycérine comme milieu dispersant' après quoi la composition entière est mélangée jusqu'à homogénéité. La température finale du mélange doit être comprise entre 10 C et 60 C pour que la suspension puisse être conditionnée de façon satisfaisante. Pour arriver à la tempé- rature finale requise, il peut être nécessaire que l'eau ou la solu- %ion de sel inorganique apportant l'oxygène soit chaude au moment de l'addition, ou bien d'utiliser un mélangeur chauffé.
L'invention est illustrée, sans être limitée, par les ta- bleaux et les exemples suivants qui concernent des composition explo- sives améliorées suivant l'invention.
Les compositions indiquées dans le tableau 1 sont préparées de la première façon déjà décrite ci-dessus et introduites dans des cylindres en verre d'une hauteur de 508 mm. L'épaisseur de la couche de liquide formée par ségrégation au sommet de la colonne après con- servation à 32 C est indiquée aux temps précisés. Les compositions sont données en pour-cent en poids du total.
<Desc/Clms Page number 8>
T A B L E A U 1
EMI8.1
Mélange n ±fi .J!, 1] ., ,..,., 10 Formule Nitrate d-9wwaonium 48,8 48,6 48,4 48,9 48,9 4829 51,6 4817 48,6 48,7' Nitraie de sodium 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 - - 800 8,0 8,,0
EMI8.2
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 8,0 <SEP> 8,0- <SEP> - <SEP> Eau <SEP> Il,5 <SEP> Il,5 <SEP> 11,5 <SEP> Il,5 <SEP> 11,5 <SEP> Il,5 <SEP> 13,5 <SEP> 11,5 <SEP> 11,5 <SEP> Il,8
<tb> Poudre <SEP> d'aluminium
<tb> (pureté <SEP> 98%) <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> la,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> 20,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0 <SEP> 10,0
<tb>
EMI8.3
T.N.T.. 20,0 20,0 2020 2010 - .20,0 - 10,0 20,0 20,0 P.B.-T.N - - - 5,0 - - Co:
positf>n B. - - '20,0 - ' Poudre sans fumée - - - - - .. - 10,0 - Ethylène glycol .1,0 1,0 1,0 1,0 .,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0.'
EMI8.4
<tb> Gomme <SEP> de <SEP> cyamopsis
<tb>
EMI8.5
(gélatinisation rapide) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Oe5 0,5 0,5 Chrome te de zinc 0, 2 0, 4 0, 6 - - - 0,4 0,, 2 0,4'-
EMI8.6
<tb> Dichromate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> 0,1- <SEP> - <SEP> - <SEP> Dichro2te <SEP> de <SEP> potassium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> Acide <SEP> tartrique <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,03 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI8.7
Acide ci tric;ue - - - - 0,09 -.. -.....
EMI8.8
<tb>
Acide <SEP> gluconique <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,02 <SEP> Ségrégation <SEP> à <SEP> 32 C <SEP> dans <SEP>
<tb> une <SEP> colonne <SEP> de <SEP> 508 <SEP> mm
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> la <SEP> couche <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> 3,2 <SEP> Néant <SEP> Néant <SEP> Trace <SEP> Néant <SEP> 38,1
<tb> liquide <SEP> formée <SEP> par <SEP> ségragation <SEP> en <SEP> mm
<tb> Durée <SEP> en <SEP> jours. <SEP> 30 <SEP> 34 <SEP> 30 <SEP> 31 <SEP> 28 <SEP> 28 <SEP> 28 <SEP> 37 <SEP> 31 <SEP> 11
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
Le tableau II illustre @'effet de l'addition de l'agent retardant la réticulation. Ce tableau donne le temps en minutée entre l'addition de l'agent gélatinisant et le début de la reticulation.
Les compositions utilisées sont les mêmes que le mélange n 1 du tableau I et sont préparées de la première façon indiquée ci-dessus, mais en opérant uniquement à l'échelle du laboratoire. La scosité des compositions est déterminée à intervalles de ) . 5 minutes après . l'addtion de l'agent gélatinisant, à l'aide d'un viscosimètre Brookfield, le début de la réticulation se traduisant par une modi- fication soudaine de la viscosité. Les quantités d'agent retardant la réticulation sont données en pour-cent du poids total de la compo- si%ion.
TABLEAU Il
EMI9.1
<tb>
<tb> Temps <SEP> en <SEP> minutes <SEP> entre <SEP> l'addition <SEP> de <SEP> la <SEP> gomme
<tb> Quantité <SEP> d'agent <SEP> de <SEP> cyamopsis <SEP> et <SEP> le <SEP> début <SEP> de <SEP> la <SEP> régulation. <SEP>
<tb> retardant <SEP> la <SEP> Acide <SEP> Acide <SEP> Acide <SEP> Néant
<tb> réticulation <SEP> citrique <SEP> tartrique <SEP> gluconique
<tb> 0,1% <SEP> - <SEP> plus <SEP> de <SEP> 122 <SEP> 'plus <SEP> de <SEP> 180 <SEP> -
<tb> 0,09% <SEP> 75
<tb> 0,07% <SEP> 40 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 0,05% <SEP> 32 <SEP> 90 <SEP> à <SEP> 160 <SEP> - <SEP> -
<tb> 0,025 <SEP> 110 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 96 <SEP> -
<tb> 0,0125% <SEP> - <SEP> 95 <SEP> - <SEP> -
<tb> 0,00325% <SEP> - <SEP> 56
<tb> Néant <SEP> ' <SEP> .
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 13 <SEP> à <SEP> 30
<tb>
L'exemple suivant montre l'accroissement de la puissance des compositions explosives en suspension suivant l'Invention et de leur sûreté de propagation de l'explosion.
EXEMPLE
Dans un essai d'exploitation d'une mine de minerai de fer, on remplace une suspension contenant 25% en poids de T.N.T., des nitrates inorganiques et de l'eau par une suspension préparée à l'usine contenant 10% en poids d'aluminium et ayant une composition essentiel-
<Desc/Clms Page number 10>
lement semblable à celle du mélange n 1 du tableau I., préparée
1 mois avant l'expérience.
La répartition des trous de mine et le diamètre de ceux-ci ne sont pas modifiés, mais le poids de suspension additionnée d'aluminuum dans chaque tour de mine est inférieur de
25% au poids habituel de suspension à 25% de T.N.T. Bien que la quan- tité de suspension additionnée d'aluminium soit plus petite, la frai. mentation du minerai après l'explosion est beaucoup plus accentuée qu'avec l'autre explosif. L'accroissement de la puissance de la sus- pension additionnée d'aluminium augmente également le diamètre de l'entonnoir et, avec la meilleure fragmentation facilite le travail de l'excavatrice. La propagation est parfaite dans tous les trous de mine.
REVENDICATIONS.
1.- Composition explosive résistant au cours d'un long stockage à la ségrégation de ses constituants et consistant essen- tiellement en une suspension aqueuse épaissie d'un explosif solide, caractérisée en ce qui la suspension comprend au moins' un sel inor- ganique apportant de l'oxygène, au moins un explosif organique particul@i- re un monogalactane gélatinisant, de l'aluminium éventuellement allié .. finement divisé., de l'eau et un chromate métallique choisi dans la classe formée par les dichromates de sodium et de potassium en quan- tité de 0,01 à 0,1% du poids de la suspension,
par le chromate de zine en une quantité comprise entre 0,1 et 2,0% du poids de la sus- pension et par le chromate de baryum en une quantité comprise entre
0,1 et 2,0% du poids de la suspension.
<Desc / Clms Page number 1>
suspended explosives. '
The present invention relates to improved suspension explosive compositions which are suitable as mine explosives and which: consist essentially of one or more organic explosives suspended in an aqueous solution of one or more inorganic oxygen-providing salts. Therefore water, in an amount of about 5 to 25% by weight, is an essential component of these explosive compositions.
The above explosive suspension compositions are known and some containing trinitrotoluene (T.N.T.), ammonium nitrate (N.A.) and water are described, for example, in the
<Desc / Clms Page number 2>
Canadian Patent No. 619,653 of May 9, 1961 to M.A.CooK and H.E. Farnam Jr.
In recent years, such explosives have become in common use especially for the operation of surface mines and quarries for certain construction works. These explosives are safe to handle because they are insensitive to the detonation of the primer, economical and very powerful due to the high loading density they allow to reach in blastholes.
As is known, the addition of a finely divided metal such as aluminum, magnesium or their alloys to explosive compositions consisting of a salt providing oxygen and an organic explosive greatly increases the power of the composition. '
Such explosive compositions containing aluminum are described, for example, in the patent already cited. It can be shown that explosive suspension compositions free from aluminum, but containing about 25% by weight of T.N.T. particle and about 40% by weight of N.A. have a potency of 10.8, if we take the value 10 for the potency, of the T.N.T. pure.
When such suspensions are added finely divided aluminum so that their composition by weight is about 17% aluminum, 20% T.N.T. particulate matter and 48.2% N.A., the rest being water, the power rises to 17.6 if we take 10 for
T.N.T. pure. Thus, it is evident that these explosive suspension compositions supplemented with aluminum are very attractive because they are significantly more potent than ordinary explosive suspension compositions.
However, these suspended explosive compositions comprising inorganic oxygen-providing salts, particulate organic explosives and aluminum or other suitable finely divided metal have been found to have very poor retention properties. even when they contain gelatinizing agents such as the mannogalactans suggested in Canadian patent 617,006 of March 21, 1961 to GMBarany and JDMcIrvine.
<Desc / Clms Page number 3>
Even after a short time, these suspensions lose their gelled character and rapidly undergo segregation into a mass of solids and a supernatant liquid. This segregation, which is not normally manifested in suspensions containing managalactan as a gelatinizer, but not pure or finely divided alloyed aluminum, appears to be due to a chemical interaction of the metal ions on the gelatinizer which destroys the structure. gelled. This in turn leads to the rapid segregation already mentioned,
This segregation makes the mixture heterogeneous and may prevent it from propagating the explosion into the blastholes.
On the other hand, a homogeneous gelled suspension has excellent resistance to water which can be found, for example, in blastholes, as shown by G.M. Barany and J.D. McIrvine, in the cited patent. However, the segregation of the suspension reduces the resistance to attack and water penetration and thus the sensitivity of the composition which may not detonate. Therefore, explosive compositions in; suspension containing optionally alloyed aluminum are of interest only if they must be stored only for a short time at relatively low temperatures, the latter factor having in fact a tendency to reduce the segregation of the solid and liquid constituents.
In order to solve the problem of the segregation of the constituents of explosive suspension compositions containing optionally alloyed aluminum, some users have resorted to mixing the suspensions on the job site immediately before the loading of the blastholes. However, this process does not prevent the segregation of constituents in the blastholes, unless ignited immediately. On the other hand, mixing the suspensions on the trawler is only justified from an economic point of view in the case of significant consumption.
The user of a small quantity of explosive cannot bear the costs of the raw material mixing and storage facilities and, wishing to take advantage of the increased power of the explosive compositions by
<Desc / Clms Page number 4>
inexpensive aluminum-containing slurry has to employ compositions produced and packaged at the plant.
The main object of the invention is to provide an improved slurry explosive composition which contains finely divided optionally alloyed aluminum, which resists during long storage the segregation of its constituents, as well as attack and corrosion. water penetration.
Other objects of the invention will emerge from its description below.
The improved suspension explosive composition according to the invention comprises at least one inorganic salt providing oxygen, at least one particulate organic explosive, a gelatinizing or thickening polysaccharide, optionally alloyed finely divided aluminum, water and a metal chromate chosen from the class formed by sodium dichromate and potassium dichromate in an amount of 0.01 to 0.1% by weight of the composition, by zinc chromate in an amount of 0 , 1 to 2.0% by weight of the composition and by barium chromate in an amount of 0.1 to 2.0% by weight of the composition.
In addition, the composition may advantageously contain
0.002 to 0.1% by weight of a crosslinking retarder.
The Applicant has in fact discovered with surprise that the addition of the chromates metal3 above, in the amounts indicated to an explosive composition in suspension containing aluminum optionally alloyed, has the advantageous effect of preventing or at least attenuating the tendency to segregate into a solid layer and a liquid layer during storage, and also to have a crosslinking effect on the gelatinizing polysaccharide thus leading to a coherent suspension which is more resistant to attack and penetration by water than was possible before.
We have also surprisingly discovered that the addition of the indicated amounts of a cross-linking retardant
<Desc / Clms Page number 5>
The reaction has the favorable effect of retyping this crosslinking of the polysaccharide with the metal chromate, so that the suspension remains very fluid for a sufficiently long time and allows easy packaging. Suitable agents for retarding crosslinking are metal oxalates and citrates as well as citric acid, oxalic acid, tartaric acid and gluconic acid.
It is therefore now possible to prepare at the plant under determined conditions and with safety new and powerful explosive compositions containing possibly alloyed aluminum and to keep the mixtures long before segregation of the constituents occurs. liquids and solids.
The preferred suspended explosive compositions for mine work according to the invention contain 20 to 80% by weight of at least one inorganic salt providing oxygen, 3 to 50% by weight of at least one organic explosive particulate, 5 to 35% by weight of optionally alloyed finely divided aluminum, 0.2 to 2.0 by weight of a gelatinizing or thickening polysaccharide, 0.1 to 2.0% by weight of chromate, zinc, 0.002 to 0.1% by weight of a crosslinking retarder and 5 to 25% by weight of water.
An inorganic salt providing oxygen which can be incorporated very advantageously into the explosive compositions according to the invention is ammonium nitrate. It is sometimes advantageous to replace all or part, and for example up to 50%, of ammonium nitrate with other nitrates such as sodium, barium, potassium and calcium nitrates. The particle size distribution of the inorganic salts providing oxygen is not critical and the pulverized, granulated, shot-peened or crystallized salts can be dissolved beforehand in whole or in part in water.
The organic explosives which can be used in the explosive compositions according to the invention are referred to herein as "particulate". The term "particulate" is intended to exclude from the scope of the invention liquid explosives such as nitrogly-
<Desc / Clms Page number 6>
oerine and nitroglycol and implies that organic explosives must be in powder, granular, tabular or pelletized form. A very suitable explosive is T.N.T., but one can use according to the invention very many particulate organic explosives, alone or in mixture with T.N.T. or mixed together, although they are often more expensive than T.N.T. himself.
This class of explosive includes tetranitrate. pentaerythritol (PETN), detryl, cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), pentolite (which is a mixture of about equal parts of TNT and PETN) and "Composition B" (which is a mixture of about 60 parts by weight RDX and about 40 parts by weight of TNT, with a small amount of wax added).
Smokeless powder is also an organic explosive for the purpose? of the invention.
The optionally alloyed aluminum which can be used in the explosive compositions according to the invention must be in finely divided form and can advantageously have a particle size between that of a fine dust and that of a powder passing through a mesh screen. 1.68 mm.
Gelatinizing or thickening polysaccharides are. preferably mannogalactans, such as cyamopsis gum or locust bean gum. ,
The suspended explosive composition according to the invention can be prepared in any suitable mixer which preferably does not include too fast moving parts and. which must fold the material by raising it from the bottom. A conventional type ribbon mixer is particularly suitable for this purpose. It is preferred to mix together the dry inorganic salt providing oxygen, the metal chromate and water, then add the finely divided aluminum optionally alloyed.
After a few minutes of mixing, the particulate organic explosive can be added and dispersed.
<Desc / Clms Page number 7>
before the addition of the crosslinking retarder. The gelatinizing or thickening agent can be added as a dry powder or mixed with a small amount of ethylene glycol or glycerin as a dispersing medium, after which the whole composition is mixed until homogeneous. The final temperature of the mixture should be between 10 C and 60 C so that the suspension can be packaged satisfactorily. In order to achieve the required final temperature, it may be necessary that the water or inorganic salt solution providing oxygen be hot at the time of addition, or it may be necessary to use a heated mixer.
The invention is illustrated, without being limited, by the following Tables and Examples which relate to improved explosive compositions according to the invention.
The compositions indicated in Table 1 are prepared in the first way already described above and introduced into glass cylinders with a height of 508 mm. The thickness of the liquid layer formed by segregation at the top of the column after storage at 32 ° C. is indicated at the times specified. The compositions are given in percent by weight of the total.
<Desc / Clms Page number 8>
T A B L E A U 1
EMI8.1
Mixture n ± fi .J !, 1].,, ..,., 10 Formula D-9wwaonium nitrate 48.8 48.6 48.4 48.9 48.9 4829 51.6 4817 48.6 48.7 'Sodium nitrate 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 - - 800 8.0 8.0 8.0
EMI8.2
<tb> Nitrate <SEP> of <SEP> barium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 8,0 <SEP> 8,0- <SEP> - < SEP> Water <SEP> Il, 5 <SEP> Il, 5 <SEP> 11.5 <SEP> Il, 5 <SEP> 11.5 <SEP> Il, 5 <SEP> 13.5 <SEP> 11, 5 <SEP> 11.5 <SEP> Il, 8
<tb> Aluminum <SEP> powder
<tb> (purity <SEP> 98%) <SEP> 10.0 <SEP> 10.0 <SEP> la, 0 <SEP> 10.0 <SEP> 10.0 <SEP> 10.0 <SEP> 20.0 <SEP> 10.0 <SEP> 10.0 <SEP> 10.0
<tb>
EMI8.3
T.N.T .. 20.0 20.0 2020 2010 - .20.0 - 10.0 20.0 20.0 P.B.-T.N - - - 5.0 - - Co:
positf> n B. - - '20, 0 - 'Smokeless powder - - - - - .. - 10.0 - Ethylene glycol. 1.0 1.0 1.0 1.0., 0 1.0 1 , 0 1.0 1.0 1.0. '
EMI8.4
<tb> Cyamopsis <SEP> <SEP> eraser
<tb>
EMI8.5
(rapid gelatinization) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Oe5 0.5 0.5 Zinc chromium 0, 2 0, 4 0, 6 - - - 0, 4 0 ,, 2 0.4'-
EMI8.6
<tb> <SEP> sodium dichromate <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.1 <SEP> 0.1- <SEP> - <SEP> - <SEP> Dichro2te < <SEP> potassium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.1 <SEP> Tartaric acid <SEP> <SEP> 0.01 <SEP> 0.02 <SEP> 0.03 <SEP> 0.02 <SEP> 0.02 <SEP> 0.02 <SEP> 0.02 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI8.7
Acid ci tric; ue - - - - 0.09 - .. -.....
EMI8.8
<tb>
<SEP> Gluconic Acid <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.02 <SEP> Segregation <SEP> to <SEP> 32 C <SEP > in <SEP>
<tb> a <SEP> column <SEP> of <SEP> 508 <SEP> mm
<tb> Thickness <SEP> of <SEP> the <SEP> layer <SEP> None <SEP> None <SEP> None <SEP> None <SEP> 3.2 <SEP> None <SEP> None <SEP> Trace <SEP> None <SEP> 38.1
<tb> liquid <SEP> formed <SEP> by <SEP> segregation <SEP> in <SEP> mm
<tb> Duration <SEP> in <SEP> days. <SEP> 30 <SEP> 34 <SEP> 30 <SEP> 31 <SEP> 28 <SEP> 28 <SEP> 28 <SEP> 37 <SEP> 31 <SEP> 11
<tb>
<Desc / Clms Page number 9>
Table II illustrates the effect of adding the crosslinking retarder. This table gives the time in minutes between the addition of the gelatinizing agent and the start of crosslinking.
The compositions used are the same as the mixture No. 1 of Table I and are prepared in the first way indicated above, but operating only on a laboratory scale. The scosity of the compositions is determined at intervals of). 5 minutes later. the addition of the gelatinizing agent, using a Brookfield viscometer, the onset of crosslinking resulting in a sudden change in viscosity. The amounts of crosslinking retarding agent are given in percent of the total weight of the composition.
TABLE II
EMI9.1
<tb>
<tb> Time <SEP> in <SEP> minutes <SEP> between <SEP> the addition <SEP> of <SEP> the <SEP> eraser
<tb> Quantity <SEP> of agent <SEP> of <SEP> cyamopsis <SEP> and <SEP> the <SEP> start <SEP> of <SEP> the <SEP> regulation. <SEP>
<tb> retarding <SEP> the <SEP> Acid <SEP> Acid <SEP> Acid <SEP> None
<tb> crosslinking <SEP> citric <SEP> tartaric <SEP> gluconic
<tb> 0.1% <SEP> - <SEP> plus <SEP> of <SEP> 122 <SEP> 'plus <SEP> of <SEP> 180 <SEP> -
<tb> 0.09% <SEP> 75
<tb> 0.07% <SEP> 40 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 0.05% <SEP> 32 <SEP> 90 <SEP> to <SEP> 160 <SEP> - <SEP> -
<tb> 0.025 <SEP> 110 <SEP> plus <SEP> of <SEP> 96 <SEP> -
<tb> 0.0125% <SEP> - <SEP> 95 <SEP> - <SEP> -
<tb> 0.00325% <SEP> - <SEP> 56
<tb> None <SEP> '<SEP>.
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 13 <SEP> to <SEP> 30
<tb>
The following example shows the increase in the power of the explosive compositions in suspension according to the invention and their safety in the propagation of the explosion.
EXAMPLE
In a trial run of an iron ore mine, a suspension containing 25% by weight of TNT, inorganic nitrates and water is replaced by a suspension prepared at the plant containing 10% by weight of TNT. aluminum and having an essential composition
<Desc / Clms Page number 10>
similarly to that of mixture 1 of Table I., prepared
1 month before the experience.
The distribution of the blastholes and their diameter are not modified, but the weight of suspension with the addition of aluminuum in each blast tower is less than
25% to the usual weight of suspension at 25% T.N.T. Although the amount of suspension with aluminum added is smaller, the spawning. mentation of the ore after the explosion is much more accentuated than with the other explosive. Increasing the power of the aluminum suspension also increases the diameter of the funnel and, with the better fragmentation, facilitates the work of the excavator. The spread is perfect in all blastholes.
CLAIMS.
1.- Explosive composition resistant during long storage to the segregation of its constituents and consisting essentially of a thickened aqueous suspension of a solid explosive, characterized in that the suspension comprises at least one inorganic salt providing oxygen, at least one particular organic explosive, a gelatinizing monogalactan, optionally alloyed aluminum, finely divided., water and a metal chromate chosen from the class formed by sodium dichromates and potassium in an amount of 0.01 to 0.1% by weight of the suspension,
with zine chromate in an amount between 0.1 and 2.0% of the weight of the suspension and with barium chromate in an amount between
0.1 and 2.0% of the weight of the suspension.