CS243928B1 - Zložka zmesných trhavin - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká použitia tálového oleja ako- zložky zmesných trhavin s donorom kyslíka nitrátového typu v mn-ožstve 0,01 až 10 % límot. tdhto oleja na hmotností rezultujúcej zmesnej trhaviny. Postup podl'a vynálezu je použitelný pri výrobě trhavin typu DAP, TPV, W/O i O/W a NCN.

Description

Vynález sa týká použitia tálového oleja ako zložky zmesných trhavin.

Význam zmesných trhavin ako v civilnej, tak aj vojenskej oblasti použitia stále rastie. Najrozšírenejším donorom kyslíka v nich je dusičnan amonný — teda najbežnejšími zmesnými trhavinami sú amonoliadkové trhaviny, pozostávajúce z dvoch hlavných skupin:

I. zmesi dusičnanu amonného s palivom;

II. zmesi dusičnanu amonného, vody s přísadou plastiflkátora, a substancie výbušnej povahy, alebo senzibilizátora.

Trhaviny prvej skupiny mažu byť produkované stabilnými technologickými zariadeniami, ale častejšia je ich výroba priamo na mieste použitia (t. j. v mobilných zmiešavacích zariadeniach alebo priamo vo vrtoch). Dusičnan amonný sa zmiešavia s palivom, ktorým může byť široká paleta organických zlúčenín — najčastejšie sa však aplikujú parafíny, topné oleje alebo nafta. Tieto- zmesi majú přibližné nulovú kyslíková bilanciu, čo odpovedá obsahu 94 % hmot. dusičnanu amonného a 6 % hmot. nafty alebo topného oleja v trhavině; uvedený obsah paliva zvýši hodnotu výbuchového, tepla z 1470 kj. kg^-1 pre dusičnan amonný až na 3 738 kj.. kg¹, čomu je proporcionálně zvýšenie pracovnej schopnosti trhaviny oproti samotnému dusičnanu amonnému. Trhaviny tohto typu sú u nás známe pod kódovým, označením DAP, v zahraničí sú obdobné zmesi označované ANDK (v NDR), ANC (v NSR], Igdanit (v ZSSRj, ANFO alebo ANBA (v anglo-americkej literatúre).

Keď je palivom uhotný prach, kovový prášok a pod., sú tieto zmesi nazývané tiež nitroíkarbonnitráty a označované kódom NCN.

Amonoliadkové trhaviny druhej skupiny sú charakterizované poměrně jednoduchou a nenáročnou technológiou výroby.

U nás sú známe pod označením TPV (trhaviny plastifikované vodou); v USA a Kanadě sú pre kašovitú konzistenciu nazývané „Slurry Explosives“. V súčasnosti najužívanejším rozdělením trhavin uvedeného typu je nasledujúce:

a) „Slurry Explosives“ (kód SE), ktoré sú senzibilizované aditívom výbušnej povahy (trinitrotoluén, hexogén, nitroestery, dusičnany alkanol- alebo alkylamínov, hydroxyalkylnitráty a pod.);

b) „Slurry Blasting Agents“ (kód SBA), ktoré neobsahujú aditíva výbušnej povahy a sú senzibilizované nevýbušnými zložkami, najčastejšie hliníkovým prachom (napr. sovietské Akvanaly) a/alebo inou substanciou (topný olej, vláknitá celulóza, polyvinylchloridový prach, síra, parafín, hexametyléntetramín, polyóly, cukry a iné), respektive prevzdušňujúcimi přísadami (expandovaný perlit, sklenná drť, sklenné duté perličky, korok, polystyrén, prylovaný dusičnan amónny a pod.), alebo substanciami, uvofňujúcimi plyn (peroxidy, dusitany, uhličitany, l,5-endometylén-3,7-dinitrózo-l,3,5,7-tetraazacyklooktán a iné).

Neměnnost fyzikálnej stability, to je zamedzenie separácie zložiek týchto podskupin „Slurry“ trhavin pri súčasnom udržení tekutosti alebo plastičnosti kompozície, je zabezpečené prídavkom gélotvomej substancie (plastifikátoru), ako je guar-gum a jej alkylové deriváty, polyvinylalkoiiol, sodné alebo amónne soli karboxymetylcelulózy, oxyetylcelulóza, polyakrylamid a iné.

Najmladším druhom „slurry“ trhavin sú kompozície typu emulzia vody v oleji, kódovo označované W/O, alebo typu emulzia oleja vo vodě, kódovo označené O/W; výroba kompozícií W/O spočívá vo vnášaní vodných roztokov komponentov trhavin do hydrofóbnej kvapaliny (topného oleja, nafty a pod.) a pri výrobě kompozícií O/W sa postupuje opačné. Tieto emulzie sú stabilizované disperzantmi, ako sú soli mastných kyselin (najma steárovej, alebo olejovej), estery mastných kyselin (napr. dekaglycerín dekaoleát, dekaglycerín dekastearát), čiastočne esterifikované polyóly mastnými kyselinami (napr. monostearát, monooleát, monopalmitan alebo tristearát sorbitu, mono- alebo diglyceridy tuky-tvoriacich mastných kyselin), ďalej alkylfenylsulfonáty, lecitin zo sójových bohov, kopolymér oxyetylén-oxypropylén a iné.

Emulzné trhaviny móžu byť senzibilizované nitrozlúčeninami, najčastejšie nitrometánom alebo inými nitroparafínmi, ale v technickej praxi najzaúžívanejšia je ich senzibilizácia prevzdušňovadlami alebo uvofňujúclmi .aditívami.

V trhavinách typu „Slurry“ sú ako do.nory kyslíka niekedy aplikované i dusičnan vápenatý a chloristan sodný — druhý predovšetkým v aluminizovaných kompozíciach. Nízkými výrohnými nákladmi, vysokou bezpečnosťou manipulácie i vlastnej výroby a možnosťoú mechanizácie trhacích práč sú však predovšetkým charakterizované výbušné zmesi na báze dusičnanu amonného. To je hlavným dovodom, prečo v technickej praxi exploatácia zmesných trhavin typu DAP, TPV a teraz už i W/O a O/W výrazné převládá nad exploatáciou ostatných druhov priemyselných trhavin. Analogický trend možno badat aj v oblasti trhavin pre vojenské účely (aluminizované vodné gély dusičnanu amonného sú napr. laborované do niektorých druhov leteckých pum, trinitrotoluén je nahradzovaný kvapalnými kompozíciami na báze vodných roztokov hydrazín nitrátu a pod.].

Mnohé zo zložiek zmesných trhavin nachádzajú samotné čo raz významnejšie a ekonomicky atraktívnejšie použitie v různých odvetviach národného hospodárstva (napr. nafta, topné oleje a iné); na druhej straně sa však upúšťa od aplikácie niektorých tradičných senzibilizátorov z toxikologie,kých a/alebo bezpečnostných dóvodov (trinitrotoluén a nitroestery). Takto vznikajúcu medzeru je možné zaplnit vhodnými, najma vedíajšími produktami chemického priemyslu. Produktom tohto druhu je i tálový olej, získávaný zo sulfátového spůsobu výroby celulózy a pozostávajúci zo 40 až 58 % hmot. mastných kyselin (olejová, linolová a ďalšie), 30 a,ž 50 % hmiot. živičných kyselin) najmá kyseliny abietové) a 6 až 15 % hmot, nezmydelnitelného podielu.

Pódia tohto vynálezu je tálový olej použitý ako zložka zmesných trhavin s donorom kyslíka nitrátového typu v množstve 0,01 až 10 % hmot. tálového oleja na hmotnost rezultujúcej zmesi.

Výhodou tohto vynálezu je technická a ekonomická .dostupnost tálového oleja. Využitie v zmysle tohto vynálezu tálového oleja je príspevkom k zvýšeniu ekonomické) efektivnosti a zníženiu ekológickej závadnosti sulfátového sposobu výroby celulózy. Aplikácia tálového oleja v zmysle tohto vynálezu vedie k úspoře motórovej nafty, topného oleja a iných ušlechtilých výrobkov petrochemických technologií, doposial' aplikovaných ako paliva a senzibilizátory zmesných trhavin. Tým, že tálový olej obsahuje až 58 °/o hmot. mastných kyselin, prevažne kyseliny olejovej a linolovej, je najmá při výrobě trhavin typu W/O alebo O/W daná možnost syntézy trhavinu stabilizujúceho disperzantu „in šitu“, čo je ďalšia výhoda tohto vynálezu.

Tálový olej je pre výrobu zmesných trhavin možné použit v surovom stave alebo destilovaný; prvý variant je ekonomicky atraktivnější.

Trhaviny s obsahom tálového oleja sú aluminizovatelné. Ich stabilitu fyzikálnu je možné zvýšit běžnými sposobmi, napr. pri trhavinách DAP je to aplikácia prilovaného dusičnanu amonného a/alebo prídavok drevnej múčky a/alebo prídavok iného vhodného adsorbentu (vodonerozpustný močovinoformaldehydový kondenzát, modifikovaný jemnozirnný oxid křemičitý a pod.), pri trhavinách typu TPV je to aplikácia vhodného gélotvorného činidla a rovnako, ako pri trhavinách typu W/O a O/W aplikácia vhodného bázického činidla (syntéza disperzantu „in šitu“).

Aplikácia v zmysle tohto vynálezu tálového oleja nebola v literatúre doposial' popísaná a je dokumentovaná nasledujúcimi príkladmi, ktoré však v žiadnom případe nevylučujú možnú variabilitu sposobu a šířky tejto aplikácie.

Příklad 1

K dispozícii je tálový olej o zložení: 55,1 pero. hmot. mastných kyselin, 30,9 % hinot. živičných kyselin, 11,8 % nezmydelnitelného podielu a 2,2 % hmot. vody. Jódové číslo tohto oleja je 127,2 g na 100 g vzorky, číslo kyslosti je 170,2 mg hydroxidu drasel6 ného na 1 g vzorky a spalné teplo je 37 100 kj. kg“¹.

Z tohto tálového oleja a technického dusičnanu amonného je malaxérovacímspósoibom. za atmosférického tlaku připravená polosypká zmes o zložení (% hmot.): 6,69 pere. tálového oleja, 1,07 % vody a 82,24 % dusičnanu amonného. Uvedená zmes je přibližné nulovéj kyslíkovéj bilancie a pre.mernú nábojovú hmotnost 1 000 kg . m^-3 je charakterizovaná údajmi:

max. 'výbuchové teplo (kj.kg^-1) 3 680 objem povýbuch. splodín (l.kg’) .960 úplná ideálna práca výbuchu (kj . kg^-1) 3 300 detonačná rýchlosť ( km . s' ') 3,0-,3,2

Příklad 2 hmot. dielov 50 %-ného vodného roztoku hydroxidu sodného je přidaných k 925 hmot. dielom 80 °C teplého vodného roztoku, ktorý obsahuje 69,9 % hmot. dusičnanu amonného, 16,6 % hmot. dusičnanu sodného a 13,7 % hmot. vody. Táto zmes je pomaly a za miešania dávkovaná k 70 hmot. dielom tálového oleja z příkladu č. 1. Rezultujúca emulzia je ochladená na teplotu 47 až 50 °C a je k nej přidaných 40 hmot. dielov dutých skleněných mikrokuličiek. Rezultuje trhavina typu W/O o zložení (% hmot.): 58,44 % dusičnanu amonného, 17,34 pere. dusičnanu sodného, 13,25 % vody, 3,78 pere. mikrokuličiek a 6,61 % tálového oleja, uvažovaného vo východiskovej kvalitě (t. j. s volnými kyselinami).

Tento emulzný typ trhaviny má nasledujúce charakteristiky:

max. výbuchové teplo (kj.kg^-1) 3 000 objem povýbuch. splodín (l.kg^-1) 845 úplná ideálna práca výbuchu (kj.kg-¹) 2 650 kyslíková bilancia (% hmot.) +5,9 detonačná rýchlosť (km. s^_1) pre nábojovú mernú hmotnost 1150 kg. m-³ 3,4-3,7

Příklad 3

Z tálového oleja podlá příkladu 1, technického dusičnanu amonného a 2,4,6-trinitrotoluénu je na koloběhu připravená sypká zmes o zložení (°/o hmot.): 78,81 % dusičnanu amonného, 21,14 % 2,4,6-trinitrotoluénu a 0,05 % tálového oleja. Táto zmes je charakterizovaná údajmi:

max. výbuchové teplo (kj.kg^-1) 5 350 objem povýbuch. splodín (l.kg^-1) 900 úplná ideálna práca výbuchu (kj.kg^-1) 4 980 kyslíková bilancia (% hmot.) ca, 0 detonačná rýchlosť (km . s^-1) maximálna 4,97

Přikládá

Z tálového oleja z příkladu 1, 2,4,6-trinitrotoluénu, technického dusičnanu amónneho a hliníkového prachu s měrným povrchom okolo 0,7 mi². g¹ je na koloběhu připravená sypká zmes o zložení (% htmot): 81,70 % dusičnanu amónneho, 12,35 % trinitrotoluénu, 5 % hliníka a 0,95 % tálového oleja. Táto zmes je charakterizovaná údajmi:

max. výbuchové teplo (kj.kg^-1) 5200 objem povýbuch. splodín (1. kg^-1) 850 úplná Ideálna práca výbuchu (kj.kg-¹) 4 150 kyslíková bilaneia ( % hmot.) ca 0 detonačná rýchlosť (km . s^_l) 4,84 maximálna 4,84

PREDMET

Claims (1)

1. Použitie tálového oleja ako zloižky zmesných trhavin s donorom kyslíka nitrátového typu v množstve 0,01 až 10 % hmot. táVYNALEZU lového oleja, s výhodou v množstve 0,05 až 6,69 % hmot tálového oleja na hmot-