CS245172B1 - Zmesná trhavina - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká zmesnej trhaviny s do- norom kyslíka nitrátového a/alebo perchlo- rátového typu, ktorá obsahuje 0,5 až 10 % hmot, destilačných zvyškov výroby cyklo- hexanónu z benzénu, počítané na hmotnost rezultujdcej zmesi. Postup, resp. trhavina podlá vynálezu má význam ako pre zefektív- nenie výroby cyklohexanonu, tak rozpojova- nia hornin.

Description

Vynález sa týká zmesnej trhaviny s donorom kyslíka nitrátového a/alebo perchlorátového typu, ktorá obsahuje destilačné zvyšky z výroby cyklohexanónu z benzénu.

Význam zmesných trhavin ako v civilnej, tak aj vojenskej oblasti použitia stále rastie. Najrozšírenejším donorom kyslika 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 plastifikátora, a substanoie výbušnej povahy, alebo senzibilizátora.

Trhaviny prvej skupiny móžu byt produkované stabilnými technologickými zariadeniami, ale častejšia je ich výroba priamo na mieste /t.j. v mobilných zmiešavacích zariadeniach alebo priamo vo vrtoch/.

Dusičnan amonný sa zmiešava s palivom, ktorým može 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 1 470 kJ.kg ¹ _pre dusičnan amonný až na 3 738 kJ.kg \ 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 ZSSR/, ANFO alebo AŇBA v angloamerlekej literatúre. Ked¹ je palivom uholný prach, kovový prášok a pod., sú tieto zmesi nazývané tiež nitr okarbonitr áty a označované kódom NCN.

Amonoliadkové trhaviny druhej skupiny sú charakterizované poměrně jednoduchou a nenároč nou technológiou výroby. U nás sú známe pod označením TPV /trhaviny plastifikované vodou/; v USA a Kanadě sú pre kašovitá konzistenciu nazývané “Slurry Explosives. V súčasnosti najúživanejšie rozdelenie trhavin uvedeného typu je podlá senzibilizácie a to na:

a/ Slury Explosives /kód SE/, ktoré sú senzibílizované aditívom výbušnej povahy /trinitrotoluén, hexogén, nitroestery, dusičnany alkanol- alebo alkylamínov, hydroxialkylnitráty 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 substanclou /topný olej, vláknitá celulóza, polyvinylchloridový prach, síra, parafín, hexametyléntetramin, polyóly, cukry a iné/₄ respektive prevzdušftujúcimi přísadami /expandovaný perlit, skelnná drť, sklenné duté kuličky, korok, polystyrén, prilovaný dusičnan amónny apod./, alebo substanciami, uvolňujúcimi plyn /peroxidy, dusitany, uhličitany, 1,5-endometylén-3,7-dinitrózo-1,3,5,7-tetraazacyklooktán a iné/.

Nemennosť fyzikálnej stability, to je zamedzenie separácie zložiek týchto podskupin Slurry trhavin pri súčasnom udržaní tekutosti alebo plastičnosti kompozície, je zabezpečená prídavkom gélotvornej substancie /plastifikátoru/, ako je guar-gum a jej alkylované deriváty, polyvinylalkohol, sodné alebo amónne soli karboximetylcelulózy, oxietylcelulóza, polyakrylamid a iné.

Najmladším druhom Slurry trhavin sú kompozície typu emulzia vody v oleji, kodovo ozna čované W/O, alebo typu emulzia oleja vo vodě, kódovo označované 0/W; výroba kompozícií W/O spočívá vo vnášaní vodných roztokov zložiek trhaviny do hydrofóbnej kvapaliny /topného oleja nafty a pod./ a pri výrobě kompozícií O/W sa postupuje opačné.

Tieto emulzie sú stabilizované dispergantmi, ako sú soli mastných kyselin /najma steárovej, alebo olejovej/, estery mastných kyselin /napr. dekaglyceríndekaoleját, dekyglycerín dekastearát/, čiastočné esterifikované polyóly mastnými kyselinami /napr. monostearát, monooleját, monopalmitan alebo tristerát sorbitu, mono- alebo diglyceridy tuky-tvoriaoích mastných kyselin/, ďalej alkylfenylsulfonáty, lecitin sojových bobov, kopolymér oxyetylén.oxypropylén a iné. Emulzné trhaviny móžu byt senzibilizované nitrozlúčeninami, najčastejšie nitrometánom alebo inými nitroparafínmi, ale v technickej praxi najzauživanejšími je ich senzibilizácia prevzdušňovadlami alebo plyn uvolňujúcimi aditívami.

V trhavinách typu Slurry sú ako donory kyslíka niekedy aplikované i dusičnan vápenatý a chloristan sodný - druhý predovšetkým v aluminizovaných kompozíciach. Nízkými výrobnými nákladmi, vysokou bezpečnostou manipulácie i vlastnej výroby a možnosťou mechanizácie trhacích práč sú však predovšetkým charakterizované výbušné kompozicie na báze dusičnanu amonného.

To je hlavným dóvodom, prečo v technickej praxi exploatácia zmesných trhavin typu DAP,

ŤPV a teraz už i W/O a O/W výrazné převláda nad explotáciou ostatných druhov priemyselných trhavin.

Analogický trend badat aj v oblasti trhavin pre vojenské účely /aluminizované vodné gély dusičnanu amonného sú napr. laborované do neiktorých druhov leteckých pum, trinitroluén je nahradzovaný kvapalnými kompozicíami na báze vodných roztokov hydrazínnitr átu a pod./.

Mnohé zo zložiek zmesných trhavin nachádzajú samotné čo raz významnejšie a ekonomicky atraktivnějšie použitie v róznych odvetvia.ch národneho hospodárstva /napr. nafta, topné oleje a iné/; na druhej straně se však upúšťa od aplikácie niektorých tradičných senzibilizátorov z toxikologických a/alebo bezpečnostných dovodov /trinitrotoluén a nitroestery/.

Takto vznikájúcu medzeru je možné zaplnit vhodnými, najma vedíajšími produktami chemického priemyslu, ktorých ďalšie spracovanie je zatial príťažou.

Podlá tohto vynálezu je zmesná trhavina s donormi kyslíka nitrátového a/alebo perchlorátového typu vyrábaná s obsahom 0,5 až 10 % hmot. destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu, počítané na hmotnost rezultujúcej kompozicie.

Výhodou postupu podlá tohto vynálezu je technická a ekonomická dostupnost destilačných zvyškov z výroby cyklohexanónu, ktoré pri kontinuálnom sposobe výroby z benzénu představuji kvapalnú zmes polymérnych cykloalifatických zlúčenin s teplotou varu okolo 150 °c a poměrně konštantnými dalšími fyzikálno-chemickými charakteristikami. Využitie v zmysle tohto vynálezu destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu je príspevkom k zvýšeniu ekonomickej efektivnosti tejto výroby.

Aplikácia uvedených zvyškov vo výrobě medziproduktov a produktov.technologie výbušnin vedie k úspoře motórovej nafty, topného oleja a iných ušlachtilých výrobkov petrochemických technologií, doposial aplikovaných ako paliva a senzibilizátory zmesných trhavin, pri čom užitkové vlastnosti rezultujúoich trhavin zostávajú zachované.

Trhaviny s obsahom destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu sú aluminizovatelné. Ich stabilitu fyzikálnu je možné zvýšit běžnými sposobmi’¹ napr. pri trhavinách typu DAP ge to aplikácia prilovaného dusičnanu amonného a/alebo prídavok drevnej múčky a/alebo prídavok iného vhodného adsorbentu /vodonerozpustný močovinoformaldehydový práškový kondenzát, modifikované jemnozrnné druhy oxidu křemičitého a pod./, pri trhavinách typu TPV je to aplikácia vhodného gélotvorného činidla a pri trhavinách typu W/O alebo O/W zasa vhodného disperzantu.

Stabilizátorom tu však móže byt i nitrocelulóza, ktorá v destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu bobtná až je týmito zvyškami slabo želatinovaná.

Aplikácia v zmysle tohto vynálezu destilačných zvyškov výroby cyklohexanónu z benzénu nebola v literatúre doposial popísaná; zmesná trhavina, rezultujúca z tejto aplikácie, je dokumentovaná nasledujúcimi príkladmi, ktoré však v žiadnom případe nevylučujd možnosti variability postupu podlá tohto vynálezu.

P r í k 1 'a d 1

K dispozícii sú destilačné zvyšky výroby cyklohexanónu z benzénu o obsahu 4,9 % hmot. cyklohexanolu, mernej hmotnosti 970 kg.m^-3 pri 20 °C, o teplote vzplanutia 110 °C, teplote varu 150 °C pri tlaku 6,7 kPa, o viskozitě 36.10 ³ Ps.s pri 60 °C, majúce pri 10 °C konzlstenciu medu, pri -20 °c konzistenciu asfaltu a úplné tuhnúce pri -60 °C. Výhřevnost týchto zvyškov je 38 100 kJ.kg^-1.

Z uvedených zvyškov a technického dusičnanu amonného je malaxérovacím sposobom za atmos férického tlaku připravená polosypká zmes o zložení /% hmot./: 7,1 i destilačných zvyškov, 0,98 % vody a 91,92 % dusičnanu amonného. Táto zmes je přibližné nulovej kyslíkovej bilancie a pre mernú nábojovú hmotnost 1 100 kg.m ³ je charakterizovaná údajmi:

max. výbuchové teplo /kJ.kg ¹/ 3 770 úplná ideálna práca výbuchu / kJ.kg^-1/ 3 090 objem povýbuchových splodín /l.kg^-1/ 960 detonačná rýchlost /km.s ¹/ 2,3 až 2,6

Příklad 2

Z destilačných zvyškov z příkladu 1, dusičnanu sodného, práškovéj síry a drevnej múčky je na koloběhu připravená zmes typu čierneho prachu o zložení /% hmot./: 77,2 1 dusičnanu sodného, 7,9 % síry, 8,1 i destilačných zvyškov a 6,8 % drevnej múčky. Zmes má nasledujúce charakteristiky:

kyslíková bilancia /%/ max. výbuchové teplo /kJ.kg ¹/ úplná ideálna práca výbuchu /kJ.kg ¹/ objem povýbuchových splodín /l.kg ¹/ měrná hmotnost zrn /kg.m / _ 3 sypná hmotnost /kg.m / detonačná rýchlost /km.s ¹/

-8,7 3 730 2 700

360

550 až 970

2,2 až 2,

650

Příklad 3

Do 68,9 %-ného vodného roztoku dusičnanu amonného v malaxéri je vnesené na koloběhu 2 připravená zmes 2,4,6-tr initrotoluénu, hliníkového prachu s měrným povrchom okolo 0,7 m .g dusičnanu sodného, gélotvornej substancie guar-gum a destilačných zvyškov z příkladu 1. Zhomogenizovaním rezultuje zmesná trhavina o zložení /% hmot./: 31,9 % trinitrotoluénu,

9,5 ΐ hliníka, 22,5 % dusičnanu sodného, 23,9 % dusičnanu amonného, 10,2 i vody, 1,4 % destilačných zvyškov a 0,6 ΐ guar-gum. Takto vyrobená vodou plastifikovaná trhavina má nasledujúce charakteristiky:

kyslíková bilancia /%/	-29,1
max. výbuchové teplo /kJ.kg 1/	4.875
úplná ideálna práca výbuchu /kJ.kg	3 500
objem povýbuchových splodín /l.kg 1/	630
měrná hmotnosť zrn /kg.m ^/	1 400 až 1 450

detonačná rýchlost /km.s ¹/

4,3 až 4,5

Příklad 4

927 hmot. dielov zvyškov z výroby cyklohexanónu z příkladu 1 je nallatých na předložených 575,7 hmot. dielov odvodnenej nitrocelulózy s obsahom 30 i hmot. etylalkoholu, charakterizovanej obsahom 12,6 % hmot. dusíka v sušině. Nabobtnalá nitrocelulóza je po 5-tich hodinách od přídavku destilačných zvyškov vnesená do předložených 8 670 hmot. dielov 2,4,6-trinitrotoluénu 90 až 95 °C teplého, umiestneného vo vyhrievanom malaxéri. Po 10-minútovej homogenizácii a odtiahnutiu v nitrocelulóze obsaženého etylalkoholu je obsah hnetiča nanesený v tenkej vrstvě na hliníkové plechy. Po vychladnutí taveniny móže byt táto použitá vo výrobě zmesných trhavin.

Pomocou diferenčnej termickej analýzy /DTA/, pracujúcej s rýchlostou vzostupu teploty 5 °C min^-1 a meriacim rozsahem 1 mV na škálu stupnice je u východiskovéj nitrocelulózy nájdený počiatok exotermického rozkladu pri 153,5 °C. Analogickým postupom je u taveniny po ztuhnutiu nájdený počiatok topenia pri 79,6 °C, pík topenia pri 81,8 °C a počiatok exotermického rozkladu pri 148,5 °C.

Příklad 5

Z taveniny z příkladu 4, dusičnanu amonného, dusičnanu sodného a chloristanu amonného je na koloběhu připravená zmes o zložení /% hmot./: 37,4 i dusičnanu amonného, 15,9 % dusičnanu sodného, 22,1 % chloristanu amonného, 21,3 % trinitrotoluénu, 2,3 % destilačných zvyškov a 1 % nitrocelulózy. Táto zmes je charakterizovaná údajmi:

kyslíková bilancia /%/ +0,8 max. výbuchové teplo /kJ.kg ^J/ 4 822 úplná ideálna práca výbuchu /kJ.kg V 3 600 objem póvýbuchových splodín /l.kg ¹/ 740

Claims (1)

1. Zmesná trhavina s donorom kyslíka nitrátového a/alebo per chlorátového typu, vyznačujúca sa tým, že obsahuje 0,5 až 10 % hmot., s výhodou 1,4 až 9,27 % hmot. destilačných zvyškov z výroby cyklohexanónu z benzénu, počítané na hmotnost rezultujúcej zmesi.