CS267174B1 - Výbušná zmes na báze anorganických nitrátov - Google Patents

Abstract

Podstatou riešenia je výbušná zmes obsahujúca 50 až 99,9 % hmot. anorganického nitrátu, 0 až 40 % hmot. spalitelnej a/alebo výbušnej zlúčeniny a 0,1 až 10 % hmot. dutých uzavretých vlákenných častíc s vnútorným priemerom v rozmedzí 1 cum až 3 mm a/alebo rovnaké množstvo poréznych krátkých vlákenných častíc dlžky 1 ^um až 15 mm s vnútorným povrchom 5 až 500 Riešenie je využitelné najma pri formulácii zloženia priemyselných trhavin a ich aplikácii.

Description

Vynález sa týká modifikovaných anorganických nitrátov pre výrobu výbušných zmesí alebo výbušných zmesí samotných, u ktorých je zabezpečená požadovaná citlivost k přenosu detonácie.

Zmesné trhaviny nadobúdajú stále vačší význam ako v civilnej, tak aj vojenskej oblasti použitia. Najrozšírenejším donorom kyslíka v nich je dusičnan amónny, ale dost používaným je i dusičnan sodný a dusičnan vápenatý. Tieto trhaviny je možné rozdělit do dvoch hlavných skupin:

I. zmesi dusičnanu amonného s palivom;

II. zmesi dusičnanu amonného, resp. i dusičnanu sodného alebo vápenatého, vody s přísadou plastifikátora a/alebo emulgátora a výbušnéj zlúčeniny alebo senzibilizátora.

Trhaviny prvej skupiny móžu byt produkované stabilnými technologickými zariadeniami, ale častejšie je ich výroba priamo na mieste použitia (t. j. v mobilných zmiešavacích zariadeniach alebo priamo vo vrtoch). Dusičnan amónny sa zmiešava s palivom, ktorým móae byt široká paleta organických zlúčenín - najčastejšie sa však aplikuji! parafíny, topné oleje alebo nafta. Tieto zmesi mají! přibližné nulová 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 a kg pre dusičnan amónny až na .

738 kJ.kg ¹, čomu je proporcionálně zvýšenie pracovněj schopnosti trhaviny oproti samotnému dusičnanu amonnému. Trhaviny tohto typu sá u nás známe pod kódovým označením DAP, v zahraničí sá obdobné zmesi označované ANDK (v NDR), ANC (v NSR), Igdanit (v ZSSR), ANFO alebo ANBA (v USA a Velkej Británii). Ked je palivom uholný prach kovový prášok a pod., sá tieto zmesi nazývané tiež nitrokarbonitráty a označované kódom NCN.

Trhaviny druhej skupiny sá charakterizované poměrně jednoduchou a nenáročnou technológiou výroby. U nás sá známe pod označením TPV (trhaviny plastifikované vodou ); v USA a Kanadě sá pre kašovitá konzistenciu nazývané Slurry Explosives. V súčasnosti najužívanejšie rozdelenie trhavin uvedeného typu je podlá spósobu senzibilizácie a to na:

a) Slurry Explosives (SR), ktoré sá senzibilizované aditívom výbušnej povahy (trinitrotoluén, hexogén, nitroestery, dusičnany alkanol- alebo alkylamínov, hydroxialkylnitráty a po);

b) Slurry Blasting Agents (SBA), ktoré neobsahujú aditíva výbušnej povahy a sú senzibilizované nevýbušnými zložkami, najčastejšie hliníkovým prachom (napr. sovietske Akvanaly) a/alebo inou substanciou (topný olej, celulóza, polyvinyIchloridový prach, síra, parafín, hexametyléntetramín, polyóly, cukry a iné), respektive prevzdušňujácimi přísadami (expandovaný perlit, sklená drt alebo duté perličky, korok, polystyrén, prylovaný dusičnan amonný, zeolit a pod.), alebo substancami, uvolňujácimi plyn (peroxidy, dusitany, uhličitany, 1,5-endometylén-3,7-dinitrózo-l,3,5,7-tetraazacyklooktán a iné).

Neměnnost fyzikálnej stability, t. j. zamedzenie separácie zložiek týchto podskupin Slurry trhavin pri súčasnom udržaní tekutosti alebo plastičnosti kompozici, je zabezpečené prídavkom gélotvornej substancie (plastifikátoru), ako je guar-gum a jej alkylové deriváty, polyvinylalkohol, sodné alebo amónne soli karboxymetylcelulózy, oxyetyleelulóza, polyakrylamid a iné.

Najmladším druhom Slurry trhavin sá kompozície typu emulzia vody v oleji, kódovo označované W/0, alebo typu emulzoa oleja vo vodě, kódovo označené O/W. Výroba kompozícií W/O spočívá vo vnášaní vodných roztokov komponentov trhaviny do hydrofóbnej kvapaliny (topného oleja, nafty a pod.) a pri výrobě kompozícií 0/W sa postupuje opačné. Tieto emulzie sá stabilizované dispergantmi, ako sá soli mastných kyselin (najma steárovej, alebo olejovej), estery mastných kyselin (napr. dekaglycerín dekaoleját, dekaglycerin dekastearát), čiastočne esterifikované polyóly mastnými kyselinami (napr. monostearát, monooleját, monopalmitan

CS 267 174 Bl alebo tristearát sorbitu, mono- alebo digliceridy tuky tvoriacích mastných kyselin), dalej alkylfenylsulfonany, lecitin zo sojových bobov, kopolyméry etylénoxidu s propylénoxidom a iné. Emulzné trhaviny móžu byť senzibilizované nitrozlúčeninami, najčastejšie nitrometánom, alebo inými nitroparafínmi, ale v technickej praxi najzauživanejšia je ich senzibilizácia prevzdušňovadlami alebo plyn uvolňujúcimi aditívami.

Nízkými výrobnými nákladmi, vysokou bezpečnosťou manipulácie i vlastnej výroby a možnosťou mechanizácie trhacích práč sú charakterizované predovšetkým zmesi na báze dusičnanu amonného. To je hlavným ddvodom, prečo v technickej praxi exploatácia trhavin typu DAP, TPV, W/0 a 0/W výrazné převláda nad exploatáciou ostatných druhov priemyselných trhavin. Analogický trend možno badať aj v oblasti trhavin pre vojenské účely (aluminizované vodné gely dusičnanu amonného sú napr. laborované do niektorých' druhov leteckých bomb, trinitrotoluén je nahradzovaný kvapalnými kompozíciami na báze vodných roztokov hydrazínnitrátu a pod.).

Pokial sú pre výrobu zmesných trhavin aplikované pevné anorganické nitráty je dóležité, aby sa nachádzali v sypkej forme; toho sa dosahuje elimináciou, resp. potlačením ich spekavosti prídavkom v procese výroby k nim antispekavých přísad, ako sú železité soli mastných kyselin, parafíny, práškové močovinoformaldehydové kondenzáty a pod., teda produktov chemických technologií, ktorých realizácia súvisí s nemalými nárokmi na energie, zariadenia, ludskú prácu a pódny fond, včítane korešpondujúceho znečistenia životného prostredia. V případe, že dusičnany nie sú upravené proti spekaniu, dochádza už počas ich přepravy k výrobě zmesných trhavin k ich aglomerácii; tu potom třeba do procesu výroby trhavin zaradiť mletie dusičnanov, čo zasa súvisí s nárokmi na energie, zariadenia a ludskú prácu. Spekanie je nežiadúcim javora i u vyrobených zmesných trhavin, kde posobí potiaže najmá v oblasti funkčnosti týchto výrobkov. Produktami chemických technologií s nemalými nárokmi na energie, zariadenia, ludskú prácu a pódne fondy sú i všetky doposial používané senzibilizátory, z nich mnohé samotné nachádzajú čoraz významnejšie a ekonomicky atraktivnějšie použitie v roznych ódvetviach národného hospodárstva Preto je potřebné úsilie výskumu a vývoj a zamerať na hladanie technicky, ekonomicky i ekologicky dostupnějších antispekavých a senzibilizujúcich přísad zmesných trhavin, resp. východiskových anorganických dusičnanov.

Podlá tohto vynálezu výbušná zmes na báze anorganických nitrátov obsahuje 50 až 99,9 % hmot, anorganického nitrátu, s výhodou 75 až 95 % hmot, dusičnanu amonného, 0 až 40 % hmot, spalitelnej a/alebo výbušnej zlúčeniny, s výhodou 10 až 20 % hmot. 2,4,6-trinitrotoluénu a 0,1 až 10 % hmot, dutých uzavretých vlákenných častíc s vnútorným priemerom v rozmedzí 1 (Um až 3 mm a/alebo rovnaké množstvo poréznych krátkých vlákenných častíc dlžky 1 (um až 2-1 .

mm s vnútorným povrchom 5 až 500 m ,g , s výhodou na báze polypropylenu.

Výhodou tohto vynálezu je chemická stabilizácia východiskových dusičnanov alebo výbušných zmesí s ich obsahom, s ich obsahom, resp. senzibilizácia týchto zmesi, prídavkom technicky a ekonomicky dostupným aditívom, t. j. krátkými vlákennými časticami. Vzhladom k definovaným fyzikálnym vlastnostiam vlákenných častíc tieto senzibilizátory - prevzdušňovadlo výbušných zmesí; aplikácia definovaných krátkých vlákenných častíc v zmysle tohto vynálezu, teda umožňuje realizáciu aj malopriemerových náloží a potlačuje výskyt zlyhavok pri ich aplikácii, čo má v konečnom ddsledku priaznivý vplyv na bezpečnost a ekonomiku trhacích práč.

Vyšší účinok dosahovaný podlá tohto vynálezu nebol doposial v literatúre popísáný, v nasledujúcom je dokumentovaný príkladmi, ktoré však v žiadnom případe neobmedzujú rozsah, resp. variabilitu postupu podlá tohto vynálezu.

Přikladl

K dlspozícii sú krátké částice dutého polypropylénového vlákna 0 50 (Um, hrúbka steny 8 (Um, ktoré sa získalo zvlákňovaním taveniny polypropylénu (MOSTEN D3) s indexom toku 27 g/10 min pri teplote 250 °C, rýchlosti navíjania 1 500 m/min, ofukovaním studeným vzduchom a sekáním.

CS 267 174 Bl

Příklad 2

K dispozicí! sú krátké častíce porézneho polypropylénového vlákna zvlákňovaného za podmlenok ako v příklade 1, len s tým rozdielom, že vlákno je termofixované za izotermických podmienok pri 140 °C, dlžené za studená o 100 %, a v definovanom stave znovu termofixované pri 145 C. Vlákenné častíce obsahuji! cca 15 % obj. mikrodutín priemernej velkosti 10 nm —1 (distribúcia od 1 do 120 nm) a vnútorným měrným povrchem 220 m .g .

Příklad 3

K technickému dusičnanu amonnému s obsahom 96,9 % hmot, granulí s priemerom 1 až 3 mm (zvyšok častíce s priemerom pod 1 mm) sú přidané krátké vlákenné častíce dlžky 1 mm, Specifikované v príkladoch 1 a 2 (v hmotnostnom pomere 1:1), tak, že rezultovali zmesi, obsahujúce 97 % hmot, dusičnanu amonného, 2 % krátkých vlákenných častíc a do 1 % hmot, vody. Tento dusičnan až po 5 mesiacoch skladovania pri teplote cca 25 °C v polyetylénových samonosných vreciah, uložených na seba v štyroch vrstvách, mal sklon k tvorbě aglomerátov, ktoré sa však dali velmi lahko rozrušit už manipuláciou s vrecom.

Příklad 4

Z technického 2,4,6-trinitrotoluénu, dusičnanu amonného a dutého polypropylénového vlákna Specifikovaného v příklade 1 nasekaného na dlžku max. 0,1 mm je obvyklým spósobom připravená zmes typu trhaviny Amatol (nasekané vlákno sa přidává do zmesi max. 10 minút před ukončením homogenizácie), pozostávajúca zo 14 % hmot. 2,4,6-trinitrotoluénu, 2 % hmot, polypropylénového vlákna a 84 % hmot, dusičnanu amonného. Pre porovnanie je vyrobený štandardný Amatol 80/20, pozostávajúci z 20 8 hmot. 2,4,6-trinitrotoluénu a 80 % hmot, dusičnanu amonného, a vo výpočtoch parametrov je uvažovaný aj Amatol 84/16 s obsahom 16 % hmot. 2,4,6-trinítrotoluénu a 84 8 hmot, dusičnanu amonného. Uvedené zmesi pre nábojová měrná hmotnost 3 1 100 kg/m sú v tabulke 1 charakterizované nasledujúcimí parametrami: Tabulka 1

Parameter	Podia vynálezu	Amatol
		80/20	84/16

Vypočítané hodnoty:

-objem povýbuchových splodín (dm3.kg-l)	920	900	. 910
-kyslíkový koeficient	0,99	1,02	1,09
-maximálně výbuchové teplo (kV.kgl)	4 091	4 235	4 174
-výbuchové teplo korigované	3 690	3 860	3 900
(kV.kg“l) -Specifická energia (kv.kg 1)	855	862	87Q.
Experimentálně hodnoty:
-3 -sypná hmotnost (kg.m )	790 až 830	800 až 850	-
-přenos detonácie z náložky 200 g TNT na vzdiálenost (cm)	33 až 37	25 až 30	-
-počiatok topenia (°C):
TNT	77,7	77,8	-
AN	160,6	164,1	-
-počiatok exotermického rozkladu (°C) z DTA	184,6	196,6	-
-vakuová stabilitná skúška pri	0,185	0,026	-
125 °C (cm3.g~l.hod“·'·) -detonačná rýchlost (km.s 1)	4,1 až 4,6	4,2 až 4,8	-

CS 267 174 Bl 5

Poznámka: TNT = 2,4,6-trinitrotoluén AN = dusičnan amónny DTA = diferenčná termická analýza

Z uvedenej tabulky 1 vidno, že prídavok polypropylénového dutého vlákna aktivuje korešpondujúcu zmesi ako z hladiska tepelného rozkladu, tak citlivosti k přenosu detónacie.

Rovnakého účinku sa dosahuje prídavkom dutých alebo poréznych vlákenných častíc na báze polyetylénu, polyvinylchloridu, polyesteru, polyakrylonitrilu a polyamidu.

Claims (2)

1. Výbušná zmes na báze anorganických nitrátov, vyznačujúca sa tým, že obsahuje 50 až 99,9 % hmot, anorganického nitrátu, s výhodou 74 až 95 % hmot, dusičnanu amonného, 0 až 40 % spalitelnej a/alebo výbušnej zlúčeniny, s výhodou 10 až 20 % hmot. 2,4,6-trinitrotoluénu a 0,1 až 10 % hmot, dutých uzavretých vlákenných častíc s vnůtorným priemerom v rozmedzí 1 /jm až 3 mm a/alebo rovnaké množstvo poréznych krátkých vlákenných častíc dlžky 2 -1

   1 flim až 15 mm s vnůtorným povrchom 5 až 50 m ,g , s výhodou na báze polypropylénu.