NO126362B - - Google Patents

Description

Oppslemmet sprengstoff og fremgangsmåte for

fremstilling av et slikt.

Oppfinnelsen vedrører fortykkede, vandige geler egnet

for oppslemmede sprengstoffer og fremstilling av slike geler.

Sprengstoffblandinger som omfatter et oksygenavgivende salt, f.eks. ammoniumnitrat, et løsningsmiddel eller en bærer for saltet, et fortykningsmiddel og et brennstoff er velkjente. Disse blandinger betegnes ofte som oppslemmede sprengstoffblandinger eller, mer generelt, oppslemmede sprengstoffer. Slike oppslemmede sprengstoffer kan variere i grad av fasthet eller kon-sistens, fra høyviskøse, plastaktige, ekstruderbare blandinger til mindre viskøse, pumpbare eller hellbare, væskeaktige blandinger.

Oppslemmede sprengstoffer av ovenfor nevnte typer inneholder normalt som essensielle ingredienser velkjente kraftøkende materialer og brennstoffer, f.eks. findelt lettmetall eller findelt karbon. I noen tilfeller er det fordelaktig å tilsette i blandingen en selveksplosiv brennstoffingrediens, f.eks. partikkelformet TNT, PETN eller røksvakt krutt for ytterligere å forbed-re sensitiviteten . og/eller styrken, slik at detonering, og ut-bredelse sikres. Et vidt område av slike blandinger er nå kjent på området.

Av viktigst kommersiell interesse er de vannbårne sprengstoff-oppslemminger hvor vann utgjør den største andel av den flytende bærer eller dispergeringsmidlet for de faste ingredienser i sprengstoffblandingen. Selv om disse vannbårne sprengstoff-oppslemminger er i besittelse av mange fordeler, f.eks. økonomi ved fremstillingen og anvendelsen og av minsket risiko,

er de imidlertid generelt tilbøyelige til segregering av de faste og flytende ingredienser, både når de pakkes i beholdere og når de plasseres direkte i et borehull. Disse oppslemmede sprengstoffer er også utsatt for fortynning ved hjelp av vann som kan være tilstede i borehullet, og dette vannet kan utlute vannløse-lige ingredienser og resultere i eventuell detoneringssvikt. For å overvinne problemene med vann-angrep og vanngjennomtrenging har produsenter av vannbårne sprengstoffoppslemminger anvendt et vidt område av fortykningsmidler som essensielle komponenter i oppslemmingene i den hensikt å få ingrediensene til å henge sam-men i form av ikke-segregerende geler som vil motstå angrep av overskuddsvann og således overvinne de forannevnte problemer.

Det er kjent mange fortyknings- eller gelerings-midler som har vært anvendt med varierende grad av suksess, enten alene eller i kombinasjon, i vannbårne sprengstoffoppslemminger. De mest brukte av disse fortykningsmidler har vært galaktomannaner , spesielt guargummi. Disse er med fordel blitt kryssbundet med kryssbindingsmidler som f.eks. natriumdikromat, kaliumdikromat eller sinkkromat.

Oppslemmede sprengstoffer som er fortykket med kryss-bundne galaktomannaner, har imidlertid ikke vært fullstendig vellykkete på grunn av synerese under lagring, spesielt ved for-høyete temperaturer. I U.S. patent nr. 3.326.733 ble det fore-slått oppslemmede sprengstoffer som er fortykket med etXantho-monas hydrofilt kolloid kryssbundet med et vannløselig borat- salt. Selv om disse sprengstoffer var bedre enn de tidligere oppslemmede sprengstoffer, hadde de fremdeles tendens til å

vise synerese under forlenget lagring, spesielt når gelen var sur.

Det er et formål ved oppfinnelsen å forbedre fortyk-

ningen av vandige, oppslemmede sprengstoffer som er fortykket med et Xanthomonas hydrofilt kolloid.

Det har nå vist seg at forbedrete, vandige, oppslem-

mede sprengstoffer kan fremstilles når den vandige oppslemming fortykkes med etXanthomonas hydrofilt kolloid kryssbundet med et oksyd, en syre eller et salt av et element i femverdig eller seksverdig oksydasjonstrinn, idet elementet i dette oksydasjons-

trinn gir syrer med en dissosias jons-konstant K «c_ 1.00 i 0.1 tilO.Oln vandig løsning.

Således omfatter i henhold til oppfinnelsen en gel som

egner seg for bruk i en oppslemmet sprengstoffblanding, minst ett oksygen-avgivende, uorganisk salt, vann og, som fortykningsmiddel, et Xanthomonas hydrofilt kolloid kryssbundet med et oksyd av et element i femverdig eller seksverdig tilstand, eller en syre fremstilt av det nevnte oksyd eller et alkalimetallsalt av nevnte syre, i hvilken syre eller salt det nevnte element er tilstede i femverdig eller seksverdig tilstand og syren som er fremstilt av oksydet, har en dissosiasjons-konstant K «£■ 1.0 i 0.1

til O.Oln vandig løsning.

Foretrukne oppslemmings-sprengstoffer i henhold til oppfinnelsen inneholder fra 15 til 83 vektdeler av minst ett

uorganisk oksygen-avgivende salt, fra 10 til 30 vektdeler vann

og fra 0.2 til 2.5 vektdeler kryssbundetXanthomonas hydrofilt

kolloid hvor kryssbindingsmidlet anvendes i mengder mellom 2 og 10 vekt-% av kolloidet.

Egnete kryssbindingsmidler omfatter oksydene av anti-

mon (V), tellur (VI)og krom (VI), syrene av disse oksyder og natrium-

eller kalium-saltene av disse syrer. Med krom (VI)-forbindelser økes geleringshastigheten markert ved innarbeidelse av et reduk-sjonsmiddel, f.eks. tiourinstoff, natriumtiosulfat eller tannin-

syre.

Det uorganiske, oksygen-avgivende salt kan passende

omfatte et nitrat eller perklorat av ammoniakk, natrium, kalium,

barium eller kalsium, eller en blanding av to eller flere av de nevnte nitrater.

Oppslemmings-sprengstoffene i henhold til oppfinnelsen omfatter den ovenfor beskrevne gel som er blandet med et sensi-tiverende brennstoff. Brennstoffet utgjør fortrinnsvis fra 5 til 55 vekt-% av sprengstoffet.

Brennstoffet kan være vannløsélig eller vann-uløselig, eksplosivt eller ikke-eksplosivt. Uløselige brennstoffer omfatter gjerne partikkelformet lettmetall eller metalloid, f.eks. findelt aluminium, aluminiumlegering, silisium, ferrosilisium, ferrofosfor, partikkelformete, organiske eksplosiver, svovel eller karbonholdig materiale.

Nyttige, partikkelformete, organiske eksplosiver som kan brukes i blandingene, omfatter f.eks. TNT, PETN, cyklotri-metylentrinitramin (RDX), "Composition B" (blanding av TNT og RDX), "Pentolite" (blandinger av PETN og TNT), røksvakt krutt, nitrocellulose, nitrostivelse og blandinger av disse.

Egnete, løselige brennstoffer omfatter glykol, di-etylenglykol, dioksan, metyl-cellosolve, metylkarbitol, sukrose, urinstoff eller tiourinstoff. Monomere, løselige brennstoffer bør fortrinnsvis ikke omfatte forbindelser som inneholder cis-hydroksylgrupper (f.eks. glycerol), da disse forbindelser kunne reagere med kryssbindingsmidlet.

Blandingene kan også inneholde modifiseringsmidler, f.eks. tetthets-reguleringsmidler. således er det generelt fordelaktig å inkorporere et gassingsmiddel, f.eks. natriumnitritt, i en blanding som ikke inneholder noen selv-eksplosiv sensitiv-ator.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for fremstilling av en vandig gel som egner seg for bruk i et oppslemmet sprengstoff, i henhold til hvilken et Xanthomonas hydrofilt kolloid oppløses i en vandig løsning av et uorganisk salt og kolloidet kryssbindes med et oksyd av et element i femverdig eller seksverdig tilstand, eller med en syre fremstilt av det nevnte oksyd eller med et alkalimetallsalt av den nevnte syre hvor syren eller saltet av det nevnte element er tilstede i femverdig eller seksverdig tilstand, idet syren som er fremstilt av oksydet, har en diasosiasjons-konstant K< 1.0 i 0.1 til O.Oln vandig løsning.

Kryssbindingsmidlet kan tilsettes som det er til den fortykkede gelblanding eller dannes in situ i blandingen, under blandeoperasjonen, ved tilsetning av elementet, som en for bindelse i et lav-valent oksydasjonstrinn, og et oksydasjonsmiddel for å omdanne det til det nødvendige høyere oksydasjonstrinn. således kan en forbindelse som inneholder Sb (iII) og et alkalimetallperoksyd eller -permanganat, f.eks. kaliumpermanganat, tilsettes til blandingen for dannelse av et kryssbindingsmiddel som inneholder Sb (v). Kryssbindingsvirkningen er hurtigere når den kolloidale løsning er svakt sur, så det er fordelaktig å surgjøre oppslemmingen.

Oppslemmings-sprengstoffene i henhold til oppfinnelsen har betydelig forbedret stabilitet ved forhøyete temperaturer og i lange lagringsperioder, selv når oppslemmingen er sur.

Oppfinnelsen skal i det følgende klargjøres ved hjelp av eksempler, hvor alle deler angir vekt.

Eksempler

Eksempler 1 og 2 gjelder ikke-eksplosive, vandige geler med de sammensetninger som er vist i tabell 1. Ved fremstilling av disse geler ble ammoniumnitratet blandet med vannet, og pH-verdien til den resulterende oppslemming ble justert til 5.2 ved tilsetning av en liten mengde sinknitrat. Xanthomonas hydrofilt kolloid og kryssbindingsmidlet ble blandet med glykolen og blandingen blandet inn i oppslemmingen.Oppslemmingen ble oppvarmet i vannbad til 50°C og holdt ved denne temperatur. Etter 12 timer hadde oppslemmingen fra begge eksempler stivnet til en stiv, gummiaktig gel.Gelene ble lagret i 6 måneder ved 50°C, og i dette tidsrom inntrådte det ingen synerese, og gel-stivheten ble bare svakt redusert.

Eksempler 3 til 7 var oppslemmings-sprengstoffer med de sammensetninger og egenskaper som er vist i tabell 2. Ved fremstilling av disse sprengstoffer ble ammonium- og natrium-nitratet blandet med vannet, bg oppslemmingens pH-verdi justert til 5,4 med salpetersyre. De faste brennstoffer ble så innar-beidet, fulgt av en dispersjon av Xanthomonas-kolloidet og kryssbindingsmidlet i glykol (eksemplene 3 og 4) eller vann (eksemplene 5, 6 og 7). Etter lagring ved 50°C i 12 timer (2 timer for eksempel 6) hadde oppslemmings-sprengstoffene stivnet til en stiv, gummiaktig gel, og denne gelkonsistens ble bevart under 6 måneders lagring. Sensitiviteten til sprengstoffene var ikke merkbart redusert etter lagring i 6 måneder.

Claims (9)

1.Fortykket, vandig gel for et oppslemmet sprengstoff som omfatter minst ett oksygen-avgivende, uorganisk salt og vann, idet gelen som fortykningsmiddel omfatter et Xanthomonas hydrofilt kolloid,karakterisert vedat dette er kryssbundet med et oksyd av et element i femverdig eller seksverdig tilstand, eller en syre fremstilt av det nevnte oksyd eller et alkalimetallsalt av nevnte syre, i hvilken syre eller salt det nevnte element er tilstede i femverdig dier seksverdig tilstand, og syren som er fremstilt fra det nevnte oksyd; har en dissosiasjonskonstant K O,0 i 0,1 til 0,0ln vandig løsning»

2. Gel som angitt i krav 1, omfattende 15 til 83 vektdeler av minst ett uorganisk oksygen-avgivende salt og fra 10 til 30 vektdeler vann,karakterisert vedat gelen inneholder fra 0,2 til 2,5 vektdeler kryssbundet Xanthomonas hydrofilt kolloid, hvor kryssbindingsmidlet anvendes i mengder i området 2 til 10 vekt-% av kolloidet.

3. Gel som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat kryssbindingsmidlet omfatter et oksyd av anti-mon (V), tellur (VI) og krom (VI), en syre avledet fra et av. de nevnte oksyder eller et natrium- eller kalium-salt av en av de nevnte syrer.

4. Gel som angitt i krav 3,karakterisertved at kryssbindingsmidlet omfatter en krom(VI)-forbindelse og et reduksjonsmiddel,som f.eks. tiourinstoff, natriumtiosulfat eller tanninsyre.

5.Fremgangsmåte for fremstilling av en fortykket, vandig gel for et oppslemmet sprengstoff som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat Xanthomonas hydrofilt kolloid oppløses i en vandig løsning av et uorganisk salt,og at kolloidet kryssbindes med et oksyd av et element i femverdig eller seksverdig tilstand, eller en syre fremstilt av det nevnte oksyd eller et alkalimetallsalt av nevnte syre, i hvilken syre eller salt det nevnte element er tilstede i femverdig eller seksverdig tilstand, og syren som er fremstilt fra det nevnte oksyd, har en dissosiasjonskonstant K <1,0 i 0,1 til 0,01n vandig løsning.

6.Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat kryssbindingsmidlet dannes in situ i blandingen ved tilsetning av det nevnte element i et lavt oksydasjonstrinn, og et oksydasjonsmiddel for omdannelse av elementet til det nød-vendige høye oksydasjonstrinn.

7.Fremgangsmåte som angitt i krav 6,karakterisert vedat en forbindelse som inneholder Sb (lii) tilsettes til blandingen og at et alkalimetallperoksyd eller -permanganat også tilsettes for dannelse av et kryssbindingsmiddel som inneholder Sb (v).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7.,karakterisert vedat kaliumpermanganat tilsettes til blandingen.

9. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 5 til 8,karakterisert vedat oppslemmingen sur-gjøres for å akselerere kryssbindingsvirkningen.