NO168886B - Lagringsstabilt emulsjonsblandingssprengstoff med forbedret vannbestandighet. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et lagringsstabilt emulsjonsblandingssprengstoff med forbedret vannbestandighet, som omfatter en sensitivert blanding av en vann-i-olje-emulsjon og et fast, partikkelformig, uorganisk oxyderende salt, fortrinnsvis ammoniumnitrat (AN).

Sprengstoffer som omfatter en blanding av en vann-i-olje-emulsjon og et fast, partikkelformig stoff AN, f.eks.

ANFO (AN-perler belagt med brenselolje), er blitt stadig mer populære i sprengningsfaget, fordi de oppviser fordelene med høy massetetthet og sprengenergi som er karakteristiske for emulsjonssprengstoffer, samtidig som de medfører reduserte kostnader som følge av de lavere kostnader for AN. I visse tilfeller har imidlertid disse blandingssprengstoffer, som her skal betegnes som "emulsjonsblandingssprengstoffer" vist seg å ha liten holdbarhet, slik at sprengstoffene må anvendes straks etter at de er blitt fremstilt. Med "liten holdbarhet" menes at et sprengstoff mangler stabilitet og undergår skadelige endringer i struktur og/eller sammensetning i en slik grad at man ikke kan stole på at det vil detonere med den nødvendige hastighet på det riktige tidspunkt. Dersom sprengstoffets holdbarhet er meget liten, vil det nesten helt sikkert være ubrukbart i innpakket form, og det kan være uegnet for bruk i løs vekt, spesielt dersom det må transporteres til bruksstedet eller tillates å stå i et borehull i noen tid etter ladingen.

I US patentskrift nr. 4.555.278 beskrives fremstil-lingen av emulsjonsblandingssprengstoffer med forbedret lagringsstabilitet. I nevnte patentsøknad angis det at i disse sprengstoffer blir den blandingsdestabiliserende transport eller tapet av vann fra emulsjonens vandige, dispergerte fase gjennom den kontinuerlige oljefase og til de innblandede nit-ratpartikler, redusert til et minumum ved hjelp av en barriere eller et medium, som er resistent overfor vanngjennomtreng-

ning, og som fortrinnsvis utgjøres av selve den kontinuerlige fase i emulsjonen, f.eks. ved at det er tilstede et anionisk

emulgeringssystem omfattende et fettsyresalt og en fri fettsyre, idet sistnevnte foreligger i oppløsning i en olje som den kontinuerlige emulsjonsfase. I den samme patentsøknad angis det videre at den vanngjennomtrengningsresistente barriere også kan tilveiebringes f.eks. ved hjelp av et belegg med liten gjennomtrengelighet (for vann) på nitratpartiklene.

Et av de materialer som det er vanlig å benytte som den partikkelformige faststoffbestanddel av emulsjonsblandingssprengstoffer er ANFO. Skjønt ANFO i seg selv er et popu-lært sprengstoff, fordi det er billig og lett å anvende, er dets mangel på vannfasthet og dets lave produktdensitet velkjente som ulemper ved dette stoff. Blanding av ANFO med en vann-i-olje-emulsjon resultererer i et produkt med høy densitet, og en viss grad av vannfasthet kan oppnåes for blan-dingsproduktet, spesielt dersom mengdeforholdet mellom emulsjon og faste stoffer er høyt. Således kan enkelte uinnpakkede emulsjonsblandingsprodukter benyttes i våte borehull. Ikke desto mindre vil også de emulsjonsblandingssprengstoffer som er lagringsstabile, kunne anvendes på mer økonomisk måte, f.eks. i form av blandinger i løs vekt og med høyt faststoff-innhold, dersom deres vannfasthet kunne forbedres.

Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det nu et forbedret, lagringsbestandig emulsjonsblandingsspreng-stof f med forbedret vannbestandighet, bestående av en sensitivert blanding av partikler av uorganisk oxyderende salt og en vann-i-olje-emulsjon omfattende et carbonholdig brensel med komponenter som danner en kontinuerlig emulsjonsfase, en vandig oppløsning av et uorganisk oxyderende salt som danner en diskontinuerlig fase dispergert som separate små dråper i den kontinuerlige fase, og et emulgeringsmiddel. Det nye emulsjonsblandingssprengstoff er karakteristisk ved at partiklene av uorganisk oxyderende salt inneholder minst 15 vekt% av en finpartikkelbestanddel som utgjøres av partikler av uorganisk oxyderende salt som er mindre enn 297um, idet vektforholdet mellom emulsjonen og den totale mengde partikler av uorganisk oxyderende salt er i området fra 20/80 til 70/30.

Fortrinnsvis benyttes det i blandingen partikler av uorganisk oxyderende salt som inneholder minst 20 vekt% av en bestanddel bestående av partikler som er mindre enn 297um, dvs. som passerer gjennom en sikt nr. 50 (U.S. series) med maskeåpninger på 0,297 mm.

Bestanddelen bestående av partikkelformig oxyderende salt med partikkelstørrelse mindre enn 297um betegnes her som "fine partikler" eller som en "finpartikkelbestanddel". Denne finpartikkelbestanddel kan utgjøre hele andelen av partikkelformig oxyderende salt i emulsjonsblandingssprengstoffet, hvilket vil si at 100 vekt% av partiklene av oxyderende salt utgjøres av fine partikler. Imidlertid kan finpartikkelbestanddelen i en alternativ, og i mange tilfeller foretrukken, utførelse være tilstede sammen med grovere partikler, fortrinnsvis med en grov bestanddel inneholdende partikler som er større enn 420um, dvs. som tilbakeholdes på en sikt nr. 40 (U.S. series), som har maskeåpninger på 0,420 mm. Fortrinnsvis inneholder den grove bestanddel AN- eller ANFO-perler.

En av de gunstige virkninger av en finpartikkelbestanddel i emulsjonsblandingssprengstoffets andel av partikkelformig oxyderende salt er øket vannresistens (dvs. mot-standsdyktigheten mot angrep på sprengstoffet av vann uten-fra), hvilket gjør sprengstoffet egnet til å kunne anvendes i uinnpakket form i våte borehull. Denne økede vannfasthet oppnåes for de blandingssprengstoffer som er karakteristiske ved at de har tilstrekkelig stor holdbarhet til å være lagrings-dyktige, f.eks. for de sprengstoffer som er beskrevet i det ovenfor omtalte US patentskrift nr. 4.555.278. I disse lagrings-dyktige sprengstoffer er det faste, oxyderende salt mindre ut-satt for angrep av internt eller eksternt vann som følge av et vanngjennomtrengningsresistent medium eller barriere, som

kan være selve den kontinuerlige fase i emulsjonen. Forutsatt at stabiliteten av et blandingssrengstoff beskyttes av denne barriere eller dette medium, kan fine partikler

benyttes istedenfor en del av eller hele mengden av det faste, uorganiske oxyderende salt i blandingen, praktisk talt uten noen nedsettelse av blandingens holdbarhet. Normalt ville de fine partikler ved større overflateareal forventes å utøve en større tiltrekning på vannet i emulsjonens diskontinuerlige fase, hvilket skulle destabilisere blandingen. Som det vil bli redegjort for nedenfor, er den erkjennelse at fine partikler kan tilsettes holdbare emulsjonsblandinger uten skadelig innvirkning på holdbarheten betydningsfull i flere hen-seende, blant annet med hensyn til å øke blandingenes vannresistens.

Med uttrykket "lagringsstabilt emulsjonsblandingsspeng-stoff" som her benyttes med henvisning til et sprengstoff som inneholder utelukkende grove partikler (dvs. med partik-kelstørrelse større enn 420^um) av uorganisk oxyderende salt, og som er i stand til å bibeholde sin stabilitet selv når en del av eller hele mendgen av de grove partikler erstattes med fine partikler, menes en blanding fremstilt ut fra utelukkende grove partikler av salt og en "lagringsstabil emulsjon". Med en "lagringsstabil emulsjon", menes, slik uttrykket her benyttes, en emulsjon som, når den blandes ved viskositet 3000-3500 poise med AN-sprengstoffperler i vektforholdet 50/50, resulterer i en blykomprimering for blandingen på minst 3,8 cm ved initiering med en 40 grams initiator etter lagring av blandingen i 7 dager, bestemt ved den nedenfor beskrevne blysammenpresningstest. Enhver emulsjon som gir dette resultat for den beskrevne 50/50-blanding er "lagringsstabil" og gir en blanding som her vil bli betegnet som "lagringsstabil" , med hvilket som helst uorganisk oxyderende salt med utelukkende grove partikler i mengdeområdet emulsjon/salt på fra 20/80 til 70/30.

En annen måte å identifisere en lagringsstabil emulsjon og en lagringsstabil emulsjonsblanding på, i den foreliggende betydning av uttrykkene, er å lage en 50/50-blanding av emulsjonen ved viskositet 3000-3500 poise med AN-sprengstoffperler og å underkaste blandingen den nedenfor beskrevne saltekstraksjonstest• Ved denne test måles mengden av uorganisk oxyderende salt som ekstraheres fra en blanding med vann, idet mengden uttrykkes i prosent av den totale mengde fast og uoppløst salt i blandingen. Skjønt den prosentvise saltekstraksjon kan forventes å øke med avtagende innhold av emulsjon i emulsjonsblandinger, benyttes uttrykket "lagringsstabil" - med hensyn til en blandings reaksjon på innlemmelse av fine partikler - her for blandinger som inneholder mindre enn 50 vekt% emulsjon (ned til ca. 20%), foruten for dem som inneholder mer emulsjon (inntil ca. 70%) og for blandinger som er fremstilt med et hvilket som helst grovt, partikkelformig uorganisk oxyderende salt, forutsatt at en salt-ekstraks jonstest utført på en 50/50 blanding av den samme emulsjon og AN-perler resulterer i en saltekstraksjon på ikke over ca. 7%.

Emulsjonsblandingssprengstoffet ifølge oppfinnelsen

er sensitivert, dvs. det inneholder en tilstrekkelig mengde sensitiveringsmiddel, f.eks. dispergerte gassbobler eller hulrom, til at det blir detonerbart ved hjelp av de midler som vanligvis benyttes for å initiere sprengstoffer. Denne sensitivering kan foretaes på en hvilken som helst hensikts-messig måte. Eksempelvis kan den forhåndsblandede emulsjon i seg selv være fullstendig sensitivert, dvs. den kan være en eksplosiv emulsjon, f.eks. ved at det er innlemmet dispergert luft i emulsjonen, om ønskes i form av luftbærende faste materialer, såsom mikroballonger av fenolformaldehyd, glassmikroballonger, flyaske, osv. Alternativt kan det i emulsjonen være innlemmet kjemiske sensitiverihgsmidler, f.eks. aminnitrater, såsom monomethylaminnitrat, trinitro-toluen, perklorater osv. Videre kan det settes luftbærende faste materialer til emulsjonen på blandetidspunktet, og faktisk kan porøse perler av uorganisk nitrat selv tjene som luftbærere og derved være i stand til å sensitivere blandingen, såfremt de er tilstede i tilstrekkelig mengde, vanligvis i en mengde av ca. 30 vekt% eller mer av blandingen.

Videre kan de fine partikler selv tjene som en sensitiverende bestanddel av blandingen, enten i kombinasjon med ett eller flere ytterligere sensitiveringsmidler, eller sågar som hovedsakelig det eneste sensitiveringsmiddel (se eksempler 20-22).

Oljer og vandige oppløsninger av uorganisk oxyderende

salt som er kjent på fagområdet eksplosive emulsjoner, kan benyttes i emulsjonsdelen av blandingssprengstoffene, f.eks.

de oljer og saltoppløsninger som er beskrevet i US patentskrift nr. 4 287 010. Som oftest vil det uorganiske oxyderende salt som er tilstede i den vandige fase av emulsjonene, være

et ammonium-, alkalimetall- eller jordalkalimetallnitrat eller -perklorat, fortrinnsvis ammoniumnitrat, alene eller sammen med f.eks. inntil 50% natriumnitrat (beregnet på totalvekten av uorganiske oxyderende salter i den vandige fase). Salter med énverdige kationer foretrekkes, dersom emulgeringsmidlet som benyttes, er en kombinasjon av et fettsyresalt og en fettsyre, som forklart i det ovennevnte US patentskrift nr. 4 287 010. Egnede oljer for bruk i det carbonholdige brensel innbefatter brenseloljer og smøreoljer av tung aromatisk type, nafthenisk type eller paraffinisk type, mineralolje, avvokset olje, osv.

Oljeinnholdet i emulsjonen kan være tilstrekkelig stort til å tilveiebringe en i det vesentlige oxygenbalansert emulsjon, eller den kan inneholde overskudd av olje (og inneholde utilstrekkelig med oxyderende salt), dersom den skal blandes med fast partikkelformig uorganisk oxyderende salt som inneholder utilstrekkelig mye brensel eller er fritt for brensel. Fordelene som kan oppnåes ved å benytte en slik emulsjon med høyt oljeinnhold er det redegjort for i det ovenfor omtalte US patentskrift nr. 4.555.278.

I tillegg til den mulige innlemmelse av kjemiske sensitiveringsmidler (se ovenfor) i emulsjonen, f.eks. i oppløs-

ning i den diskontinuerlige fase av emulsjonen eller som en dispersjon av et findelt fast stoff i denne, kan også en eller flere detoneringskatalysatorer såsom ammoniumdikromat, cupri-klorid, osv., være tilstede, enten i emulsjonen eller i den partikkelformige faste del av blandingen.

Det er kjent diverse typer av emulgeringsmidler for emulsjoner som skal anvendes som sprengstoffer eller i emul-s jonsblandingssprengstof fer. Hvorvidt e:t gitt emulgeringsmiddel vil være egnet for bruk i emulsjonen som skal innlemmes i blandingssprengstoffet ifølge oppfinnelsen, avhenger av lagringsstabiliteten av de resulterende blandinger. Denne kan bestemmes ved den ovenfor omtalte blysammenpresningstest utført med en 50/50-blanding med bare grove partikler (dvs.

en blanding av 50% emulsjon og 50% AN-sprengstoffperler).

Også den ovenfor omtalte saltekstraksjonstest kan benyttes.

Et foretrukket emulgeringssystem er kombinasjonen av et fettsyresalt og en fettsyre, hvilken gir god lagringsstabilitet, som forklart idet ovenfor omtalte US patentskrift nr. 4.555.278. Med et slikt system foreligger den frie fettsyre i oppløs-

ning i en olje, og oljeoppløsningen utgjør den kontinuerlige emulsjonsfase. Fettsyren og fettsyresaltet utgjør, sammen med oljen, det carbonholdige brensel.

For fremstilling av de foretrukne emulsjoner blir den valgte fettsyre satt til oljen, og fettsyresaltet kan innføres etter å være blitt dannet på forhånd, eller det kan dannes in situ, f.eks. som beskrevet i US patentskrift nr. 4 287 010, ut fra fettsyren og en base når oljen og en vandig saltopp-løsning bringes sammen for å danne emulsjonen. Fettsyren er fortrinnsvis en mettet eller mono-, di- eller tri-umettet monocarboxylsyre som inneholder fra 12 til 22 carbonatomer,

og saltet er fortrinnsvis et alkalimetall-, ammonium- og/eller alkylammoniumsalt av fettsyren.

I blandingssprengstoffet ifølge oppfinnelsen er emulsjonen tilstede i blanding med et partikkelformig, uorganisk oxyderende salt i et vektforhold mellom emulsjon og partikkelformig oxyderende salt på fra 20/80 til 70/30, og minst 15

og fortrinnsvis minst 2 0 vekt% av det partikkelformige oxyderende salt utgjøres av partikler som er mindre enn 297^,um, nemlig av minst 15 og fortrinnsvis minst 20% "fine partikler". Skjønt emulsjonen kan blandes med et partikkelformig oxyderende salt som utgjøres hovedsakelig av fine partikler, nemlig

slik at det dannes en blanding som inneholder fra 30 til 80% fine partikler, beregnet på blandingens totalvekt, foretrekkes det ofte å benytte fine partikler i kombinasjon med grovere partikler, dvs. partikler større enn 297^um. Mest foretrukket er en grov bestanddel tilstede hvor en del av partiklene, vanligvis minst 15 vekt% av det partikkelformige uorganiske oxyderende salt, er større enn 420^um og f.eks. er AN-perler eller ANFO-perler.

I blandinger med mengdeforhold mellom emulsjon og oxyderende saltpartikler på fra 20/80 til 20/60 på vektbasis, foretrekkes det at det partikkelformige salt inneholder fra 20 til 70 vekt% fine partikler (hvilket gir et innhold av fine partikler på fra 12 til 56%, beregnet på blandingens totalvekt). Optimale resultater - vurdert hovedsakelig som forbedret vannresistens - oppnåes når det partikkelformige salt i disse blandinger inneholder fra 30 til 60 vekt% fine partikler (hvilket gir et innhold av fine partikler på fra 18 til 48%, beregnet på blandingens totalvekt).

En vesentlig fordel med kombinasjonen av fine partikler og grove partikler i blandinger inneholdende 'større mengder emulsjon, dvs. 40 vekt% eller mer, skyldes den bedre fordeling av de. faste partikler i blandingen, og i slike blandinger vil et vektforhold mellom fine partikler og grove partikler som er større enn ca. 34/66 bli valgt mer på grunn av andre ønskede egenskaper, f.eks. følsomhet overfor initiering, detonasjonshastighet, osv., skjønt også en viss ytterligere forbedring av vannresistensen oppnåes.

At tilsetningen av faste, fine partikler til visse emulsjonsblandinger ikke forårsaker destabilisering av blandingen som følge av de finere partiklers større overflateareal, og faktisk er i stand til å øke slike blandingers vannresistens, var en uventet oppdagelse. Den nedenstående rede-gjørelse er gitt for å forklare nærmere fordelene som oppnåes ved tilsetning av fine partikler, i relasjon til f.eks. blandingens innhold av emulsjon. Det vil imidlertid forståes at teoretiske vurderinger som inngår i denne redegjørelse, ikke er ment å skulle begrense oppfinnelsens omfang.

Det partikkelformige uorganiske oxyderende salt i emulsjonsblandingssprengstoffer, f.eks. dem som beskrives i det ovenfor omtalte US patentskrift nr. 4.555.278, utgjøres vanligvis av porøse AN-perler. Det har vist seg at når fine partikler benyttes i stedet for en del av disse perler i de tidligere beskrevne lagringsstabile emulsjonsblandingssprengstoffer, begynner en vesentlig forbedring i blandingenes vannresistens å tre frem når innholdet av fine partikler i den partikkelformige saltdel av blandingen når et nivå på ca. 15%, forutsatt at innholdet av emulsjon i blandingen er ca. 20%. På dette emulsjonsnivå og opptil et nivå omtrent i området 30-40% synes blandingene å opptre som om de "mangler emulsjon", dvs. som om de inneholder utilstrekkelig med emulsjon til å dekke det partikkelformige uorganiske oxyderende salt. I dette tilfelle vil et partikkelformig fast stoff bestående utelukkende av fine partikler være mer ønskelig enn ett hvor det ikke er tilstede fine partikler, men forbedringen med hensyn til vannresistens - hva angår blandinger som mangler emulsjon - går gjennom et optimum i området for fine partikler på fra 30 til 60%,(beregnet på totalvekten av partikkelformig fast stoff), og også andre egenskaper såsom blandingens densitet og flyteevne følger den samme trend.

Når større mengder emulsjon er tilstede i blandingene, f.eks. 40% eller mer, synes blandingene å opptre som om de "har tilstrekkelig emulsjon", dvs. som om de inneholder tilstrekkelig mye emulsjon til å dekke det partikkelformige uorganiske oxyderende salt. I dette tilfelle fortsetter vannresistensen å øke med økende innhold av fine partikler, men økningen modereres i vesentlig grad når vektforholdet mellom fine partikler og grove partikler overskrider ca. 34/66. Også blandingens densitet synes å flate ut. Imidlertid kan et innhold av fine partikler på fra 34 til 100%, beregnet på vekten av partikkelformig fast stoff, i blandinger som har tilstrekkelig mye emulsjonsmiddel, være meget nyttig med hensyn til å gi et sprengstoff som ikke bare oppviser forbedret vannresistens med også en høyere grad av følsomhet. Tilsetning av større mengder fine partikler til disse sprengstoffer gjør det mulig å oppnå øket følsomhet og øket detonasjonshastighet, uten at man samtidig får den uønskede minskning av densiteten som inntrer ved bruk av de vanlige fysikalske sensitiveringsmidler, såsom mikroballonger.

Det uorganiske oxyderende salt som utgjør den partikkelformige faste del av blandingssprengstoffet ifølge oppfinnelsen, kan utgjøres av ammoniumnitrat (AN), ammoniumperklorat, et alkalimetallnitrat, f.eks- natriumnitrat (SN),

et alkalimetallperklorat, et jordalkalimetallnitrat, f.eks. kalsiumnitrat (CN) eller et jordalkalimetallperklorat, eller en hvilken som helst kombinasjon av to eller flere slike nitrater, i form av granuler eller perler, eller i form av perler som er svakt overtrukket med brenselolje, f.eks. de velkjente "ANFO"-perler, hvor det vanlige mengdeforhold AN/FO er på

ca. 94/6, og/eller som er overtrukket i henhold til metoden beskrevet i den ovenfor omtalte US patentsøknad nr. 696 200. Som grovpartikkelbestanddel foretrekkes AN-perler og ANFO. AN-perlene kan utgjøres av de sprengstoffperler som vanligvis benytts i sprengstoffer, eller av jordbruks- eller gjød-ningsmiddelperler. Sprengstoffperler er vanligvis mindre tette og mer porøse enn gjødningsmiddelperler. Når det kun benyttes gjødnignsmiddelperler, kan det være nødvendig med blandinger som inneholder minst 25% emulsjon og et større innhold av fine partikler, f.eks. minst 25%, beregnet på totalvekten av faste partikler, for å oppnå en ønsket følsomhet.

Finpartikkelbestanddelen kan utgjøres av malte AN-perler eller av et uorganisk perklorat, såsom ammoniumperklorat eller ét alkalimetallperklorat, eller av en kombinasjon av AN og et perklorat. Uansett hvilket eller hvilke salter man benytter må det blandes dermed eller innlemmes i emulsjonen, som ovenfor beskrevet, en tilstrekkelig mengde brensel, fortrinnsvis olje, for å danne en i det vesentlig oxygenbalansert blanding. Å benytte mindre porøse fine partikler, såsom fine natriumnitratpartikler kan være fordelaktig med henblikk på

å oppnå en lettere pumpbar blanding, fordi det oppnås bedre fluiditet som følge av (a) mindre absorpsjon av oljen som kreves for oxygenbalanseringsformål (i forhold til mengden

av olje som absorberes av porøse, fine AN-partikler) og (b) den større mengde olje som trenges for å gi en natriumnitrat-holdig blanding oxygenbalanse.

De fine partikler som er anvendelige i forbindelse

med oppfinnelsen, kan fremstilles i en hvilken som helst av en rekke forskjellige standardmøller. Eksempelvis kan det være fordelaktig å benytte eksisterende hammermølleanlegg som finnes i ANFO-anlegg, og som vanligvis benyttes for å male ammoniumnitratperler til ANFO-HD-dimensjoner. Når perlene males, må det sørges for å unngå forurensning, både av hensyn til sikkerheten og av hensyn til ydelsen. Når ammoniumnitratperler males, må det taes sikkerhetsforanstaltninger for å sørge for minimal utsettelse av materialet for vann i noen som helst form, fordi vann er kjent for å bryte ned perlene. Malegraden vil avhenge av den påtenkte endelige anvendelse, dvs. av mengden av fine partikler som ønskes i det ferdige sprengstoff. Dette innebærer selvfølgelig at det par-tikkelf ormige uorganiske oxyderende salt kan males direkte i en hammermølle, slik at ca. 15% av saltet får dimensjoner som er mindre enn 297^,um. Alternativt kan perlene males slik at praktisk talt hele mengden får en partikkelstørrelse mindre enn 297yum. Som ovenfor angitt kan stoffet i begge tilfeller benyttes direkte i en blanding. Alternativt kan i det sistnevnte tilfelle stoffet som i det vesentlige utelukkende utgjø-res av fine partikler, blandes med ammoniumnitratperler, slik at man får den ønskede konsentrasjon av fine partikler i en blanding av grove og fine partikler. Malebetingelsene vil være kjent for fagfolk på området.

De fine partikler som sådanne og deres blandinger med grovere partikler lar seg lett karakterisere ved hjelp av standard sikteteknikker, og en partikkelstørrelsesfordeling kan bestemmes.

Emulsjonsblandingssprengstoffene som er beskrevet i

de følgende eksempler, ble fremstilt på følgende måte:

a. Emulsjonen

Emulsjoner av de følgende sammensetninger ble fremstilt etter metoden beskrevet i eksempel 1 i US patentskrift nr. 4 287 010, bortsett fra at glassmikroballongene og flyasken ble utelatt:

Prosentmengdene som er gitt for oljesyren og natriumhydroxyd-oppløsningen, representerer de mengdeforhold som benyttes for fremstilling av et oleatsaltemulgeringsmiddel in situ.

b. Emulsjonsblandingen

Blandinger av emulsjoner (a) og (b) med fast, partikkelformig AN ble fremstilt etter to metoder. I henhold til den ene metode (her betegnet som "laboratoriemetoden") ble emulsjonen satt til bollen i en "Hobart"-blander av Model C-100 (med kapasitet 9,6 liter) og likeledes valgte mengder av knuste AN-perler - og når nødvendig, hele AN-perler - og hele emulsjonen og faststoffene ble blandet i 4 minutter ved ca. 60 rpm. Når det måtte tilsettes olje for å bringe blandingen i oxygenbalanse, ble oljen tilsatt før AN-bestanddelen, og emulsjonen og oljen ble blandet i 2 minutter. I henhold til den andre metode, nemlig sementblandermetoden, ble perlene (knuste og, når nødvendig, hele) tilsatt til en sementblander med kapasitet på 45 kg, som var innstilt i den minst mulige vinkel. Etter tilsetningen av emulsjonen ble faststoffene og emulsjonen blandet sammen ved den laveste hastighet for å oppnå god tromlevirkning. Om nødvendig, ble olje tilsatt til og blandet med AN-bestanddelen, før emulsjonen ble tilsatt .

c. Partikkelformig AN

Fire forskjellige kombinasjoner av fine partikler og grove partikler ble benyttet. An-produkt ble dannet ved maling av AN-sprengstoffperler, og AN-produkter II-IV var blandinger av malte AN-perler og hele AN-perler (fra to forskjellige leverandører) typiske for dem som fåes ved ANFO-HD-fremstilling, idet ingen olje var blitt tilsatt disse produkter som sådanne. Sikteanalysene for de fire produkter var som følger:

Eksempel 1- 12

Det ble fremstilt blandinger etter den ovenfor beskrevne laboratoriemetode, idet det ble benyttet malte AN-perler, nemlig AN-produkt I alene eller sammen med hele AN-spreng-stof fperler (av størrelse over 420^,um) i varierende mengdeforhold. Blandingene ble bedømt med hensyn til vannresistens og holdbarhet. Vannresistensen ble bedømt ved hjelp av den følgende saltekstraksjonstest: 100 g vann og deretter 100 g av blandingen ble veiet inn i en 2 37 ml's glasskrukk med vid åpning (høyde 10,8 cm og diameter 5,1 cm). Den forseglede krukke ble plassert i 15 minutter i en kulemølle drevet med rullehastighet på 2 60 rpm. 50 ml av det vandige lag ble så veiet. Økningen i vekten av vannet skyldes mengden av ammoniumnitrat (som partikkelformig stoff og i emulsjonens vandige fase) som er blitt ekstrahert fra blandingen, og jo større mengden er jo dårligere er blandingens vannresistens. Ved denne test er differansen i vekt mellom 50 ml vann før og etter den omtalte rotasjons-behandling vekten av halvparten av den totale mengde salt som er blitt ekstrahert, fordi bare halvparten av det benyt-tede vann ble veiet. Den prosentvise mengde salt som ble ekstrahert, ble beregnet på følgende måte:

% salt ekstrahert =

(Totalvekten av salt i 100 g av blandingen er vekten av ammo-niumnitratet i emulsjonens dispergerte vandige fase pluss vekten av det partikkelformige AN i blandingen.)

Saltekstraksjonstesten ble utarbeidet for å tilveiebringe et brukbart estimat av en emulsjonsblandings motstands-dyktighet mot forringelse som følge av innvirkning av vann under betingelser som ofte påtreffes på bruksstedene. På bruksstedet kan blandinger pumpes eller skrues inn i vannhol-dige hull. I enkelte tilfeller vil det kunne påtreffes både rennende vann og stillestående vann i de våte hull. Testen, med dens rullende virkning på vannet og emulsjonsblandingen, simulerer strømningsbetingelsene som kan påtreffes i borehull under lading.

Holdbarheten ble bedømt på basis av blandingens bly-blokksammenpressing etter flere dagers lagring. Sprengstoff-produktet ble anbragt i et sylindrisk 0,95 liters pappbeger (høyde 16,5 cm og innvendig diameter 8,73 cm) og sammenpakket til dets maksimale massetetthet ved at begeret ble dunket mot en støtteflate. Begeret ble så anbragt på en 1,9 cm tykk. kvadratisk stålplate med sidekant 10,8 cm, hvilken i sin tur ble anbragt på en 10,2 cm høy blysylinder med diameter 6,2 cm. Blysylinderen ble så anbragt på en stålplate av samme type som den overliggende stålplate. Sprengstoffet ble initiert fra begerets åpne topp, idet størrelsen av den benyt-tede initiator variere med blandingens følsomhet. Den resulterende reduksjon av blysylinderens høyde ble målt.

Resultatene er oppført i tabell I.

Tabell I viser at emulsjonsblandinger med utelukkende grove AN-partikler, som inneholder 25-50% emulsjon, og som er lagringsstabile som her definert (blandinger fremstilt i kontrollforsøk A, D, G og J) får sin vannresistens forbedret gjennom tilsetningen av fine AN-partikler til blandingene, uten noen ugunstig innvirkning på holdbarheten (eksempler 1, 2 og 3 sammenlignet med kontrollforsøk A; eksempler 4,

5 og 6 sammenlignet med kontrollforsøk D; eksempler 7, 8 og

9 sammenlignet med kontrollforsøk G; og eksempler 10, 11 og

12 sammenlignet med kontrollforsøk J). Tabellen viser også

at blandinger som inneholder 15% emulsjon, og blandinger som ikke er lagringsstabile, bedømt etter resultatene av blysam-menpresningstesten, ikke viser noen forbedring av betydning når det gjelder vannresistensen og vanligvis blir dårligere ved tilsetning av fine partikler (kontrollforsøk B sammenlignet med C; E sammenlignet med F, H sammenlignet med I; K sammenlignet med L; og M sammenlignet med N).

Eksempler 13 og 14

50/50-blandinger av emulsjon (a) med fast, partikkelformig AN ble fremstilt ved hjelp av sementblandermetoden, pakket i polyethylenhylser og testet med visse mellomrom med hensyn til holdbarheten ved at man forsøkte å detonere dem uten å innelukke dem. Det faste, partikkelformige AN besto av et AN-produkt I og hele AN-sprengstoffperler i slike mengder at det ble oppnådd et innhold av grovt AN (partikler større enn 297^um) i blandingen på 32,8% og et innhold av fine partikler i blandingen på 17,2% (65,6% grovt AN og 34,4% fine partikler, beregnet på den partikkelformige bestanddel). Patronene ble initiert uten innelukking ved hjelp av en støpt tennladning på 0,45 kg som betegnes HDP-l-tennladnng.

Eksempler 15- 18

50/50-blandinger av emulsjon (a) og AN-produkter I, II, III og IV ble fremstilt etter laboratoriemetoden. Ingen tilsetning av hele AN-perler ble foretatt. Produktene hadde de følgende egenskaper:

De ovenstående resultater viser effektiviteten av fine AN-partikler med hensyn til å forbedre vannresistensen hos emulsjonsblandinger over et bredt område for innholdet av fine partikler (sammenlign med kontrollforsøk A i Tabell I). Resultatene viser likeledes at det med samme innhold av fine partikler (eksempler 17 og 18) kan oppnåes bedre vannresistens med et fast ammoniumnitratprodukt med mer spredt fordeling av partikkelstørrelser (produkt IV sammenlignet med produkt

III) .

Eksempel 19

En 50/50-emulsjonsblanding ble fremstilt etter sementblandermetoden, under anvendelse av emulsjon (a), An-produkt I og hele AN-sprengstoffperler. Emulsjon (a) var i seg selv fri for enhver sensitiverende mengde gassbobler eller hulrom og inneholdt en tilstrekkelig mengde olje til å gi oxygenbalanse til det i emulsjonen oppløste AN samt til det faste AN i blandingen. Beregnet på totalvekten av blandingen var innholdet av grovt AN 32,8%, mens innholdet av fine AN-partikler var 17,2%.

Etter å være blitt pakket i polyethylenhylstere og initiert uten innelukking ved hjelp av en støpt tennladning på 0,45 kg detonerte blandingen med hastigheter på 3713, 3432 og 2822 m/sek i diametere på henholdsvis 12,7 cm, 10,2 cm og 7,6 cm.

I motsetning hertil ga en blanding som var fremstilt på samme måte ut fra den samme emulsjon, men som ikke inneholdt fine partikler, detonasjonshastigheter på 3810, 3350

og 2108 m/sek i diametere på henholdsvis 12,7 cm, 10,2 cm og 7,6, bare når 5,7 vekt% flyaske ble innlemmet i blandingen. Således kan man i en gitt blanding - ved å benytte et uorganisk oxyderende salt i form av fine partikler - eliminere behovet for relativt kostbare fysikalske sensitiveringsmidler i sprengstoffet.

Eksempler 2 0- 22

Det ble utført en rekke forsøk med 50/50-blandinger av emulsjon og AN som inneholdt fine AN-partikler i henhold til oppfinnelsen, for å vise at AN-jordbruksperler kan benyttes istedenfor sprengstoffperler i blandingene. Emulsjon (b) ble blandet (etter laboratoriemetoden) med et AN-produkt fremstilt ved maling av AN-jordbruksperler til tilsvarende partik-kelstørrelsesfordeling som for AN-produkt I. Når det var nød-vendig, ble det malte produkt benyttet sammen med hele AN-jordbruksperler, hvilke hadde en partikkeldensitet på 1,59 g/cm . Den følgende tabell viser resultatene av blysammenpres-ningstesten utført for de 7 dager gamle blandinger.

Eksempel 2 3

En 50/50-blanding ble fremstilt i sementblanderen ut

fra emulsjon (a) og den faste AN-bestanddel benyttet i eksempel 22. Blandingen ble pakket i et polyethylenhylster med diameter 12,7 cm til et patron som veiet 13,6 kg, og dens detonasjonshastighet ble målt i et stålrør etter 7 dager og etter 29 dager. Det ble benyttet en HDP-l-initiator. Den inn-pakkede blanding detonerte ved 3504 og 4198 m/sek etter henholdsvis 7 dager og 2 9 dager. Den samme blanding inneholdende utelukkende hele jordbruksperler (ingen fine partikler) detonerte ved 2102 og 3894 m/sek etter henholdsvis 7 dager og 2 9 dager.

Claims (13)

1. Lagringsstabilt emulsjonsblandingssprengstoff med forbedret vannbestandighet, bestående av en sensitivert blanding av partikler av uorganisk oxyderende salt og en vann-i-olje-emulsjon omfattende et carbonholdig brensel med komponenter som danner en kontinuerlig emulsjonsfase, en vandig oppløsning av et uorganisk oxyderende salt som danner en diskontinuerlig fase dispergert som separate små dråper i den kontinuerlige fase, og et emulgeringsmiddel,karakterisert vedat partiklene av uorganisk oxyderende salt inneholder minst 15 vekt% av en finpartikkelbestanddel som utgjøres av partikler av uorganisk oxyderende salt som er mindre enn 297um, idet vektforholdet mellom emul sjonen og den totale mengde partikler av uorganisk oxyderende salt er i området fra 20/80 til 70/30.

2. Sprengstoff ifølge krav 1,karakterisert vedat finpartikkelbestanddelen utgjøres av minst ett materiale valgt blant nitrater og perklorater.

3. Sprengstoff ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat finpartikkelbestanddelen utgjør i det vesentlige hele mengden av partikler av uorganisk oxyderende salt.

4. Sprengstoff ifølge krav 1-3,karakterisert vedat prosentandelen av emulsjon i blandingen er minst 40.

5. Sprengstoff ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat partiklene av uorganisk oxyderende salt inneholder en grovbestanddel bestående av partikler som er større enn 297um, fortrinnsvis større enn 420um.

6. Sprengstoff ifølge krav 5,karakterisert vedat partiklene av uorganisk oxyderende salt er partikler av ammoniumnitrat.

7. Sprengstoff ifølge krav 6,karakterisert vedat finpartikkelbestanddelen inneholder natriumnitrat.

8. Sprengstoff ifølge krav 6,karakterisert vedat grovpartikkelbe-standdelen og finpartikkelbestanddelen omfatter en kombinasjon av hele og knuste ammoniumnitratperler, amminiumnitrat-brenselolje-perler eller en kombinasjon av ammoniumnitrat og ammoniumnitrat-brenselolj e-perler.

9. Sprengstoff ifølge krav 8,karakterisert vedat prosentandelen emulsjon i blandingen er i området fra 20 til 40, og at innholdet av fine partikler i de hele og knuste perler er fra 30 til 60%.

10. Sprengstoff ifølge krav 8,karakterisert vedat prosentandelen emulsjon i blandingen er minst 40, og at innholdet av fine partikler i de hele og knuste perler er minst 34%.

11. Sprengstoff ifølge krav 5,karakterisert vedat det inneholder minst 15 vekt% partikler av uorganisk oxyderende salt som er større enn 420pm.

12. Sprengstoff ifølge krav 11,karakterisert vedat grovpartikkelbe-standdelen inneholder hele ammoniumnitratperler, ammoniumnitrat -brenselolj e-perler eller en kombinasjon av slike.

13. Sprengstoff ifølge krav 5,karakterisert vedat prosentandelen emulsjon i blandingen er fra 20 til 40, og at f inpartikkelbestanddelen av det uorganiske, oxyderende ''salt utgjør fra 20 til 70 vekt%, fortrinnsvis fra 30 til 60 vekt%.