PL178513B1 - Sposób wytwarzania wysoko zdyspergowanych saletroli - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania wysoko zdyspergowanych saletroli, skladajacych sie z utle- niaczy z grupy azotanów oraz substancji otoczkuiacych wybranych ze zwiazków organicz- nych, znamienny tym, ze rozpuszcza sie azotan amonu i/lub azotan potasowców i/lub azotan wapniowców w lotnym rozpuszczalniku zwlaszcza amoniaku az do uzyskania stezenia od 50 do 95%, potem emulguje sie w tym roztworze substancje otoczkujace wybrane z grupy olejów palnych pochodzenia mineralnego lub organicznego, kwasów alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych, amin alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych, glikoli, glikoli polipropylenowych, amin, poliwinyloamin o co najmniej 10 atomach wegla w czasteczce, w ilosci do 10% wagowych w stosunku do stalych skladników tego roztworu, nastepnie z wytworzonej emulsji usuwa sie lotny rozpuszczalnik przez dekompresje z jed- noczesnym wydzieleniem mikrokrysztalów saletroli o wielkosci ponizej 0,2 mm pokrytych otoczka hydrofobowych zwiazków organicznych o grubosci ponizej 100 µm. P L 17851 3 B 1 (1 3 ) B1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wysoko zdyspergowanych saletroli, składających się z utleniaczy z grupy azotanów oraz substancji otoczkujących z grupy związków organicznych otoczonych otoczką z tych substancji.

Saletrole otrzymane sposobem według wynalazku znajdują zastosowanie do prac strzelniczych w kopalniach, kamieniołomach, w pracach odkrywkowych, przy wykonywaniu robót inżynierskich takich jak drążenie tuneli, wykonywanie różnych robót podziemnych na przykład do zamykania odwiertów roponośnych i gazowych. Saletrole według wynalazku mogą być stosowane jako składnik paliw stałych do silników rakietowych, do wytwarzania barwnych ogni a także do wytwarzania nawozów sztucznych o zwolnionym działaniu.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 132 917 sposób wytwarzania materiałów wybuchowych z saletry amonowej granulowanej i olejów palnych polegający na zmieszaniu granulowanej saletry amonowej z olejem palnym. Mieszaninę przetrzymuje się przez 8 godzin w celu równomiernego wniknięcia oleju palnego w pory granulowanej saletry, następnie tak przygotowany materiał wybuchowy dozuje się bezpośrednio do otworu strzelniczego.

178 513

W innym sposobie wytwarzania granulowanych materiałów wybuchowych znanym z polskiego opisu patentowego nr 131 351, ciekłe paliwo najpierw emulguje się z cieczami nie mieszającymi się z tym paliwem na przykład wodą lub wodnymi roztworami soli nieorganicznych a potem miesza się z porowatą saletrą amonową. Mieszaninę przetrzymuje się przez kilka godzin w celu wniknięcia zemulgowanego ciekłego paliwa do wnętrza granul.

W sposobie granulowania pirotechnicznych mas opóźniających lub niejednorodnego prochu strzelniczego znanym z polskiego opisu patentowego nr 65 198, z nadmiaru składników palnych i utleniających stanowiących fazę stałą i roztworu lepiszcza w lotnym rozpuszczalniku stanowiącym fazę ciekłą wytwarza się zawiesinę, która przy ciągłym burzliwym mieszaniu rozpryskuje się w środowisku gazowym na drobne kropelki, przy czym kropelki te po odparowaniu lotnego rozpuszczalnika opadają, w postaci granulek.

Zmieszanie porowatego granulatu saletrzanego lub zmielonych saletr z olejami palnymi nigdy nie doprowadza do jednorodnego materiału w skali mikro, mimo istnienia sił kapilarnych. Z czasem pod wpływem grawitacji następuje separacja oleju z granulatu co przy udziale wilgoci prowadzi do zbrylania się granulatu. Postępujący proces zbrylania potęguje jeszcze separacje oleju palnego, uniemożliwiając wykorzystanie w pełni energii zawartej w takich saletrolach. Wtedy po wybuchu występuje zbyt duża ilość tlenku azotu, tlenku węgla podczas gdy optymalne procesy wybuchowe powinny prowadzić w takich przypadkach do powstania dwutlenku węgla, azotu i wody jako produktów końcowych.

Stosowane dotychczas sposoby nie mogą być wykorzystane, gdy surowcem do produkcji saletroli są azotany grubokrystaliczne lub w postaci brył, a także zestarzałe saletrole o obniżonej wartości strzałowej.

Zarówno skłonność do zbrylania jak i brak wodoodpomości prowadzą do szybkiej utraty własności strzałowych saletroli oraz powoduj ą zwiększenie zagrożenia niewypałami co może być przyczyną katastrof. Z kolei sypkość oraz związane z tym własności usypowe saletroli mają ogromne znaczenie praktyczne w czasie ich produkcji, w transporcie i podczas magazynowania.

Sposób według wynalazku rozwiązuje problem wytwarzania wysoko zdyspergowanych saletroli w postaci mikrokryształków otoczkowanych związkami organicznymi tanimi w produkcji.

Dotychczas znanymi sposobami wytwarzano saletrole przede wszystkim w postaci porowatych granul.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego wyrobu o zmienionej strukturze niehigroskopijnego, nie zbrylającego, trwałego, zachowującego w czasie długotrwałego przechowywania nie zmienione właściwości strzałowe.

Istota wynalazku polega najpierw na rozpuszczeniu azotanu amonu i/lub azotanów potasowców i/lub azotanów wapniowców w lotnym rozpuszczalniku zwłaszcza amoniaku aż do uzyskania stężenia od 50 do 95%, następnie na utworzeniu emulsji z roztworu i substancji otoczkujących wybranych z grupy olejów palnych pochodzenia mineralnego lub organicznego, kwasów alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych, amin alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych, glikoli, glikoli polipropylenowych, amin, poliwinyloamin o co najmniej 10 atomach węgla w cząsteczce, w ilości do 10% wagowych w stosunku do stałych składników tego roztworu, następnie na usunięciu z wytworzonej emulsji, lotnego rozpuszczalnika przez dekompresję z jednoczesnym wydzieleniem mikrokryształów saletroli o wielkości ziaren poniżej 0,2 mm pokrytych otoczką hydrofobowych związków organicznych o grubości poniżej 100 pm.

W sposobie według wynalazku korzystne jest, gdy do wytworzenia emulsji dodaje się związki powierzchniowo czynne wybrane z grupy alkilosulfonianów lub alkiloarylosulfonianów o co najmniej 8 atomach węgla w cząsteczce w ilości do 1% wagowego.

Korzystne jest również, gdy jako surowce wyjściowe do tworzenia roztworu azotanów stosuje się granulowany i/lub niegranulowany azotan amonu, i/lub azotan potasowców i/lub wapniowców i/lub stare saletrole o obniżonej wartości strzałowej.

Korzystnie jest przed utworzeniem emulsji usunąć z roztworu azotanu amonu i/lub azotanów potasowców i/lub wapniowców zanieczyszczenia nierozpuszczone w lotnym rozpuszczalniku.

178 513

W sposobie według wynalazku korzystnie jest także gdy, do wytworzonej emulsji wprowadza się dodatkowe substancje palne lub wybuchowe takie jak: pył metaliczny glinu lub magnezu, pył drzewny lub roślinny, nitrogliceryna, nitroglikol, nitroceluloza, nitrotolueny, pył tworzyw sztucznych, gąbki naturalne lub z tworzyw sztucznych, maty i tkaniny z włókien naturalnych lub syntetycznych, następnie miesza się emulsję z tymi substancjami lub wysyca je emulsją, a potem usuwa się lotny rozpuszczalnik przez dekompresję z jednoczesnym wydzielaniem otoczkowanych mikrokryształów saletroli wbudowanych równomiernie w strukturę tych substancji, przy czym tak otrzymany produkt zawiera nie mniej niż 60% wagowych saletroli.

Sposobem według wynalazku wytwarza się wysoko zdyspergowane saletrole w postaci mikrokryształków azotanu amonu, azotanów potasowców, azotanów wapniowców a także ich mieszanin zmieszanych w dowolnej proporcji, otoczonych substancjami organicznymi w postaci cienkich błonek, w przeciwieństwie do dotychczas znanych saletroli wytwarzanych w postaci porowatych granul nasyconych olejami palnymi.

W zmodyfikowanych saletrolach, obydwa składniki: mikrokryształki i substancje organiczne w postaci cienkich błonek tworzą jak się nieoczekiwanie okazało trwały układ. Przez uzyskanie saletroli w formie wysoko zdyspergowanej, można zapewnić najkorzystniejszy przebieg reakcji chemicznej tego materiału wybuchowego, bowiem wytwarzają się wtedy produkty zapewniające maksymalny odzysk energii. Wytworzenie wysoce zdyspergowanych saletroli umożliwia otrzymywanie produktu, w którym mogą występować obok siebie kryształki na przykład azotanu amonu i kryształki azotanu wapnia pokryte błonkami oleju palnego łub też mikrokryształki zbudowane z obydwu tych wymienionych składników, ale znajdujące się w każdym pojedynczym mikrokryształku jednocześnie. Takich właściwości pozbawione są znane saletrole. Nowe cechy zmodyfikowanych saletroli poszerzają zakres ich zastosowań. Saletrole otrzymane sposobem według wynalazku osiągają niespotykanie wysoki stopień dyspersji a mimo to nie chłoną wody, zachowują się jak materiały niehigroskopijne, nie zbrylają się, wykazują wysoki stopień plastyczności i dlatego można je z łatwością mieszać z dowolnymi składnikami w postaci płynu, kryształków, cieczy otrzymując materiały pochodne.

Sposób wytwarzania wysoko zdyspergowanych saletroli został przedstawiony w przykładach wykonania i zilustrowany na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia przykładowy schemat linii technologicznej.

Przykład 1.Do zbiornika 1 zawierającego ciekły amoniak wsypuje się 60 kg granulowanego azotanu amonu, 10 kg azotanu strontu, 10 kg azotanu baru i 10 kg azotanu wapnia. Azotany rozpuszczają się w amoniaku tworząc roztwór o stężeniu 58%. Ilość amoniaku użyta do utworzenia roztworu może być dowolna, ale gwarantująca całkowite rozpuszczenie azotanów. Do roztworu wprowadza się 9,8 kg oleju mineralnego oraz 0,2 kg sulfolaurynianu sodu i wszystkie te składniki emulguje się aż do utworzenia emulsji. Wytworzoną emulsję poprzez zawór 2 kieruje się do zbiornica 3. Jest to zbiornik dekompresyjny, w którym następuje gwałtowne usunięcie amoniaku przez dekompresję z jednoczesnym tworzeniem mikrokryształów. Amoniak odprowadza się poprzez zawór 5 do kompresora 6 a po jego sprężeniu powraca do zbiornika 1. Po dekompresji w zbiorniku 3 otrzymuje się około 10 kg saletrolu według wynalazku zawierającego w swoim składzie 90% wagowych azotanów i 9,8% wagowych oleju mineralnego. W czasie usuwania produktu ze zbiornika 3 w zbiorniku 4 tworzyła się następna część produktu o takiej samej masie.

Nowo wytworzony saletrol wykorzystano jako materiał wybuchowy, którym wypełniono rury polietylenowe wprowadzane bezpośrednio do odwiertów.

Przykład 2. Do zbiornika 1 dodaje się 90 kg azotanu amonu w postaci brył i 4 kg granulatu różnej wielkości i kształtów azotanu potasu oraz gazowego amoniaku. Rozpuszcza się azotany w amoniaku tworząc roztwór o stężeniu 85%. Z roztworu usuwa się nierozpuszczone w amoniaku zanieczyszczenia.

Następnie w roztworze tym emulguje się 6 kg oleju palnego aż do utworzenia emulsji. Wytworzoną emulsję poprzez zawór 2 kieruje się do zbiornika 3. Jest to zbiornik dekompresyjny, w którym następuje gwałtowne usunięcie amoniaku przez dekompresję z jednoczesnym utworzeniem mikrokryształów. Amoniak odprowadza się poprzez zawór 5 do kompresora 6 a po jego sprężeniu powraca do zbiornika 1. Po dekompresji w zbiorniku 3 otrzymuje się

178 513 około 100 kg saletrolu według wynalazku zawierające 94% wagowych azotanów i 6% wagowych oleju palnego.

W czasie usuwania produktu ze zbiornika 3 w zbiorniku 4 tworzyła się następna partia produktu o takiej samej masie. Otrzymany saletrol wykorzystuje się do przygotowania barwnych ogni.

Przykład 3. W zbiorniku 1 umieszcza się 90,2 kg azotanu amonu, 0,8 kg sulfolaurynianu sodu oraz 9 kg glikolu polietylenowego. Do zbiornika wprowadza się pod ciśnieniem amoniak, który rozpuszcza azotany. Pomimo, że wszystkie składniki wprowadza się jednocześnie najpierw rozpuszczają się azotany w amoniaku. Powstaje roztwór o stężeniu 95%, w którym następnie emulguje się glikol polietylenowy aż do utworzenia emulsji. Następnie emulsję miesza się z płynem glinu metalicznego w stosunku wagowym jak 90:10.

Wytworzoną emulsję wraz z pyłem glinu kieruje się poprzez zawór 2 do zbiornika 3. Jest to zbiornik dekompresyjny, w którym następuje gwałtowne odparowanie amoniaku z jednoczesnym utworzeniem mikrokryształów. Amoniak odprowadza się poprzez zawór 5 do kompresora 6 a po jego sprężeniu powraca do zbiornika 1. Po dekompresji w zbiorniku 3 otrzymuje się około 110 kg produktu. W czasie usuwania produktu ze zbiornika 3 w zbiorniku 4 tworzy się następną partię produktu o takiej samej masie .

Otrzymane mikrokryształki saletroli doskonale nadają się do formowania w formach w dowolne kształtki, które przewodzą prąd elektryczny i dzięki tej właściwości łatwo zinicjować ich gwałtowny rozkład.

Przykład 4. W zbiorniku 1 umieszcza się 91,2 kg azotanu amonu, 0,8 kg alkilosulfonianów. Do zbiornika wprowadza się pod ciśnieniem amoniak, który rozpuszcza azotany. W roztworze tym o stężeniu 90% emulguje się 8 kg oleju palnego.

Wytworzoną emulsje kieruje się poprzez zawór 2 do zbiornika dekompresyjnego 3, w którym umieszczono matę polipropylenową. W zbiorniku tym matę polipropylenową wysyca się emulsją, następnie emulsję poddaje się dekompresji uzyskując płaty w których zawartości mikrokryształów saletroli stanowi minimum 70% całej masy. Amoniak odprowadza się poprzez zawór 5 do kompresora 6, a następnie po sprężeniu do zbiornika 1.

Wysoko zdyspergowane saletrole w postaci mikrokryształów wytworzone sposobem według wynalazku w czasie długotrwałego przechowywania zachowują swoje właściwości na niezmienionym poziomie jakościowym. Nie stwierdzono wzrostu chłonności pary wodnej przy zmieniającej się wilgotności względnej powietrza od 50% do 85% przy jednoczesnej zmianie temperatury od 273K do 313K, ani zjawiska separacji związków organicznych, ani wzrostu wielkości mikrokryształów.

Wytwarzanie wysoko zdyspergowanych saletroli jest tanie. Sposobem według wynalazku można regenerować przestarzałe saletrole a nawet produkować nawozy pyliste o zwolnionym działaniu i jednorodnej strukturze.

178 513

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wysoko zdyspergowanych saletroli, składających się z utleniaczy z grupy azotanów oraz substancji otoczkujących wybranych ze związków organicznych, znamienny tym, że rozpuszcza się azotan amonu i/lub azotan potasowców i/lub azotan wapniowców w lotnym rozpuszczalniku zwłaszcza amoniaku aż do uzyskania stężenia od 50 do 95%, potem emulguje się w tym roztworze substancje otoczkujące wybrane z grupy olejów palnych pochodzenia mineralnego lub organicznego, kwasów alifatycznych lub alifatycznoaromatycznych, amin alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych, glikoli, glikoli polipropylenowych, amin, poliwinyloamin o co najmniej 10 atomach węgla w cząsteczce, w ilości do 10% wagowych w stosunku do stałych składników tego roztworu, następnie z wytworzonej emulsji usuwa się lotny rozpuszczalnik przez dekompresję z jednoczesnym wydzieleniem mikrokryształów saletroli o wielkości poniżej 0,2 mm pokrytych otoczką hydrofobowych związków organicznych o grubości poniżej 100 pm.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wytworzenia emulsji dodaje się związki powierzchniowo czynne z grupy alkilosulfonianów lub alkiloarylosulfonianów o co najmniej 8 atomach węgla w cząsteczce w ilości do 1% wagowego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako surowce wyjściowe do tworzenia roztworu azotanów stosuje się granulowany i/lub nieregulowany azotan amonu, i/lub azotany potasowców i/lub wapniowców i/lub stare saletrole o obniżonej wartości strzałowej.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z roztworu azotanu i/lub azotanów przed utworzeniem emulsji usuwa się zanieczyszczenia nierozpuszczone w lotnym rozpuszczalniku.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wytworzonej emulsji wprowadza się dodatkowe substancje palne lub wybuchowe takie jak: pył metaliczny glinu lub magnezu, pył drzewny lub roślinny, nitrogliceryna, nitroglikol, nitroceluloza, nitrotouleny, pył tworzyw sztucznych, gąbki naturalne lub z tworzyw sztucznych, maty i tkaniny z włókien naturalnych lub syntetycznych, następnie miesza się emulsję z tymi substancjami lub wysyca je emulsją, a potem usuwa się lotny rozpuszczalnik przez dekompresję z jednoczesnym wydzieleniem otoczkowanych mikrokryształów saletroli wbudowanych równomiernie w strukturę tych substancji, przy czym tak otrzymany produkt zawiera nie mniej niż 60% wagowych saletroli.