PL97321B1 - Bezpieczny srodek wybuchowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest bezpieczny srodek wybuchowy zawierajacy chlorek amonowy jako paliwo i skladnik tlumiacy plomien, przydatny do stosowania w kopalniach wegla.Znane jest stosowanie w górnictwie szeregu srodków wybuchowych nie plonacych i nie tlacych sie.Dotyczy to materialów wybuchowych zarówno niezaladowanych jak i umieszczonych w otworze strzalowym w celu zdetonowania. Podstawowymi skladnikami tych srodków wybuchowych sa uczulacze wybuchowe, sole utleniajace, skladniki tlumiace plomien oraz paliwo nie zawierajace wlóknistych produktów celulozowych.Zazwyczaj jako paliwo stosowany jest mrówczan wapniowy, jednakze w licznych srodkach wybuchowych czesc paiiwa stanowi chlorek amonowy, który jest bardziej tlenoujemny, dzieki czemu jest paliwem bardziej efektywnym. Jego dalsza korzystna cecha jest niepalnosc, z wyjatkiem szczególnych okolicznosci wystepujacych w czasie detonacji. Oprócz swojej funkcji jako paliwa, chlorek amonowy dostarcza jonów chlorkowych zapobiegajacych zaplonowi gazu kopalnianego lub tlumiacych jego zaplon.Niekorzystna wlasciwoscia chlorku amonowego, ograniczajaca jego zastosowanie w srodkach wybucho¬ wych uzywanych w górnictwie jest zdolnosc wytwarzania znacznych ilosci gazowego chlorowodoru. Stanowi on potencjalne niebezpieczenstwo w atmosferze kopalni. Z tego powodu chlorek amonowy tylko wtedy wystepuje w paliwie w znaczniejszej ilosci, jezeli jednoczesnie paliwo to zawiera azoten metalu alkalicznego. W tych warunkach, w tak zwanych srodkach wybuchowych wymiennojonowych, pomiedzy zwiazkami tymi zachodzi reakcja podwójnej wymiany. Jednakze nawet w takich srodkach wybuchowych dochodzi do niepozadanego zjawiska wytwarzania chlorowodoru. Prowadzi to do zmniejszenia udzialu chlorku amonowego jako paliwa w srodkach wybuchowych, poniewaz jego ilosc konieczna do osiagniecia zrównowazonego bilansu tlenowego z azotanem przewyzsza ilosc potrzebna do reakcji podwójnej wymiany z azotanem.Koniecznosc istnienia zrównowazonego bilansu tlenowego, niezbednego do unikniecia wytwarzania sie tlenków azotu w przypadku srodków wybuchowych wykazujacych dodatni bilans tlenowy, a tlenku wegla w przypadku srodków wybuchowych wykazujacych ujemny bilans tlenowy, jest znana. Nadmierna ilosc chlorku amonowego w stosunku do ilosci wymaganej w reakcji podwójnej wymiany, moze doprowadzic do wzrostu ilosci wytwarzanego chlorowodoru.2 97 321 Wynalazek polega na zastosowaniu w bezpiecznym materiale wybuchowym dodatku, który zapobiega wytwarzaniu sie chlorowodoru w czasie detonacji. W takim srodku wybuchowym chlorek amonowy jest w nadmiarze w stosunku do ilosci potrzebnej do reakcji podwójnej wymiany z azotanem metalu alkalicznego, który równiez wchodzi w sklad srodka.Wedlug wynalazku, bezpieczny srodek wybuchowy, zawierajacy uczulacz wybuchowy, chlorek amonowy jako paliwo i jako skladnik tlumiacy plomien, zawiera mocznik lub tiomocznik jako skladnik dopelniajacy paliwo i zmniejszajacy ilosc chlorowodoru w produktach detonacji i ewentualnie azotan metalu alkalicznego jako sól utleniajaca.Korzystnie jest jezeli bezpieczny srodek wybuchowy wedlug wynalazku zawiera 0,15 — OjB czesci mocznika lub tiomocznika na 1 czesc chlorku amonowego obecnego w nadmiarze w stosunku do ilosci chlorku amonowego zdolnego do reakqi podwójnej wymiany z azotanem metalu alkalicznego obecnym w srodku wybuchowym, przy czym zawartosc mocznika lub tiomocznika korzystnie wynosi 2—10% ogólnej wagi srodka wybuchowego.Korzystnie jest, zeby bezpieczny srodek wybuchowy nie zawieral znaczniejszych ilosci jakiegokolwiek wlóknistego produktu celulozowego uzytego jako paliwo, poniewaz moze sie on tlic lub plonac po detonacji srodka wybuchowego. Takze korzystnie jest jezeli bezpieczny srodek wybuchowy zawiera chlorek amonowy w ilosci wystarczajacej do zwiazania co najmniej 50% ilosci dostepnego tlenu, oraz mocznik lub tiomocznik w ilosci wystarczajacej do zwiazania co najmniej 75% ilosci dostepnego tlenu.Bezpieczny srodek wybuchowy moze zawierac, jezeli jest to pozadane, skladniki tlumiace plomien, takie jak chlorek sodowy i kaolin, w celu uzupelnienia dzialania chlorku amonowego, oraz, jezeli jest to pozadane, substancje takie jak guma guar i stearynian wapniowy, w celu zwiekszenia odpornosci na wode.Korzystnie jest jezeli bezpieczny srodek wybuchowy zawiera 5—20% wag. uczulacza wybuchowego, -55% wag. soli utleniajacej, 5—40% wag. chlorku amonowego, 2—10% wag. mocznika lub tiomocznika, 0—60% wag. chlorku sodowego i 0—10% wag. kaolinu. Dogodnym uczulaczem wybuchowym jest nitrogliceryna (azotan glicerylu), nitroglikol (dwuazotan glikolu etylenowego) lub ich mieszanija. Dogodna sola utleniajaca jest saletra amonowa, saletra sodowa lub ich mieszanina.W bezpiecznych srodkach wybuchowych przeznaczonych do odstrzeliwania wegla twardego powinny byc zachowane takie wzajemne stosunki ilosciowe skladników, które wyzwalaja energie materialu wybuchowego i skladników tlumiacych plomien, aby sila wybuchowa w odniesieniu do jednostki wagowej stanowila 15—45% sily wybuchowej wykazywanej przez zelatyne wybuchowa. Proporcje ilosciowe skladników, a równiez odpo¬ wiednie fekty sa znane.Korzystnie wymiennojonowy srodek wybuchowy wedlug wynalazku zawiera 5—15% wag. nitrogliceryny, nitroglikolu lub ich mieszaniny, 0—30% wag. saletry amonowej, 15-50% wag. saletry sodowej, 15—40% wag. chlorku amonowego, 0—25% wag. chlorku sodowego i 2—10% wag. mocznika.Wynalazek objasniaja przyklady, wyszczególnione w ponizszej tablicy. W tablicy tej dane zamieszczone w rubrykach oznaczonych litera A i liczba dotycza przykladów odnosza sie do wynalazku, a dane zamieszczone w pozostalych rubrykach podano w celu porównania.Bezpieczny srodek wybuchowy wedlug wynalazku wytwarzano w znany sposób stosowany przy wytwarza¬ niu srodków wybuchowych. Uzywano soli utleniajacych i skladników tlumiacych plomien oraz mocznik w postaci stalej, przy czym wielkosc ziarna dobrano w taki sposób, aby ponad 90% produktu przechodzilo przez sito BS, mesh 30, a ponad 70% produktu zatrzymywalo sie na sicie BS, mesh 120. Gume guar, stearynian wapniowy i kaolin stosowano w zwyklej handlowej postaci drobnosproszkowanej.Próby wykonywane przy uzyciu ladunków o srednicy 3,65 cm i dlugosci 7,5 cm wykazaly, ze zaden zbadanych srodków wybuchowych nie plonal nie zaladowany i nie dawal zadnych oznak deflagracji, kiedy ladunki umieszczone w rurze stalowej koncami do siebie, oddzielone szczelina wypelniona pylem weglowym, zostaly odpalone wedlug testu deflagracji, opisanego w brytyjskim opisie patentowym Nr 1016462. Wszystkie badane srodki wybuchowe wykazywaly zblizone wlasnosci wybuchowe przy odstrzale wegla twardego.Ilosc chlorowodoru wytworzonego podczas detonacji oznaczono przez odpalenie 100 g porcji srodka wybuchowego w 20 I reaktorze stalowym i ustalenie skladu powstalego dymu. Srodki wybuchowe zawierajace mocznik wytwarzaly znacznie mniej chlorowodoru anizeli analogiczne srodki, w których mocznik zastapiono chlorkiem sodowym, nie rozkladajacym sie przy detonacji, uzytym w takiej samej ilosci w stosunku wagowym.3 97 321 < o CL g Q O. cl *„ 2o2g^ ' - o w ^ i ^ ¦°« o. i LO LO p. o, c\ o^ ov ^ ofc in% 1 O O O) O ifl "^ ' «- O I I < irt to Cl, CD O, CD Cl. ^ I o o to o co co *- CM CS *- CM 1 «- o oT co o °„ R O. "^ O r-T iit" O 00 LO <- 0.£j CM «- CM " i 25 ' » < o o o I l^tO(D I I I C3 ct cT S I I I I o O. o, 382 i i i i i O r^ coh 38 £ ' i i i i O d" 1 *— R ^ w 1 ^ h; 00 ¦«* CM ,- I I I I I ^ (O O cn r*.I O I I LO 3 I I I I I I r- LO CO 8 LO co co co 8 CL s <# o IZ u n .?'E c^ o o _2 ?! t o to Vi (O (O t o c a mir c c f * § . c o L8E H jc w = 22 ,9. .2 O a ^ O co 5 i- Ul? i o "O 1 C - 92 i * M i 3 O nr $2 £ CM + + + + CM a co + co + LO^ od" + CD LO*" LO" CO 00 8 3 O u I 3 o" o co LO (D c -o o -C o O a 2* N o $< o to LO LO LO CO 00 LO^ co,.O)* LO _0 _ o * fi $ 9 O £ # 'fi4 97 321 3 < X X < X X VXI X < ~ III < VII z ~° CO -* K CL o O) 00 r.(O LO *" co CN O. - O , P ^ o o to ¦ <- CM CD O* 03 CD co" O 00 P o o. 00 o I ^ CD CO ' *- P a o O (N -.o o ir CN . o «L . P "I I (O 00 I «- O - p. p. Q. <*. p. atnq .OOLONC^^-OCO ' OJ CN N *- 00 ^sas*-01 - o o ^. Q , P "* O.O LO O «- CM • i- O CM CN CN CM CM *~» O O ^ o P A o" LO q" rT **" I '-* o CM 8 CN ^ -. O. P ^ i , O. lq. o . o m O) n ' ' i- o ^- ¦ «- co co I I LO - LO P P oia c\ cd to. c\ O" LO*" CO CO" O I —" d" CN CM «- t- CO I I o. o" *-„ ofc o, ^ o. o cm a) co *r i- CO CO o iq *-* o o. co LO LO p p p p ^ Ó" LO* CD" CO" CN CN «- «- CO P A - O O ¦ T, D O U m P P P monow< odowa co co etra etra cScB amonov j^ lore -C U sodowy .* lore .c O Dlin (0 co O) i BUJ D an wapn 'er aryi Ste .* czn o cn 7 ™ a •8 7 8. » 8 to ItO co co o co o -o a $ "O o o 1 o o C0 £ a ^ 2 If - co u — II- 7 o 1 *— 1 *-^ + IO, co" + °* o + "*„ CN + o + ^r co + ,—~ + ^ co + 00 g) ,— en 3 c CD S Ilo CM CO LO 8 ' "* CM LO CO CO CM CN CO ""* *Ui I -* 1 m 1 E u 1 ~~* i U X nego o E I 1 S o 1 Hf 1 Ilo o.CD P CO CO co co" 00 00 p 00 p 00 LO LO o O "O Z -^ Z i 5 o .2 co I* " Z <* O C -* 3 •a-is 5 -s-e * IIm^sZ$ 8.O . o" co o LO o" CN o E C -O 8 3 4t "qT Q c N -D - ° O U ^O SI * ^ al O LO O.LO co, co LO LO O S1 c a to o T5 U X z 3 Df o. o S5 ^ "aT c O D O <£ c O •N CO $ O c 2 "297 321 5 W przykladach l-IVA przytoczono srodki wybuchowe wymiennojonowe, w przykladach III, IV IIVA przytoczono srodki wybuchowe awierajace chlorek amonowy w nadmiarze w stosunku do ilosci równowazacej zawartosc saletry sodowej. W przykladach V—XA wlacznie wymieniono srodki wybuchowe czesciowo wymiennojonowe, zawierajace pewna ilosc saletry amonowej. W przykladach XI i XIA przytoczono srodki wybuchowe nie zawierajace saletry amonowej.W srodkach wybuchowych przytoczonych w przykladach I—IV jedynym paliwem byl chlorek amonowy, srodki wybuchowe przytoczone w przykladach I i II zawieraly saletre sodowa w ilosci odpowiedniej do zajscia do konca reakcji podwójnej wymiany, jednakze wytwarzaly one znaczne ilosci chlorowodoru. Poza tym zawieraly one zbyt duza ilosc tlenu i wobec tego nie mogly znalezc zastosowania w górnictwie.Wymieniony w przykladzie III wzrost ilosci chlorku amonowego o1% w stosunku do ilosci podanej w przykladzie II powoduje zasadnicze zwiekszenie ilosci wytwarzanego chlorowodoru. Wzrost zawartosci chlorku amonowego podany w przykladzie IV, który mial na celu zmniejszenie ilosci tlenu do wartosci praktycznej, prowadzil do dalszego wzrostu ilosci wytwarzanego chlorowodoru. Zastapienie pewnej czesci chlorku sodowego mocznikiem, opisane w przykladzie IVA, prowadzilo do zmniejszenia ilosci tlenu oraz znacznego zmniejszenia ilosci wytwarzanego chlorowodoru.Srodki wybuchowe przytoczone w pozostalych przykladach zawieraly saletre amonowa jako co najmniej czesc soli utleniajacej i byly bardziej wrazliwe od srodków przytoczonych w przykladach I—IV oraz IVA.Zawieraly one takze gume guar i stearynian wapniowy w celu zwiekszenia odpornosci na wode. Wszystkie te srodki zawieraly chlorek amonowy w nadmiarze w stosunku do ilosci koniecznej do zajscia do konca reakcji podwójnej wymiany z obecna w nich saletra amonowa.Srodki wybuchowe przytoczone w przykladach oznaczonych litera A i liczba byly takie same jak srodki przytoczone w odpowiednich przykladach oznaczonych sama liczba, z tym, ze zawieraly mocznik zamiast chlorku sodowego w ilosci równowaznej. We wszystkich przypadkach srodki wybuchowe zawierajace mocznik wytwarzaly mniej chlorowodoru. PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Bezpieczny srodek wybuchoyy, zawierajacy uczulacz wybuchowy, chlorek amonu jako paliwo i jako skladnik tlumiacy plomien, mocznik lub tiomocznik i ewentualnie azotan metalu alkalicznego jako sól utleniajaca, znamienny tym, ze zawiera chlorek amonu w ilosci wiekszej od wymaganej do reakcji podwójnej wymiany z azotanem metalu alkalicznego, oraz mocznik lub tiomocznik w ilosci co najmniej 0,15 czesci na 1 czesc tej ilosci zavartego chlorku amonu, która stanowi nadmiar ponad ilosc wymagana do wspomnianej reakcji podyójnej wymiany.
2. 2. Srodek wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze zawiera 0,15—OjB czesci mocznika lub tiomocznika na 1 czesc chlorku amonowego obecnego w nadmiarze w stosunku do ilosci chlorku amonowego zdolnego do reakcji podvójnej wymiany z azotanem metalu alkalicznego zawartym w srodku wybuchowym-
3. 3. Srodek wedlug astrz. 1,znamienny tym, ze zawiera mocznik lub tiomocznik w ilosci 2—10% ogólnej wagi srodka.
4. 4. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera chlorek amonowy oraz mocznik lub tiomocznik w lacznej ilosci wystarczajacej do zwiazania co najmniej 75% dostepnego tlenu.
5. 5. Srodek wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze zawiera 5—20% wagowych uczulacza wybuchowego, takiego jak nitrogliceryna lub nitroglikol, 20—55% wagowych soli utleniajacej, takiej jak saletra amonowa lub saletra sodowa, 5—40% wagowych chlorku amonowego, 2—10% wagowych mocznika lub tiomocznika, 0—60% wagowych chlorku sodowego oraz 0—10% wagowych kaolinu.
6. 6. Srodek wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze zawiera 5—15% wagoyych nitrogliceryny, nitroglikolu lub ich mieszaniny, 0—30% wagowych saletry amonowej, 15—50% wagowych saletry sodowej, 15—40% wagowych chlorku amonowego, 0—25% wagowych chlorku sodowego i 2—10% wagowych mocznika.
7. 7.Srodek wedlug zastrz.5, znamienny tym, ze zawiera 5—15% wagowych nitrogliceryny, nitroglikolu lub ich mieszaniny, 20-45% wagowych saletry amonowej, 5—20% wagowych chlorku amonowego, 30—60% wagowych chlorku sodowego i 2—10%wagoyych mocznika. PL