Rieselfähige Emulsions-ANFO-Sprengstoffe

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein rieselfähiger Emulsions-ANFO-Sprengstoff mit einer Dichte im Bereich von 0,65 bis 1,15 g/cm³ sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

[0002] Als Emulsions-ANFO-Sprengstoffe bezeichnet man Mischungen von Emulsionssprengstoffen sowie den zugrundeliegenden Emulsionsmatrices mit üblichen ANFO-Sprengstoffen,( d.h. Ammoniumnitrat-Prills, die mit Mineralöl getränkt sind) oder Ammoniumnitrat-Prills alleine. Hier kommt der den Prills zuzurechnende Anteil an Mineralöl aus der Emulsion. Der Begriff Emulsions-ANFO-Sprengstoff leitet sich daher ab, daß ein üblicher ANFO-Sprengstoff eine Dichte von etwa 0,85 g/ml hat, während der Zusatz der spezifisch schwereren Emulsion die Dichte erhöht und damit das Gewicht der Volumeneinheit größer ist als bei üblichem ANFO-Sprengstoff.

[0003] Übliche ANFO-Sprengstoffe werden vorzugsweise aus Ammonsalpeter (Ammoniumnitrat) in Form poröser Prills und etwa 6% flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt. Da sie in Folge ihrer Unempfindlichkeit keine sichere Detonationsübertragung von Patrone zu Patrone gewährleisten, werden sie in ununterbrochener Ladesäule angewendet; sie werden daher in senkrechte Bohrlöcher durch Schütten und in waagerechte Bohrlöcher durch Einblasen aus Sprengstoffladegeräten mit Schlauch geladen. Eine gute Rieselfähigkeit, begünstigt durch die Prillstruktur der üblichen ANFO-Sprengstoffe ist hierfür Voraussetzung.

[0004] Während übliche ANFO-Sprengstoffe nicht wasserfest sind, ist die Emulsion aufgrund ihrer Struktur wasserfest. Der übliche ANFO-Sprengstoff kann pneumatisch transportiert werden, also geblasen werden, während die Emulsion als hochviskose Flüssigkeit nur gepumpt werden kann. Durch Mischen von üblichen ANFO-Sprengstoffen oder Ammoniumnitrat-Prills mit Emulsionen wurden bislang im Stand der Technik schwere Emulsions-ANFO-Sprengstoffe erhalten, die pumpfähig gewesen sind.

[0005] Das Problem der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung von rieselfähigen Emulsions-ANFO-Sprengstoffen hoher Dichte. Da übliche ANFO-Sprengstoffe geblasen werden, während die Emulsion und der Emulsions-ANFO-Sprengstoff gemäß dem Stand der Technik nur gepumpt werden können, sind Anwender, die die Vorteile eines Emulsions-ANFO-Sprengstoffes, nämlich die höhere Energiedichte, die bessere Detonationsfähigkeit oder die bessere Wasserfestigkeit nutzen wollen, auf neue aufwendige Ausrüstungen für das Laden von Emulsions-ANFO-Sprengstoffen angewiesen.

[0006] Das vorstehend genannte Problem wird in einer ersten Ausführungsform gelöst, durch rieselfähige Emulsions-ANFO-Sprengstoffe mit einer Dichte im Bereich von 0,60 bis 1,15 g/cm³, erhältlich durch

a) Vermischen von Ammoniumnitrat-Prills mit hochdispersen Puderstoffen und anschließendem Vermischen der so erhaltenen Prills mit einer Brennstoff enthaltenden Emulsionsmatrix oder durch

b) Vermischen von Ammoniumnitrat-Prills mit einer Brennstoff enthaltenden Emulsionsmatrix und anschließendem Vermischen des so erhaltenen Emulsions-ANFO-Sprengstoffes mit hochdispersen Puderstoffen.

[0007] Die Dichteangaben beziehen sich dabei auf ein kompaktiertes Material.

[0008] Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht somit in einer ersten Variante darin, Ammoniumnitrat-Prills mit einer Emulsion zu vermischen und die resultierende klebrige, nicht blasfähige Mischung mit feingemahlenen Stoffen zu behandeln, die auf die Oberfläche aufziehen, diese austrocknen und damit blasfähig machen.

[0009] Damit die Emulsion jedoch gut auf die Prills aufziehen kann, werden diese erfindungsgemäß nicht wie üblich, bereits mit Mineralöl im gewünschten Verhältnis gemischt, sondern man verwendet die blanken Ammoniumnitrat-Prills. Diese können selbst schon mit üblichen Additiven behandelt sein, wie organische oberflächenaktive Substanzen aus dem Herstellungsprozeß und/oder mit sogenannten Verbackungsverhinderer oder Puderungsstoffen, die eine freie Rieselfähigkeit garantieren.

[0010] Die Zusammensetzung der Emulsion kann bekanntlich in weiten Grenzen variiert werden, wie beispielsweise aus EP-A-0 393 887 oder US-A-4 555 278 bekannt ist. Erfindungsgemäß wählt man nun das Verhältnis von Oxidationsmittel zu Brennstoff in der Emulsion so, daß nach dem Mischen mit den Ammoniumnitrat-Prills im gewünschten Verhältnis die Sauerstoffbilanz des fertigen Emulsions-ANFO-Sprengstoffes in etwa neutral ist, um das Optimum hinsichtlich Energie und Gehalt an toxischen Schwaden zu erhalten.

[0011] Da Ammoniumnitrat eine positive Sauerstoffbilanz aufweist, muß die Emulsion umso mehr zusätzlichen Brennstoff aufnehmen, je größer der Anteil der Prills an Emulsions-ANFO-Sprengstoff werden soll. Erfindungsgemäß sind besonders bevorzugt rieselfähige Emulsions-ANFO-Sprengstoffe mit einer Dichte im Bereich von 0,65 bis 0,9 g/cm³.

[0012] Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch Zusatz bestimmter Puderstoffe aus einem klebrigen Material ein rieselfähiger blasfähiger Stoff erhalten werden kann. Überraschenderweise nimmt die Brisanz des Sprengstoffes, gemessen als Stauchung nach Heß (J. Köhler, R. Meyer, Epxlosivstoffe, 8. Auflage (1995) S.56-58) und als Detonationsgeschwindigkeit mit wachsendem Anteil an Puderstoff zu, auch wenn dieser Puderstoff thermodynamisch als Inertstoff zu betrachten ist.

[0013] Puderstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen nach allgemeinem Verständnis eine Art Mehl, eine Anhäufung von Festteilchen mit einer Teilchengröße unter 100 µm, die beispielsweise als medizinische oder kosmetische Präparate zur lokalen Anwendung auf der Haut dienen.

[0014] Besonders bevorzugte Puderstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, gefällter Kreide, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Talk, Zinkoxid, Titandioxid, Strontiumcarbonat, Strontiumsulfat, Calciumsulfat, Bismutsalzen, Stearaten von Magnesium, Zink, Titan, Calcium und Aluminium, Getreidestärke und/oder Ruße.

[0015] Je größer die spezifische Oberfläche der Puderstoffe ist, desto geringer ist der notwendige Anteil der Puderstoffe an der Zusammensetzung der rieselfähigen Emulsions-ANFO-Sprengstoffe. Prinzipiell ist der zur Erzielung der freien Rieselfähigkeit der Emulsions-ANFO-Sprengstoffe erforderliche Anteil an Puderstoffen abhängig vom Verhältnis der beiden Stoffe -Emulsion und Ammoniumnitrat-Prills von der Beschaffenheit der Emulsion selbst und vom Ölaufnahmeverhalten der Ammoniumnitrat-Prills. Erfindungsgemäß zeigen Mengen von wenigstens 1,5 Gew.-% Puderstoff, bezogen auf den rieselfähigen Sprengstoff, bereits sehr gute Wirkung. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Mengen des Puderstoffes im Bereich von 1,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den rieselfähigen Emulsions-ANFO-Sprengstoff.

[0016] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht im Verfahren zur Herstellung der oben genannten rieselfähigen ANFO-Sprengstoffe. Hierbei werden zunächst Ammoniumnitrat-Prills mit hochdispersem Puderstoff vermischt und anschließend die so erhaltenen Prills mit der Emulsionsmatrix versetzt.

[0017] Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der oben genannten rieselfähigen ANFO-Sprengstoffe besteht darin, die Ammoniumnitrat-Prills mit einer Brennstoff enthaltenden Emulsionsmatrix und anschließend den so erhaltenen Emulsions-ANFO-Sprengstoff mit hochdispersen Puderstoffen zu vermischen.

[0018] Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen preisgünstigen Emulsions-ANFO-Sprengstoff herzustellen, wobei die für das Laden von üblichem ANFO-Sprengstoff in Bohrlöcher bislang gebräuchliche Technologie weiter verwendet werden kann.

Ausführungsbeispiel

Beispiel 1:

[0019] Unter Verwendung von 69,7 Gew.-Teilen Ammoniumnitrat, 14,3 Gew.-Teilen Wasser und 16,0 Gew.-Teilen Brennstoff, technische Weißöle, paraffinbasische oder naphthenbasische Raffinate, paraffinbasische Solvate jeweils niedrig viskos, Handelsbezeichnung Catenex P908 (Shell), Wioltan PSH8 (Wintershall) einschließlich Emulgator (Bisalkoholamin-Derivat eines polyisobutylen-substituierten Bernsteinsäureanhydrids, PIBSA) in einer Menge von 1 Gew.-%, bezogen auf die Matrix, wurde eine Emulsionsmatrix hergestellt.

[0020] Die so hergestellte Emulsionsmatrix (33 Gew.-Teile) wurde anschließend mit Ammoniumnitrat-Prills (67 Gew.-Teile) in an sich bekannter Weise gemischt. Dieser Emulsions-ANFO-Sprengstoff (HA) wurde mit steigenden Anteilen an hochdisperser Kieselsäure erhältlich unter der Bezeichnung Cab-O-Sil® in den in der Tabelle 1 genannten Verhältnissen gemischt. Die eingesetzte Kieselsäure hatte eine spezifische Oberfläche von 200 ± 25m²/g und eine Dichte von 0,04 g/ml.

[0021] Die Detonationsgeschwindigkeit und Brisanz wurden gemessen, in dem der Stoff in einem 2,54 cm (1") Stahlrohr mit einer Länge von 30 mm, einer Wandstärke von 4 mm durch einen 25 g Booster aus Seismoplast^R gezündet wurde. Die Detonationsgeschwindigkeit wurde optoelektronisch gemessen, die Brisanz durch Eindellung einer untergelegten Stahlplatte, 10 mm stark, bestimmt.

[0022] Die nachfolgende Tabelle 1 gibt die Schüttdichten des einkompaktierten Materials und die erhaltenen Ergebnisse wieder.

Beispiele	Verhältnis HA/Kieselsäure	Dichte	Detonationsgeschwindigkeit (m/s)	Eindellung (mm)
1.1*	(100/0)	0.80	2400	13
1.2*	(99/1)	0,76	2400	13
1.3	(98/2)	0,73	2500	17
1.4	(97/3)	0,69	2600	19

* Vergleichsbeispiel

Ansprüche

1. Rieselfähiger Emulsions-ANFO-Sprengstoff mit einer Dichte im Bereich von 0,6 bis 1,15 g/cm³, erhältlich durch

a) Vermischen von Ammoniumnitrat-Prills mit hochdispersen Puderstoffen und anschließendem Vermischen der so erhaltenen Prills mit einer Brennstoff enthaltenden Emulsionsmatrix oder durch

b) Vermischen von Ammoniumnitrat-Prills mit einer Brennstoff enthaltenden Emulsionsmatrix und anschließendem Vermischen des so erhaltenen Emulsions-ANFO-Sprengstoffes mit hochdispersen Puderstoffen.

2. Sprengstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte 0,65 bis 0,9 g/cm³ beträgt.

3. Sprengstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Puderstoffe ausgewählt sind aus pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, gefällter Kreide, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Talk, Zinkoxid, Titandioxid, Strontiumcarbonat, Strontiumsulfat, Calciumsulfat, Bismutsalzen, Stearaten von Magnesium, Zink, Titan, Calcium und Aluminium, Getreidestärke und/oder Rußen.

4. Sprengstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens 1,5 Gew.-% Puderstoffe, bezogen auf den rieselfähigen Sprengstoff enthalten.

5. Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1,5 bis 5 Gew.-% Puderstoff enthalten.

6. Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Emulsions-ANFO-Sprengstoffen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 durch Vermischen von Ammoniumnitrat-Prill mit hochdispersen Puderstoffen und anschließendem Vermischen der so erhaltenen Prills mit der Emulsionsmatrix.

7. Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Emulsions-ANFO-Sprengstoffen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 durch Vermischen von Ammoniumnitrat-Prills mit einer Brennstoff enthaltenden Emulsionsmatrix und anschließendem Vermischen des so erhaltenen Emulsions-ANFO-Sprengstoffes mit hochdispersen Puderstoffen.