Brevet FR2034112A1 — publié le 19701211

-I- 2034112 Il est connu depuis longtemps dans le domaine des explosifs que la granulométrie et la densité des produits employés ont une influence sur la qualité et la sensibilité de l'explosif dans la composition duquel ils rentrent. Aussi a-t-on coutume de broyer -5 les matières premières de fabrication avant malaxage, ou même de passer sous meule les produits, de façon à améliorer les qualités explosives. Cela est particulièrement sensible dans le cas du nitrate d'ammonium. Jusqu'à ces dernières années, le nitrate d'ammonium 10 de basse densité ne pouvait être obtenu que par évaporation sous vide, pulvérisation ou autres procédés, qui ne permettaient guère de dépasser 5 à 700 cm2 de surface spécifique par gramme. Les études faites pour empêcher la reprise en masse du nitrate d'ammonium ont amené à étudier la cristallisation de ce 15 produit en présence d'agents tensio-actifs, et ont permis d'obtenir des formes cristallines à très grande surface spécifique atteignant et dépassant 6 000 cm2 au gramme. Ces nouvelles formes ont trouvé leur application dans les explosifs dits au fuel, obtenus par mélangeage avec un combustible liquide, tel que l'essence ou 20 le fuel, et on a ainsi, par leur emploi, obtenu de très bons agents explosifs. Or on vient de faire la découverte que ces nouveaux nitrates à grande surface spécifique pouvaient être utilisés avec profit non seulement dans ces compositions "au fuel", mais encore 25 dans la fabrication de tous les explosifs au nitrate d'ammonium, même ceux qui sont sensibilisés par les sensibilisants classiques. Plus particulièrement, on a découvert que les dynamites (explosifs à la nitroglycérine) voyaient leurs caractéristiques grandement améliorées et quelquefois même complètement transformées par la 30 substitution, totale ou partielle, dans leur formules, du nitrate à grande surface spécifique au nitrate ordinaire. Pour de telles dynamites, on obtient, en effet, une augmentation importante de la vitesse de détonation, une amélioration de la brisance, de la puissance, une moindre proportion de 35 gaz nocifs lors de l'explosion, une meilleure sensibilité à l'amor 69 02644 -2- 2034112 ce, une meilleure transmission de l'explosion de cartouche à cartouche . En outre, par l'emploi de ce nitrate on peut obtenir, sous la forme plastique ou semi-plastique, des explosifs dont la 5 formule est telle qu'avec le nitrate ordinaire, même broyé à très grande finesse, on ne les obtiendrait que sous forme pulvérulente. On a ainsi une meilleure résistance à l'eau, à l'humidité et fréquemment une plus forte densité de chargement. Il convient de rappeler que la caractéristique essentiel-10 . le des cristaux de ce nitrate à grande surface spécifique (GSS) est cette surface spécifique, alors que leur forme physique n'a pas d'importance. Il est bien entendu possible d'employer le nitrate "GSS" en mélange avec le nitrate ordinaire. Cependant, plus sa proportion est grande, et plus est grande sa surface spécifi-15 que, meilleurs sont les résultats obtenus. En particulier pour les explosifs sensibilisés au trini-trotoluène, il n'est plus nécessaire de les triturer sous meule lourde mais, par simple mélange au malaxeur du nitrate et du tri-nitrotoluène, on obtient d'excellents résultats. En rajoutant du 20 glycol, de la glycérine ou de l'huile de DNT, on peut même obtenir ces explosifs sous la forme plastique. Le nitrate d'ammonium "GSS" peut être employé sec ou humide en mélange avec d'autres nitrates alcalins et d'autres adjuvents habituels des explosifs tels que : le chlorure de sôdium, le bicarbonate de sodium, les tartrates ou 25 oxalates alcalins, pour obtenir des qualités anti-grisouteuses. De même on peut également y ajouter du sulfate de baryum, du bi-oxy-de de manganèse ou des produits destinés à améliorer la résistance à l'eau, tels que : le stéarate de calcium, le sodium-carboxy-méthyl-cellulose et analogues. Bien entendu, on peut employer éga-30 lement tous les sensibilisants classiques et, en plus du nitrogly-céro-glycol ou du TNT déjà indiqués, utiliser la penthrite, l'he-xogène, le nitro-amidon ou leurs mélanges. On va maintenant, illustrer par des exemples, divers modes de réalisation de l'invention. 35 Dans ces exemples, les surfaces spécifiques ont été me surées par la méthode de Rigden, c'est-à-dire par la relation en 69 02644 -3- 2034112 tre le débit d'air sous un gradient de pression donné à travers un lit de matériaux pulvérulents comprimés,"le poids spécifique des particules composant le lit. EXEMPLE I 5 Avec une dynamite à haute teneur, de la composition centésimale sui te : - nitroglyceroglycol gélatinisée 63 - cellulose 6 - nitrate d'ammonium 31 » encartouchée en cartouche papier diamètre 30 mm., tir à l'air libre amorcé avec un détonateur n° 8, on obtient les caractéristiques ci-dessous : nitrate ordinaire Aspect plastique 15 Densité 1,45 C S E 14 cms Vitesse de détonation 3200 m/s Pression kg/cm2 40.000 Brisance Hess 15 20 EXEMPLE II nitrate G.S.S. plastique 1,37 20 cms 6000 m/s 120.000 22 Avec une dynamite à moyenne teneur, de la composition centésimale suivante : - nitroglycéroglycol gélatinisé 28 - D.N.T. 9,5 25 - cellulose 1,5 - N03NH4 61 encartouchée et tirée comme dans l'exemple I, on obtient : nitrate ordinaire nitrate G.S.S. Aspect 30 Densité C S E Vitesse de détonation Pression kg/cm2 Brisance 35 EXEMPLE III plastique 1,40 8 cms 2500 m/s 22.000 12 plastique 1,30 20 cms 5200 m/s 90.000 20 Avec une dynamite à basseteneur, de la composition centésimale sui- 69 02644 -4- 2034112 vante : - nitroglycérine gélatinisée - nitrate d'ammonium - glycol 5 - kieselguhr 10,3 81,2 8 0,5 encartouchée et tirée comme dans les exemples ci-dessus, on obtient : Aspect Densité 10 G S E Vitesse de détonation Pression kg/cm2 Brisance Résistance à l'eau 15 EXEMPLE IV nitrate ordinaire pulvérulent 1,20 n'explose pas en 0 30 ne résiste pas nitrate G.S.S. plastique 1,14 6 cms 4500 m/s 55 .000 17 explose après I h. d'immersion Avec une boue explosive de la composition centésimale suivante : - eau 5 - nitrate de soude 20 20 - glycol 12 - aluminium 6 - guar 0,5 - nitrate d'ammonium 55,5 - bichromate I 25 (cette boue n'est pas sensible au détonateur n° 8 mais pendant les essais elle a été amorcée par du nitrate-fuel), les résultats suivants ont été obtenus : nitrate ordinaire Aspect boue décantat. rapide 30 Densité 1,44 Vitesse de détonation n'explose pas 0 limite y 150 EXEMPLE V nitrate G.S.S. boue 1,35 4600 m/s 80 Avec un explosif nitraté sensibilisé à l'aluminium, de la composi-35 tion suivante : - nitrate d'ammonium 77,7 69 02644 -5- 2034112 - glycol - aluminium ordinaire - nitrate de soude 6 6,3 IO en tir à l'air libre, en diamètre 30, en cartouches papier, 5 on obtient les résultats suivants : nitrate ordinaire plastique 1,09 3 cms 4000 m/s Aspect Densité Diamètre limite # 10 C S E Vitesse de détonation EXEMPLE VI nitrate G.S.S. plastique 1,16 > 50 mm. n'explose pas Avec un explosif pulvérulent nitraté, de la composition suivante : - nitrate d'ammonium 7 4 15 - pentolite 26 encartouché et tiré en diamètre 30, dans les mêmes conditions que l'exemple I, on obtient les résultats suivants : nitrate ordinaire Aspect pulvérulent 20 Densité 0,95 Diamètre limite entre 25 et 30 C S E 0 Vitesse de détonation 2600 m/s EXEMPLE VII nitrate G.S.S. pulvérulent 0,90 entre 10 et 18 4 cms 3700 m/s 25 Avec un explosif plastique nitraté avec sensibilisant explosif, de la composition suivante : - nitrate d'ammonium 78 - glycol 9 - pentolite 13 30 encartouché et tiré dans les mêmes conditions que dans l'exemple I, on obtient les résultats suivants : nitrate ordinaire nitrate GSS Aspect pulvérulent plastique Densité 1,06 1,05 35 Diamètre limite > 40 18 Vitesse de détonation n exPl°se pas en 30 5200 m/s 69 02644 -6- 2034112 C S E 2 cms Pression kg/cm2 70.000 On a réuni dans le tableau ci-après les résultats obtenus avec les différentes compositions dont la préparation est indiquée dans ces exemples. On voit ainsi apparaître plus clairement encore les valeurs comparatives obtenues respectivement par le nitrate classique et avec le nitrate GSS. Dans les trois premières compositions le nitrate GSS a une surface spécifique de 1200 cm2/g tandis que dans les quatre dernières le nitrate GSS a une surface spécifique de 2500 cm2/g. (voir page suivante pour le tableau) Compositions nitroglycér gélétinisée D N T Aluminium Cellulose Nitr.ammon. Glycol Guar gum eau Nitr.soude Pentolite Bichromate Kieselguhr dynamite I 63 6 31 w w O (D •P M ■P -pH g e CD ■d H dynamite XI 28 9,5 1,5 61 en w O S +j •H £ s (D ■a H dynamite III 10,3 81,2. 8 0,5 en co O •P rc! n •P ••H c n TJ H nitraté I 74 26 w w o (D •P n3 M •P •P"J C a H nitraté II 78 9 13 en en CD eu ■p n) i-j •P •H c s •o H nitraté III 77,7 10 0,3 en co o n •p -r-i c e ûj H slurry 85.5 12 0,5 5 20 CQ en O n) k ■P •H c e 0 fd H On vo o f\3 o\ 4> 4> i •vl I Caractéristiques Aspect Densité CSE (cm) plast .plast. 1,45 14 Vitesse détona 3200 Pression (kg/fcm2) Brisance Résis.à l'eau ÇS limite 40000 15 1,37 20 6000 I2QOOO 22 axœi.excel. plast t,40 8 2500 22000 12 TB plast. 1,30 20 5.200 90,000 20 TB pulv, 1,20 neg. P.E. ïiauvaas > 40 plast. 1,14 6 4.500 55.000 17 + 4 h. pul\ 0,9E 0 260C .pulv, 0,90 4 3,700 ■julv mauvaise 0 5 1/ né g P.E naw. >40 , plast. 1,05 2 5.200 70.000 + I h. ;3last 1,09 neg. P.E. >50 plast 1,16 3 4.000 + I h boue 1,44 P.E. 150 boue 1,35 4.600 excel. 80 IV) O Ul 4> I—* I-* IV) 69 02644 -8- 2034112 Tous les résultats sont donnés pour encartouchage en diamètre 30 mm cartouches papier, tir à l'air libre avec un détonateur n° 8 aluminium. (P.E. = pas d'explosion) Bien entendu la dynamite III, le nitraté II et le nitraté III quand ils n'explosent pas en 0 30, peuvent exploser en diamètre supérieur. Lorsque la résistance à l'eau est indiquée c'est que 1' explosion a pu se produire totalement pour une cartouche amorcée im mergée dans l'eau après un séjour de I h. par exemple. Le slurry n' est pas sensible au détonateur et a été tiré en diamètre 100 amorcée avec bôoster. 69 02644 -9- 2034112 REVENDICATIONS 1- Compositions explosives formées par mélange d'un sensibilisant et de nitrate d'ammonium, caractérisées en ce que le nitrate d'ammonium a une grande surface spécifique. 2- Compositions selon I caractérisées en ce que le nitra-5 te d'ammonium a une surface spécifique supérieure à 700 çm2/g et de préférence supérieure à I 000 cm2/g. 3- Compositions selon I et 2 caractérisées en ce que le sensibilisant est un explosif tel que de la nitroglycérine, du nitr o- glycol, du TNT, de la penthrite, de l'hexogène, du nitro-amidon 10 ou un de leurs mélanges. 4- Compositions selon I et 2 caractérisées en ce que le sensibilisant est de l'aluminium en poudre. 5- Compositions selon I à 4, caractérisées en ce qu'elles contiennent également un combustible liquide, tel que du glycol, de 15 la glycérine, un carbure d'hydrogène, du mono ou dinitrotoluène ou un de leurs mélanges, 6- Compositions selon I à 4 caractérisées en ce qu'elles contiennent un combustible solide tel que la cellulose, le naphta-lène, ou un métal ou un composé métallique oxydable tel que l'alu- 20 minium, le siliciure de calcium, le ferro-silicium, le ferro-phos-phore ou un de leurs mélanges. 7- Compositions selon I à 6 caractérisées en ce qu'elles contiennent de l'eau jusqu'à environ 20 %.