Brevet FR2055728A1 — publié le 19710430

La présente invention concerne des explosifs. Dans le passé, on a sensibilisé le nitrate d'ammonium par du nitrométhane liquide, mais, en raison de itévaporation et de la séparation, un tel mé lange nta eu qutune très brève durée de conservation. On a pu disposer de nitrométhane sous la forme gélifie, la gélification étant ordinairement obtenue par un mélange de nitrométhane avec de la nitrocellulose ou d'autres agents de gélification, comme décrit dans le brevet des Etats-Tinis d'Ar71ériquen-2954 350.Comme décrit dans le brevet des Etats-Unis dtAmérique nO 3 338 165 on suppose qu'on peut conférer de la stabilité à un explosif à base de nitrométhane gélifié en lui incorporant des perles ou des perles microscopiques de résine, produit décrit dans le brevet nO 3 378 165 précité,et plus spécifiquement décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 7 101 288. Lorsquton utilise du nitromé thane ainsi gélifié avec des perles de résine, on ajoute le nitrate dtammonium en petites quantités comme auxiliaire de l'explosif simplement pour servir d'xidant. On a constaté que le nitrométhane gélifié, en présence de perles de résine, a réellement une brève durée de conservation, une séparation importante se produisant en l'espace de 30 à 50 jours. Lorsqu'une telle séparation se produit, on ne peut plus ordinairement faire détoner l'explosif. En outre, les perles de résine sont couteuses pour un explosif, et ceci a limité l'utilité des explosifs déjà connus à base de nitroalcanes gélifiés. La présente invention réside dans un explosif qui est pratiquement permanent, en ce qu'il ne se produit pratiquement pas de séparation des composants ce qui offre ainsi une durée de conservation à peu près constante qui su étend sur des années. La Demanderesse a découvert, de façon assez inattendue, qu'on peut obtenir à cette stabilité par sensibiLBaMDn de nitrates tel que le nitrate d'ammonium en poudre ou en perles avec des nitroalcanes gélifiés comme le nitrométhane, et que les perles de résine ne sont pas nécessaires pour produire une détonation de grande énergie avec ces composants. Comme le nitrate d'ammonium est peu cofteux comparativement aux perles de résine, l'explosif selon la présente invention est remarquablement bon marché.De plus, on a appris de façon surprenante qu'on peut obtenir une détonation de grande énergie avec du nitrométhane soit liquide, soit gélifié, présent en minorité comparativement au nitrate de la composition, tandis qut antérieurement, ils devaient toujours etre utilisés en quantités à peu près égales.- Comme le nitrate d'ammonium coûte bien moins cher que le nitrométhane gélifié, le coût de l'explosif selon la présente invention est faible, bien qu'on obtienne encore un explo sif grande énergie. La-figure unique du dessin annexé représente un graphique illustrant les niveaux relatifs énergie de la composition selon la présente invention, pour les pourcentages mentionnés des cons tituants. Fondamentalement, l'explosif selon la présente invention est un mélange d'un nitroalcane gélifié et d'un ou de plusieurs nitrates. On mélange ensemble le nitroalcane et le nitrate dans un type connu quelconque de mélangeur, tel qu'un mélangeur à ruban, un broyeur à palettes ou un équipement similaire, de manière à dispers ser à peu près uniformémext le nitroalcane gélifié avec le nitrate pour former un mélange pratiquement permanent qui a une longue du rée de conservation, qui soit économique, qui est sensible au détonateur et qui fournit une grande énergie'lors de la détonation. lie terme "nitroalcane", au sens où on l'utilise ici, désigne le nitrométhane, le nitroéthane, le l-nitropropane, et le 2-nitro propane. Chacun de ces nitroalcanes est gélifié en utilisant un agent de gélification comme la nitrocellulose. Un autre agent de gélification est celui qui est connu industriellement sous le nom de "Gantrez" de la firme Général Aniline and Film Company, et qui est chimiquement un éther méthyl-vinylique. D'autres agents de gélification sont décrits par le brevet des Etats-Unis dtAmérique NO 2 954 350 le brevet nO 2 338 165 sus-mentionné y Sait allusion. Bien que le pourcentage d'agent de gélification puisse varier, le gel doit être suffisamment épais pour qu'il ne puisse s'écouler facilement, mais il ne doit pas être difficile à répartir unifor mément dans le nitrate d'ammonium ou ou autres nitrates utilisés pour préparer l'explosif selon la présente invention. Lorsqu'on utilise de la nitrocellulose pour gélifier le nitrométhane, la nitrocellulose est présente en quantité d'environ 146 à 10% environ en poids, le complément étant le nitrométhane. On peut utili ser les semes proportions relatives avec d'autres nitroalcanes. Les résultats indiqués sur le graphique du dessin annexé, ont été obtenus pour un nitroalcane gélifié consistant en un mélan ge de 4% de nitrocellulose et de 96% de nitrométhane. Be mélange explosif selon la présente invention est également préparée avec un nitroalcane gélifié la composition duquel le nitroalcane est le nitrométhane en mélange avec environ 2% en poids de nitrocellulose, et on effectue un autre essai dans lequel la nitrocellulose est présente en quantité d'environ 8% en poids tandis que le nitrométhane est présent à raison environ 92% en poids.Il est préférable que le nitrométhane ou autre nitroalcane soit gélifié, en utilisant environ 20 en poids de nitrocellulose bien que, comme on l'a mentionné ci-dessus, le pourcentage exact et l'agent de gélification particulier puissent atre modifiés par le spécialiste, pour obtenir un nitroalcane gélifié de consistance correcte pour un mélange intime avec le nitrate d'ammonium ou autres nitrates formant l'explosif selon la présente invention. Bien qu'on préfère le nitrate d'ammonium dans l'explosif selon la présente invention, on peut utiliser soit le nitrate de sodium, soit le nitrate de lithium à la place du nitrate d'ammonium, ou un mélange de deux ou de plusieurs de ces nitrates. Normalement, le fabricant fournit les nitrates en perles dont le diamètre est généralement d'environ 1,59 mm ou 3,175 min. La Demanderesse a découvert que le nitrate d'ainmonium et les autres nitrates sont efficaces comme explosifs de grande énergie lorsqu'ils ont ces diamètres de perles, mais lorsque le ou les nitrates sont transformés en poudre, normalement en particules d'environ 500 microns l'explosif détone plus faoilement et produit lors de la détonation un plus haut niveau d'énergie. lie terme de "poudre" est utilisé ici pour désigner mi nitrate divisé ou pulvérisé relativement finement dans l'explosif selon la présente invention, de façon à le distinguer de la forme en perles. Il convient aussi de noter que les nitrates indiqués sont les seuls connus comme utilisables de façon pratique dans l'explosif selon la présente invention mais il est bien entendu que leurs équivalents doivent être inclus dans le cadre de la présente invention. lie graphique du dessin annexé, a.-été établi en conduisant une série d'essais avec des pourcentages différents de nitrométhane gélifié et de nitrate d'ammonium. Ainsi, la rangée supérieure des nombres au-dessus de "composition du mélange" sur le dessin concerne les pourcentages en poids de nitrométhane gélifié, tandis que la série inférieure de chiffres concerne les pourcentages en poids de nitrate d'ammoniumx Sur la partie gauche du graphique, le facteur de puissance est indiqué par des chiffres de 1 à 8. Ce facteur de puissance est simplement une échelle de comparaison, le chiffre 4 étant choisi pour désigner le niveau d'énergie pour de la dynamite ayant une force de 60%, qui est reconnue comme étant un explosif de grande énergie. Les essais sont effectués sur des échantillons correspondant à chaque point du graphique, en partant d'un échantillon contenant 95% de nitrométhane gélifié et 5% de nitrate d'ammonium et en terminant à l'extrémité opposée du graphique par un échantillon contenant 5% de nitrométhane gélifié et 95% de nitrate d'ammonium. Chacun des échantillons d'essai consiste en un poids de 50 gr du mélange contenu dans une coupelle en papier ou en matière plastique de 5 cm de diamètre. On conduit les essais dans des conditions variables, y compris leur explosion derrière des bou cliers protecteurs, à ltair libre et sous l'eau. Les résultats sont essentiellement les mêmes chacune de ces conditions et le niveau d'énergie est tel qu'indiqué par le graphique du dessin annexé.Le nitrate d'ammonium est présent en perles dans une série d'essais, sous la forme de poudre d'environ 500 microns dans une autre série d'essais, le nitrate d'ammonium étant compris entre 5% et 95%. lies résultats pour chacun de ces échantillons d'essai sont indiqués sur le graphique du dessin annexé. lie résultat surprenant obtenu ressort du graphique sur lequel on peut voir qu'on obtient un niveau énergie relativement haut lorsque le mélange de base de nitroalcane et d'un ou plusieurs nitrates est compris dans une gamme de mélange d'environ 10 à 30% de nitroalcane et d'environ 90 à 70% de nitrate d t ammonium ou d'un autre nitrate, ces pourcentages étant donnés en poids. énergie obtenue est comparable à des pourcentages bien plus forts du nitroalcane et elle est encore plus grande que lorsque la composi tion de base comprend environ 40% de nitroalcane et 60% de nitrate d'ammonium.Il est encore plus surprenant de constater que lorsque le mélange de base de l'explosif selon la prés-ente invention comporte 20% de nitroalcane en poids, et 80 en poids de nitrate, le niveau d'énergie de explosif est encore plus haut que lorsque les constituants sont mélangés en parties égales, le graphique faisant ressortir cette différence. En raison du prix- relativement faible du nitrate dtammonium comparé à celui des nitroalcanes, ce résultat est très important puisque l'explosif ainsi offert est un explosif de haut niveau d'énergie et de prix très faible. Lorsque le nitroalcane est du type gélifié, la durée de conserva tion de eet-explosif est pratiquement illimitée. Même lorsqu'on utilise le nitroalcane liquide au lieu du nitroalc-ane gélifié on obtient les mêmes résultats que ceux reflétés par le dessin, mais les avantages d'une durée de conservation illimitée ne sont pas obtenus. On a essayé diverses combinaisons de nitrates et de nitroalcane et il en est résulté la même courbe que celle présentée sur le dessin annexé, bien que le niveau d'énergie de la courbe soit abaissé avec des nitrates autres que le nitrate d'ammonium. Ainsi, la courbe reflète les niveaux d'énergie obtenus en utilisant du nitrate d'ammonium comme nitrate et le nitrométhane comme nitroalcane, mais on obtient la mme courbe et les mêmes résultats que sur le graphique, en utilisant les autres nitroalcanes-et les autres nitrates, à cela près que le niveau d'énergie est affaibli dans une certaine mesure qui dépend des composants particuliers. Par exemple, en utilisant du nitrate de sodium à la place du nitrate d'ammonium, ou en utilisant du nitrate de lithium à la place du nitrate dtammonium, on obtient la même courbe mais à un niveau plus bas en chaque point, la courbe du nitrate de lithium étant ;zlus basse que celle du nitrate de sodium. On a également essayé diverses combinaisons des nitrates de la meme façon que ci-dessus décrit. Par exemple, on a préparé des échantillons de diverses proportions en partant de pourcentages égaux de nitrate d'ammoniun et de nitrate de sodium et en faisant varier chaque échantillon de 10% jusqu'à 100% de nitrate de sodium et jusqu a 100% de nitrate d' ammonium, le complément étant dans chaque cas l'autre nitrate.Chacun de ces échantillons a été essayé en mélange avec du nitrométhane et d'autres alcanes, aux divers pourcentages indiqués sur le graphique, et il en est résulté la meme courbe, avec cependant un niveau plus bas d'énergie. sans un autre essai, on ajoute les perles ou micro-perles de résine indiquées dans le brevet des Etats-Unis C1'Amérique nb 3 338 165 précité, au mélange de base de nitrométhane gélifié et de nitrate d'ammonium, mais sans obtenir d'amélioration de lténer- gie d'explosion-, et les résultats de ces essais sur les explosifs, pour les divers pourcentages d'échantillons indiqués sur le graphique du dessin annexé, donnent la même courbe que celle du dessin. A titre d'exemple typique, on ajoute les perles microseoXiques dans une gamme de pourcentages de 2 à 6% par intervalles de 1% e-t on n'obtient aucune augmentation de l'énergie d'explosion, pas plus qu'il n'y a de modification de la courbe représentée sur le dessin. L'explosif selon la présente invention peut revêtir diverses formes telles qu'une charge de configuration donnée, un propulseur comprimé, des pastilles, des bâtonnets ou des charges en récipients. On prépare les pastilles de la façon classique au moyen de matrices à pression et ces pastilles peuvent être utilisées dans des bombes ou recevoir des applications similaires. On peut faire détoner l'explosif selon la présente invention, sous la forme de baronnets, avec un détonateur classique qu'on insère dans un orifice formé au préalable dans l'explosif. De même, lorsque l'explosif selon la présente invention est contenu dans un récipient, onlpeut utiliser un cordon détonant pour le faire exploser, par exemple dans les travaux de mines. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. Légende des Dessins FiRure Repère Figure unique A Facteur de puissance " B Composition du mélange R E V E N*D I C A T I O N S 1) Explosif contenant un nitrate et un nitroalcane gélifié, caractérisé en ce que le nitrate est dispersé à peu près uniformément dans ie nitroalcane gélifié pour former un mélange pratiquement permanent présentant de longue durée de conservation. 2) Explosif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nitrate est le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de lithium ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces nitrates0 3) Explosif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le nitroalcane gélifié est choisi entre le nitrométhane, le nitroéthane, le 1-nitropropane, le 2-nitropropane ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces nitroalcanes et contient un agent de gélification pour nitroalcane0 4) Explosif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le nitroalcane gélifié est choisi entre un alcyne tel que le nitrométhane, le nitroéthane, le 1-nitropropane, le 2-nitropropane ou un mélange de deux ou de plusieurs de ces nitroalcanes et contient la nitrocellulose mélangée au nitroalcane pour le gélifier. 5) Explose selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le nitrate est le nitrite d'ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de lithium ou un mélange de deux ou plusieurs de ces nitrates, que le nitroalcane gélifié comprend un nitroalcane tel que le nitrométhane, le nitroéthane, le 1-nitropropane, le 2-nitropropane ou un mélange de deux ou plusieurs de ces nitroalcanes additionné d'un agent de gélification'. 6) Explosif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nitrate est une poudre en particules de grosseur environ égale ou inférieure à 500 microns0 7) Explosif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nitrate est présent en quantité d'environ 70 à 90 % en poids et mue le nitroalene gélifié est présent en quantité d'environ 10 à 30 % en poids. 8) Explosif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nitrate et le nitrate d'ammonium et que le nitroalcane gélifié est du nitrométhane gélifié par de la nitrocellulose0 9) Mélange de base destiné à un explosif auquel d'autres constituants peuvent être ajoutés, caractérisé en ce qu'il contient un nitroalcane en quantité d'environ 10 à 30 % en poids et un nitrate en quantité d'environ 90 à 70 % en poids0 10) Mélange de base selon la revendication 9, caractérisé en ce que le nitrate est le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de lithium ou des mélanges de deux ou plusieurs de ces ni traites9 11) Mélànge de base selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le nitroalcane est le nitrométhane, le nitroéthane, le 1-nitropropane, le 2-nitropropane, ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces nitroalcanes. 12) Mélange de base selon l'une des revendications 9, 10 et 11, caractérisé en ce que le nitrate est le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de lithium, ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces nitrates et que le nitroalcane est le nitrométhane, le nitroéthane, le 1-nitropropane, le 2-nitropropane ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces nitroalcanes. 13) Mélange de base selon l'une des revendications 9, 10, 11 et 12, caractérisé en ce qu'il contient des particules d'aluminium0 14) Mélange de base selon les revendications 9, 10, 11, 12 caracté- risé en ce qu'il contient des particules de magnésiums 15) Explosif non-aqueux sensible au détonateur caractérisé en ce qu'il contient un nitrométhane gélifié en quantité d'environ 10 à 30 % en poids, un nitrate en quantité d'environ 90 à 70 % en poids, ce nitrate étant le nitrate d'ammonium, le~nitrate de sodium, le nitrate de lithium -ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces nitrites, et le nitrométhane étant essentiellement le seul nitroalcane présent dans l'explosif',,' 16) Explosif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la grosseur des particules du nitrate est'd'environ 500 microns à environ 3,175 must'