DD144166A5

DD144166A5 - Kontinuierliche herstellung von explosivstoffgemischen

Info

Publication number: DD144166A5
Application number: DD79213436A
Authority: DD
Inventors: Emil-Richard Erbach; Max Kluensch; Gerhard Lindner; Paul Lingens
Original assignee: Dynamit Nobel Ag
Priority date: 1978-06-10
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1980-10-01
Also published as: US4275967A; RO78648A; FR2428015A1; IT7949356A0; PL215975A1; PL116423B1; DE2825567B1; BE876862A; ZA792836B; IT1162326B; GB2026463A; GB2026463B; SE7904971L; CS212322B2; NO791923L; ES481420A1

Description

-1- 2 1 3436

Kontinuierliche Herstellung von Explosivstoffgemischen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffmischungen in Doppelschneckenmischern. Das Verfahren ermöglicht es, die dosierten Feststoff- und Flussigkeitskomponenten in wählbar aufeinanderfolgenden Förder- und Mischzonen des Mischers mit unterschiedlicher Misch- bzw. Knetintensität und Temperatur untereinander homogen zu vermischen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bis zum heutigen Zeitpunkt ist es in der Sprengstoffindustrie vorwiegend üblich, zu mischende oder zu knetende Bestandteile in chargenweise arbeitenden Anlagen zu einer möglichst homogenen Substanz zu verarbeiten. Diese Anlagen bilden verhältnismäßig große Einheiten mit Ansätzen von ca. 200 bis 700 kg/Charge.

Die Vermischung und Knetung in den eigentlichen Misch- und Knetapparaten geschieht mittels mechanischer Glieder, die ausschließlich auf dem Mischflügel-» oder Bandsohnekkenprinzip arbeiten. Abgesehen von den schweren Auswirkungen bei Unfällen, die auf die großen Ansatzmengen zurückzuführen sind, haben diese Misch- und Knetapparate einen entscheidenden Nachteil. Die erwähnten Konstruktionsprinzipien haben immer eine für einen bestimmten Zweck vorher festgelegte Geometrie der mechanischen Glieder zur Folge, die sich nicht mehr verändern läßt. Dies bedeutet, daß für verschiedene Sprengstoffe auch verschiedene Misch- und Knetapparate eingesetzt werden müssen.

2 13436 - 2 - ' Berlin,d.18.10.1979

55 130 13

Weiterhin bereitet es Schwierigkeiten, in Chargenapparaten eine Mischung hoher Homogenität zu erzeugen. Es besteht deshalb in der Praxis die Gefahr, daß Kesterbildungen von nicht gemischten Komponenten auftreten.

Es sind deshalb auch schon Herstellungsverfahren oder Apparaturen zur kontinuierlichen Herstellung für Sprengstoffmischungen mit Schneckenmischern beschrieben worden (vgl. US-PS 39 97 147, DE-OS 25 10 022 und DS-OS 25 15 492).

Diese bekannten Verfahren haben insofern Gemeinsamkeiten, daß sie den eigentlichen Misch- und Knetprozeß in einem Doppel-Schneckenmischer durchführen, der lediglich nach dem Paddelschneckenmischerprinzip arbeitet. Paddelschnekkenmischer in Doppelschneckenanordnung bestehen entweder aus einem durchgehenden Schneckenband oder schneckenförmig angeordneten Paddeln.

Diese Ausführungsarten von Schneckenmischern haben entscheidende Nachfeile. Das Verweilzeitspektrum (Verweilzeitverhalten) der Maschinentypen ist sehr schmal und läßt sich nur durch Änderung der Drehzahl beeinflussen. Diese darf jedoch aus Sicherheitsgründen nicht zu hoch gewählt werden. Eine Änderung der Verweilzeit ist daher durch einfache Maßnahmen nicht möglich. Der Einbau von sogenannten Staukörpern oder die Verwendung von progressiv geschnittenen Schnecken verbessert den Mischeffekt nur geringfügig. Auf der relativ kurzen Durchlaufstrecke ist es schwierig, eine Mischung hoher Homogenität herzustellen, besonders wenn für bestimmte Sprengstoffmischungen eine Gelatinierung und Vernetzung erwünscht ist.

Die zu verarbeitenden Komponenten erfahren also über die ganze Maschinenlänge stets eine annähernd gleichbleibende Belastung aufgrund der nahezu konstanten Schergefälle und somit der wenig veränderbaren Scherkräfte. .Wenn diese Scherkräfte zusätzlich noch sehr groß sind, um mit verhältnismäßig kurzen Maschinenlängen einen ausreichenden Mischeffekt zu erreichen, dann steigt das Sicherheitsrisiko in ungewünschtem Maß urd es können bereits gebildete Gel-Strukturen in der Mischung wieder zerrissen werden.

Das bereits erwähnte kurze Verweilzeitspektrum üblicher Schneckenmischer hat weiterhin den Nachteil, daß Dosierungsschwankungen einzelner Komponenten nur geringfügig ausgeglichen werden können, wodurch Inhomogenitäten entstehen können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffgemischen in Schneckenmischern den Mischprozeß so führen zu können, daß er für Explosivstoffgemische unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden kann und Gemische einer hohen Homogenität erhalten werden. Weiterhin muß selbstverständlich der Prozeß so geführt werden können, daß das Sicherheitsrisiko möglichst gering ist. Diese Aufgabe wird dadurci gelöst, daß die dosierten Komponenten kontinuierlich in

Berlin,d.18.10.1979 130 13

einem Schneckenmischer, der wählbar aufeinanderfolgende Förder- und Knetzonen unterschiedlich einstellbarer Misch- bzw. Knetintensität und Temperatur hat, miteinander homogen vermischt werden.

Das neue Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoffgemischen ist also dadurch gekennzeichnet, daß dosierte Mengen der Komponenten des Explosivstoffgemisches über Einfüllöffnungen in die unterhalb der Einfüllöffnungen mit Schneckenelementen versehenen Einzugszonen eingebracht und von dort über Knetzonen, die von Förderzonen mit Schneckenelementen unterbrochen sind, zum Austragungsende weiterbefördert werden, wobei Förder- und Knetzonen in der Reihenfolge und Konfiguration wählbar einstellbar sind, und weiterhin so eingestellt sind, daß in diesen Zonen ein Schergefälle zwischen 20/sec und 1000/sec vorliegt und der maximale Druck im Massestrom 100 bar nicht überschreitet.

Der kontinuierlich arbeitende Schneckenmischer besteht aus zwei oder mehreren Gehäusesegmenten, die im Inneren die jeweiligen Förder- und Knetzonen enthalten. Sie sind stets mit dem folgenden Gehäuse durch Flansche verbunden.

Das wichtigste Merkmal des vorliegenden Misch- und Knetprozesses ist, abweichend von den bisher in der Sprengstoffherstellung verwendeten Mischschnecken gleichbleibender oder progressiver Steigung, die aufeinanderfolgende Anwendung von Schnecken- und Knetelementen verschiedener Steigung, Länge und Anzahl mit wählbarer Konfiguration

~³~ Berlinlfd.1B.10.19V

55 130 13

nach einem Baukastenprinzip, Es ist zweckmäßig, in der Einzugszone der Stoffkomponenten Förderschneckenelemente mit nur geringer Knetwirkung anzuordnen, die die Komponenten einer Knetzone zuführen. Wenn der Schneckenmischer mehrere hintereinanderliegende Einfüllöffnungen enthält, können auf diese Weise mehrere solcher Einaugszonen mit darauffolgender Knetzone angeordnet sein· Die Knetzone nach der letzten Einfüllzone ist in vorteilhafter Weise durch eine oder mehrere Förderzonen mit Förderschneckenelementen unterbrochen·

Diese Anordnung ermöglicht es, daß das zu mischende und zu knetende Material keinen Bückstau erleidet und kontinuierlich in Richtung des Austragungsendes der Maschine befördert wird.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform drehen sich in den Förder- und Knetzonen gleichsinnig zwei paralle nebeneinanderliegende Schneckenwellen in im Innern achtförmig ausgearbeiteten Gehäusesegmenten. Eine gegensinnige Drehung ist jedoch auch bei entsprechender Formgebung" der Knet- und Förderelemente möglich.

Diese Schneckenwellen haben Keilnuten, auf die die einzelnen, mit entsprechenden Federn versehenen Schnecken- und Knetelemente aufgesteckt werden, wodurch diese gleichzeitig gegen Verdrehung gesichert sind. Die Elemente werden durch Verschraubungen in der vorderen Stirnfläche der Schneckenwelle axial vorgespannt, so daß zwischen den einzelnen

13 4 3 6 - 6 - Berlin,d.18.10.1f79

55 130 13

Elementen keine meßbaren Spalten entstehen. Die Schnekken- und Knetelemente streifen sich gegenseitig und das Gehäuse längs einer Raumkurve mit engem, jedoch -wählbarem Spiel ab, wodurch weitgehend eine Selbstreinigung erreicht wird und !oträume vermieden werden.

Sowohl die Schneckenelemente als auch die Knetelemente lassen sich variieren. Die einzelnen, auf die Wellen aufsteckbaren Schneckenelemente lassen sich z.B. hinsichtlich Steigung, Steigungsrichtung und Länge variieren, während die Knetscheibenelemente hinsichtlich ihres Versatzes und ihrer Länge entsprechend dem zu mischenden Gut variiert werden können.

Die Sprengstoffkomponenten werden zwangsläufig entlang der Gehäusewandung in einer achtförmigen Bahn bewegt. Hierbei haben die jeweils zwischen den Knetelementen sitzenden Schneckenelemente vorwiegend eine Förderaufgabe, indem sie den Stoff der folgenden Knetzone zuführen. Die Knetelemente können als Einzelelemente oder in Blockform eingebaut werden. Die bevorzugte Form ist die Blockform.

Ausführun^sbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1s zeigt einen Knetblock in Aufsicht* bestehend aus sechs an sich bekannten Knetscheibenelementen E mit Liriksversatz V und der Länge 1. Das Spiegelbild hierzu ergibt einen Knetblock mit Rechtsversatz. Knetblöcke mit Rechtsversatz haben eine

13436 " ^Ί ~ tferiin,d.iö.10.1979

55 130 13

schonendere Knetwirkung als solche mit Linksversatz, die den Stoff wesentlich intensiver kneten, dazu noch einen Rückstaueffekt haben, wodurch die Verweilzeit des Stoffes in der Maschine beeinflußt werden kann.

3fig. 2: zeigt ein !Förderschneckenelement bestimmter Steigung S, Steigungswinkel o£ und Länge 1. Diese drei geometrischen Größen sind variabel.

Aufgrund der Möglichkeit der Variierbarkeit der räumlichen Anordnung der Elemente, ihrer Anzahl, der Steigungsrichtung und dem Versatzwinkel kann die gewünschte Knetintensität sowie die Verweildauer des Stoffes in der Maschine innerhalb gewisser Grenzen genau eingestellt werden. Die mittleren Verweilzeiten lassen sich, je nach Explosivstofftyp, Schneckenkonfiguration, Drehzahl und Maschinengröße zwischen 20 und 600 see variieren. Da weiterhin durch Drehzahlregelung des Antriebes die Umfangsgeschwindigkeit beeinflußbar ist, ergibt sich die Möglichkeit, im Zusammenhang mit dem wählbaren Spalt zwischen Schnecken- bzw, Knetelement und der inneren Gehäusewand, das auftretende Schergefälle zu ermitteln. Dieses soll erfindungsgemäß zwischen 20/sec und 1500/sec, vorzugsweise zwischen 100/sec und 800/sec liegen.

Innerhalb der genannten Bereiche für Schergefälle und Druck läßt sich durch die Variation der Schnecken- und Knetelement-Kenndaten das Verfahren somit jedem einzelnen Fall anpassen und es ist weiterhin aufgrund seiner vorherberechenbaren Festlegung auch so weit wie möglich sicher gemacht.

2 1 34 ° 4 - ⁸ - Berlin,d.18.10.1979

⁰⁰ 55 130 13

Die auftretenden Drücke, im Massestrom gemessen, und zwar im Bereich der intensivsten Beanspruchung, sollen 100 bar nicht übersteigen. Als besonders vorteilhaft erweist sich erfindungsgemäß der Druckbereich zwischen 1 und 25 bar.

Bei der Herstellung von Explosivstoffgemischen unter Verwendung von flüssigen Salpetersäureestern in Mischurd Knetmaschinen jeder Art ist zu vermeiden, daß diese in die Spalten zwischen Elementen und Gehäuse eindringen können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Schnecken- und Knetelemente nach Ermittlung der für die jeweilige Sprengstoffmischung günstigsten Konfi~ guration untereinander verklebt werden, so daß Spaltfreiheit besteht. Das gleiche geschieht mit den einzelnen Gehäusesegmenten. Hierbei ist darauf zu achten, daß der verwendete Kleber sprengstoffverträglich und in den flüssigen Komponenten der Sprengstoffmischung unlöslich ist.

Die einzelnen Förder- und Knetzonen sind vorzugsweise jeweils durch einzelne Gehäuse umgeben, wobei ein Gehäuse auch über mehrere Zonen sich ausstrecken oder nur Teilbereiche einzelner Zonen umfassen kann.

Diese Segmentgehäuse können weiterhin mit einem Doppelmantel umgeben sein, so daß jedes Gehäuse einzeln gekühlt oder beheizt werden kann. In dieser wählbaren und damit auf der ganzen Maschinenlänge unterschiedlichen Temperaturführung liegt erfindungsgemäß ein weiterer großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Schneckenmischern zur Herstellung von Explosivstoffgemischen. Hierdurch wird es

2i Λζ-j/ -9- Berlin,d.18.10.197"

¹ ^040b 55 130 13

im Zusammenhang mit dem Misch- und Knetsystem in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht, z.B. Feststoffe in einer Flüssigkeit zu lösen oder auch ein Gel herzustellen,

Die Gehäusesegmente haben zwischen den Flanschen öffnungen, auf denen Dosiervorrichtungen angeordnet werden können. Diese Variationsmöglichkeit hat den Vorzug, daß die Komponenten exakt an den Stellen dem Misch- und Knetprozeß zugeführt werden, wo es je nach Sprengstoff mischung am sinnvollsten ist. So wird z.B. vermieden, daß Komponenten unnütz den ganzen Mischer durchlaufen müssen und hierbei unerwünschten mechanischen oder thermischen Belastungen ausgesetzt werden.

In den einzelnen Gehäusen können weiterhin Gewindebohrungen, z.B. in den Flanschen, zum Einschrauben von Meßfühlern für Temperaturen und Drücke angebracht werden. Die von diesen Geräten erhaltenen Meßwerte können fernübertragen werden zu dem Leitstand der Anlage und sind dort digital oder analog ablesbar oder können durch Linienoder Punktschreiber festgehalten werden. Di'e einzuhaltenden Arbeitswerte können durch Grenzwerte abgesichert werden, so daß bei Erreichung dieser Grenzwerte akustische oder optische Signale ausgelöst werden und die gesamte Anlage abgeschaltet wird.

Die Gewindebohrungen können gleichfalls dazu benutzt werden, Rohrleitungsverschraubungen anzuschließen. Hierdurch ist es möglich, in jedes wählbare Gehäuse und damit gezielt genau in die erforderliche Misch- und Knetzone Luft oder Inertgas einzublasen, wodurch z.B. die Dichte einer Sprengstoffmischung beeinflußt werden kann. Die Luft bzw.

4 O A ¹X A - 1° - Berlin,ά. 18.10.1979 ' ^{3 4 J} ° 55 I₃O 13

das Inertgas wird hierzu entweder einer stationären Versorgungseinheit oder einem Hetz entnommen und kann in üblicher Weise durch Druckminderventile mit Feineinstellung auf den erforderlichen Einblasdruck eingestellt werden. Ein weiterer Gewinn in sicherheitstechnischer Hinsicht ergibt sich erfindungsgemäß durch die verschiedenen Werkstoffpaarungen. So können beispielsweise Gehäuse aus nichtrostendem Stahl und Elemente aus Spezialbronzen hergestellt werden. Gleichfalls mit Erfolg wurden Förder- und Knetelemente aus Kunststoffen, wie z.B. Polyamiden mit und ohne Glasfaserverstärkung, eingesetzt. Die Herstellung der Gehäusesegmente aus Kunststoffen, gleichfalls mit oder ohne GlasfaserverStärkung, ist erfindungsgemäß möglich, soweit die benötigten Temperaturen nicht in die Nähe des Erweichungspunktes des Kunststoffes kommen.

Die Dosierung der verschiedenen Feststoffkomponenten erfolgt mit kontinuierlich arbeitenden Wägesystemen, wie beispielsweise elektronisch geregelten Bandwaagen oder Differentialwaagen bekannter Bauart, Das Verfahren gestattet es, sowohl die Einzelkomponenten über einzelne Dosierungen dem Mischprozeß zuzuführen, als auch Vormischungen aus' verschiedenen Komponenten herzustellen und diese dann zu dosieren. Welcher Dosierungsart der Vorzug gegeben wird, ist von der Art der Komponenten und der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens abhängig. Die Dosierung der Flüssigkeitskomponenten, soweit sie relativ ungefährlich sind, geschieht mittels Dosierpumpen, die beispielsweise nach dem Kolbenprinzip, dem Drehschieberkolbenprinzip oder als Membranpumpe arbeiten.

13436 - 11 - Berlin,d.18.10.1979

55 130 13 '

Gefährliche Flüssigkeiten, wie z.B. Salpetersäureester, werden vorzugsweise nach dem Prinzip der Hiveaustandregelung mit Überlauf dosiert.

Die Dosieraggregate für Flüssigkeiten und Feststoffe können untereinander elektrisch verriegelt sein. Die elektrische Verriegelung ist so ausgelegt, daß bei Automatikbetrieb die Dosiergeräte nur arbeiten können, wenn die Mischuna Knetmaschine läuft. Bei Eintritt einer Störung an dieser Maschine bzw. einem der Dosiergeräte schaltet die Gesamtanlage automatisch ab. Damit ist ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleistet. Das Dosierprogramm kann so aufgebaut sein, daß ein Dosiergerät die Leitfunktion übernimmt. Das bedeutet, daß sich bei Abweichung des Istwertes vom eingestellten Sollwert dieses Gerätes alle anderen Dosiergeräte in Eelation zu dieser Abweichung gleichfalls verändern. Hierdurch wird erreicht, daß die Sprengstoffmischung in ihrer Zusammensetzung im Rahmen der technisch erreichbaren Dosiergenauigkeit immer konstant bleibt. Die Eeihenfolge der Aufgabe sowie die zeitlichen Abstände in der Anlaufphase sind programmiert und werden In diesem Fall von einem Rechner überwacht. Eine gleichfalls vorhandene Handsteuerung ermöglicht das Fahren der Anlage von Hand und damit das Ausprobieren einer Sprengstoffmischung oder die Beobachtung des Einflusses bei Änderung einzelner Parameter.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, die aus dem Schneckenmischer austretende Explosivstoff mischung direkt zu patronieren, indem die Maschine mit einer synchron laufenden Patroniervorrichtung gekuppelt wird. Die Patronierung kann erfolgen, indem der Explosiv-

- 12 - Berlin,a.18.10.1979

5513013

stoff z.B. entweder in Papierhüllen oder in Endlosschläuchen abgefüllt wird, die anschließend durch Klippen oder Abbinden zu Patronen gewünschter Länge verarbeitet werden.

Die Art der Patroniervorrichtung ist nicht Gegenstand der Erfindung. Verwendet werden können alle dem Fachmann geläufigen Konstruktionen.

Die Patronierung kann auch erst zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommen werden, wenn es sinnvoll erscheint, den Explosivstoff durch Stehenlassen "nachziehen" zu lassen, d.h. zu warten, bis evtl. eine weitere Vernetzung eintritt. In diesem Fall wird die Explosivstoffmischung in Behälter abgefüllt, die später in die Patroniervorrichtung entleert werden. Die Sprengstoffmischung kann jedoch auch nach dem Austritt aus der Misch- und Knetmaschine in Containeroder Kunststoffsäcke abgefüllt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet bei der Herstellung verschiedener Explosivstoffmischungen aus festen und während des Mischens flüssigen Komponenten Anwendung. Das Verfahren ermöglicht daneben in vorteilhafter Weise Lösevorgänge, Gelatinier- oder Quellprozesse sowie chemische Vernetzungen in den für das Vermischen vorgesehenen Stoffdurchgang mit einzubeziehen.

Explosivstoff mischungen, für deren Herstellung das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, können z.B. sein?

- 13 - Berlin,d.18.10.1979

1. Pulverförmige Sprengstoffe, d.h. Mischungen aus kristallinen Sauerstoffträgern und gegebenenfalls festen oder flüssigen Explosivstoffen mit brennbaren Komponenten sowie anderen Zusätzen, die z.B. die Wasserfestigkeit verbessern, oder das Zusammenbacken bei Lagerung verhindern oder die Schlagwettersicherheit erhöhen;

2· Gelatinöse Sprengstoffe auf der Basis einer Gelatine aus flüssigen, explosiven Salpetersäureestern und Nitrocellulose, gegebenenfalls auch mit aromatischen Nitroverbindungen, gemischt mit kristallinen Sauerstoffträgern, festen oder flüssigen, brennbaren Komponenten sowie anderen Zusätzen, die z.B. eine kennzeichnende Färbung ergeben oder die Schlagwettersicherheit erhöhen;

3· Plastische Sprengstoffe wie Mischungen aus festen, hochbrisanten Sprengstoffen, z.B. Hexogen, Pentaerythrittetranitrat, mit einem Bindemittel;

4. Sprengschlamm^, auch Slurries genannt, d.h. schlämmtörmige Mischungen aus einer flüssigen Phase - meist hochkonzentrierte wäßrige Lösungen von Ammoniumnitrat und anderen Alkali- oder Erdalkalinitraten, die mit Quellmitteln angedickt sind - mit weiteren, säuerstoffabgebenden Salzen, mit brennbaren Komponenten, wie ζ·Β. Al-Pulver, Holzmehl, gegebenenfalls auch Explosivstoffen, wie Trinitrotoluol, Pentaerythrittetranitrat, Hexogen, sowie evtl. weiteren Zuschlägen zur Beeinflussung der Dichte oder der Verbesserung der Schlagwettersicherheit«,

2 13436 -14- Berlin,d.18.10.1979

55 130 13

Die genannte Aufzählung stellt keine Abgrenzung dar.

Bei vielen Slurry-Sprengstoffen steht die Detonationsfähigkeit in engem Zusammenhang mit der Anwesenheit von inkorporierten Luftbläschen. Eine hinreichende Sensibilität ist dabei dann gegeben, wenn die Dichte der Mischung duTGh eingearbeitete Luftblasen auf etwa 1,0 bis 1,4 g/cm, vorzugsweise 1,1 bis 1,3 g/cnr vermindert ist. Im erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine derartige Einarbeitung von Luft und die davon abhängige Dichteminderung vorteilhaft durch die Einstellung eines geeigneten Füllgraaes mittels Abstimmung von Schneckendrehzahl und Dosiermenge durchführen. Eine weitere Möglichkeit ist durch Zuführen von Druckluft an geeigneter Stelle der Mischung gegeben.

Beispiel 1

Herstellung eines schlammförmigen Wettersprengstoffes (V/etter-Slurry) (siehe hierzu Fig. 3)

Es wurden angesetzt:

Vormischung 1* 1?60 g Ammoniumnitrat (flüssige Phase) 442? g Methylammoniumnitrat

1173 g Harnstoff

533 g Hatriumperchlorat

533 g Wasser

Vormischung 2^f I333 g Natriumchlorid

133 S Hydroxipropylguar (Quellmittel)

2 1 34 3 6 '- 15 - Berlin,d.18.10.197

55 130 13

Vormischung 3¹ 12981 g Ammoniumnitrat

2667 g Natriumchlorid

267 g Natriumperchlorat

533 g Kaliumnitrat

267 S Kieselsäure

Vemetzer 5 g Kaliumdichromat

53 g Wasser

Im Kührwerkbehälter 1 wurde die Vormischung 1¹ (flüssige Phase) obiger Zusammensetzung hergestellt und homogenisiert, wobei die Temperatur auf 70 ⁰C gehalten wurde. Diese heiße flüssige Phase wurde durch die Dosierpumpe 1.i in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eingespeist. Die Dosierpumpe war so eingestellt,' daß pro Minute 422 g des Gemisches dem Mischer zugeführt wurden.

Die Komponenten der Vormischung 2* wurden im Chargenmischer 2 vorgemischt, welcher in dem Vorratsbehälter 2.1 entleert. Aus diesem wurde die Vormischung durch die Bandwaage 2.2 kontinuierlich abgezogen und ebenfalls in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eindosiert. Die Bandwaage war so eingestellt, daß pro Minute 73 g zudosiert wurden.

Die Gehäuse G1 bis GA- des Doppelschneckenmischers 7 waren mit; Heißwasser aus dem Heißwasserbereiter 6 auf 70 ⁰G aufgeheizt.

_Λ . . _ο μ * S - 16 - Berlin,d.18.10.1979 2. 1 3 4 3 O 55 130 13

Die beiden Vormischungen 1^f und 2· durchliefen die beheizten Förder- und Knetzonen, wie in Fig. 4 dargestellt. Bei diesem Durchgang erfolgte die Gelatinierung der flüssigen Phase. In Fig. 4 bedeuten A die Förderzone, B die Knetzonen und G1 bis G7 die Gehäuse um die einzelnen Zonen. Die Knetzonen B1 haben Linksversatz, während die Knetzonen B2 Bechtsversatz haben.

Die Komponenten der Vormischung 3¹ wurden im Chargenmischer 3 vorgemischt und in den Vorratsbehälter 3·1 entleert. Aus diesem wurden sie durch die Bandwaage 3·2 kontinuierlich in einer Menge von 836 g/min abgezogen und durch die Einlaßöffnung des beheizten Gehäuses G4 in den Doppelschneckenmischer 7 eindosiert.

Der Vernetzer aus dem Vorratsbehälter 4 wurde durch die Dosierpumpe 4.1 gleichfalls dem Gehäuse G4 des Doppelschnekkenmischers 7 zugeführt. Die Dosierung war so eingestellt, daß pro Minute 2,9 g dem Doppelschneckenmischer zugeführt wurden.

Die sich in dieser Einzugsstrecke befindliche-Förderzone (siehe Fig. 4) erstreckte sich bis zur Hälfte des Gehäuses G5, wodurch eventuelle Rückstaueffekte der folgenden Knetzonen überwunden wurden. Im Anschluß an diese Förderzone folgten nun in den Gehäusen G5 bis G7 Förder- und Knetzonen unterschiedlicher Misch- und Knetintensität. Die Gehäuse Q5 bis G7 waren mit Kaltwasser auf 15 ⁰C gekühlt.

Z ί 34 3 4 " ¹⁷ " Berlin,d.18.1O.197S * 55 130 13

In den Gehäusen G4 bis G7 fand eine intensive Vermi- . schung und Knetung der Feststoffe der Vormischung 3¹ mit der bereits gelatinierten flüssigen Phase statt. Zugleich wurde in diesen Zonen eine weitere Verfestigung der Gelatine durch den zugesetzten Vernetzer erreicht.

Bei 7·1 in Fig· 3 befindet sich eine Patroniervorrichtung. Auf das Patronierrohr wurde im vorliegenden Beispiel ein einseitig verschlossener, drei Meter langer Kunststoffschlauch von 30 nua Durchmesser aufgeschoben. Der Schlauch füllte sich kontinuierlich durch den austretenden Massestrom und wurde in bekannter ?/eise durch Abbindung zu Schlauchpatronen von 20 cm Länge verarbeitet,

Der Versuch wurde nach einer Laufzeit von 20 Minuten beendet» Die Durchsatzmenge im Doppelschneckenmischer betrug 80 kg/h. Sämtliche technischen Verfahrensdaten wurden im Bedienungsstand, der sich im erforderlichen Sicherheitsabstand vom Arbeitsraum in einem Schutastand befand, auf der Meßwarte 8 der Fig. 1 überwacht. Dort waren ferner Monitoren zur Direktbeobachtung des Versuchsablaufs über TV-Kameras installiert. Im vorliegenden Beispiel wurden folgende Meßwerte registriert:

Motorleistung: H = 1,8 kW (bei 13 kW installierter

Leitung)

Drehzahl: ή = 120 min"*¹

Schergefälle: /Q = 364 Vsec"¹

Drehmoment: M^= 15 - 16 % vom zulässigen Maximalwert

Massedruck: P a 1,5 bar vor der Patroniervorrich-

tung

Stofftemperatur: I s 20 ⁰C (gemessen am Austritt)

2 13436 --18 - Berlin,ά.18.10.1979

55 130 13

Massestrom: V^ = 25,620 kg/h (flüssige Phase =

Vormischung 1¹)

Massestrom: V₂ = 6,880 kg/h (Vormischung 2') Massestrom: V₃ = 4-7,500 kg/h (Vormischung 3»)

Die erhaltene Sprengstoff mischung hatte folgende Kenndaten:

Dichte = 1,1 - 1,2 g/cm^

Bleiblockausbauchung nach Trauzl: 240 ml/dag Detonations geschwindigkeit: V » 3400 m/s ohne Einschluß.

Alternativ zur beschriebenen Verfahrensweise sind folgende beispielhafte Varianten möglich.

1» Vorgabe einer vorgelatinierten flüssigen Phase (Vormischung 1')

In diesem Fall entfällt die Gelatinierung im vorderen Maschinenteil Gehäuse G1 - G4 und somit die Beheizung der Maschine. Da es sich nur noch um einen intensiven Misch- und Knetprozeß handelt, kann dieser mit einer gekürzten Maschine gefahren werden· Diese Alternative wurde gefahren mit den Mörder- und Knetzonen der Gehäuse G4 ~ G7 der Fig. 2, d.h., die Gehäuse GT- G3 liefen leer mit, die Eindosierung der flüssigen Phase und der Vormischung 3^f geschah im Einlaufgehäuse G4.

2· Gleichzeitige Erzeugung und Gelatinierung einer

flüssigen Phase __

Zu diesem Zweck war wieder der Doppelschneckenmischer 7 in voller Länge mit den Gehäusen G1 bis G7 erforderlich. Die Stoffdosierung änderte sich insofern^ daß in den Hünrwerksbehälter 1 der Fig. T eine auf 70 ⁰C temperierte Lösung aus

2.1 3-436 - ¹9 - ' Berlin,d.18.10.1979

55 130 13

Methylammoniuinnitrat und Wasser vorgelegt und mittels der Dosierpumpe 1.1 dem Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 zugeführt wurde. Die Komponenten der Vormischung 1¹ wurden gemeinsam mit denen der Vormischung 2* im Chargenmischer 2 vorgemischt und über den Vorratsbehälter 2.1 und die Bandwaage 2.2 gleichfalls in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eindosiert.

Im übrigen verlief der Prozeß, wie im Beispiel 1 beschriebe] Beispiel 2

Herstellung eines pulverförmigen Sprengstoffes (siehe hierzu Fig. 3 und 4)

Es wurden zwei Vormischungen mit folgenden Mengen angesetzt!

Vormischung 1' 4667 g Trinitrotoluol

667 g techn. Isomerengemisch von Dinitrotoluol/Dinitroxylol

Vormischung 2* 27217 g Ammoniumnitrat

667 g Holzmehl 50 g Tonerdehydrat 50 g jSisenoxidrot

Das Verfahren verlief im Prinzip, wie in Fig. 1 dargestellt, mit folgenden Änderungen: Die Mischer 3 und 4· sovvie die entsprechenden Dosier- und Einfüllvorrichtungen entfielen. Die Dosierpumpe 1,1 war in diesem Fall eine Schlauchdosierpumpe.

36 -20- Berlin,d.18.10,1979

55 130 13

Im Rührwerksbehälter 1 wurde die Vormischung 1¹ durch Erwärmung auf 80 ⁰G verflüssigt und durch die Pumpe 1,1 in das Gehäuse G1 des Doppelschneckenmischers 7 eindosiert. Die Menge wurde so eingestellt, daß pro Minute 267 S eindosiert wurden.

Die Komponenten der Vormischung 2¹ wurden im Chargenmischer 2 vorgemischt, in den Vorratsbehälter 2,1 entleert und aus diesem durch die Bandwaage 2,2 kontinuierlich in einer Menge von 1400 g/min abgezogen und gleichfalls in das Gehäuse G1 eingespeist.

Die Gehäuse G1 und G2 sind gleichfalls auf 80 ⁰C aufgeheizt. Beim Durchgang durch die Förder- und Knetzonen dieser Gehäuse wurden die Feststoffe der Vormischung 2» nun mit den verflüssigten Komponenten der Vormischung 1· intensiv vermischt. In den nachfolgenden gekühlten Gehäusen G5 bis G7 des Doppelschneckenmischers 7 erfolgte eine weitere intensive Mischung und Knetung, so daß am Maschinenende eine Sprengstoffmischung von pulverförmiger Beschaffenheit austrat. Nach 20 Minuten Laufzeit wurde der Versuch beendet«

Die erhaltene Sprengstoffmischung hatte folgende Kenndaten:

Dichte: 0,95 g/cm?

Bleiblockausbauchung nach Trauzl: 380 ml/dag Detonationsgeschwindigkeit: V^ = 4000 m/s mit Einschluß

V₂ = 2500 m/s ohne Einschluß.

213436

Berlin,ά.18.10.1979 55 130

Die Durchsatzmenge im Doppelschneckenmischer betrug Q a 100 kg/h« Die technischen Verfahrensdaten wurden ν?ie folgt ermittelt:

Motorleistung: N = 3 kW (bei 13 kW installierter

Drehzahl:

Schergefälle:

Drohmoment:

Massedruck:

Massestrom:

Stofftemperatur:

n =

P a

'2 =

Leistung)

100 min"*¹

303 ¹/sec 50 % vom zulässigen Maximalwert 2 bar im Gehäuse 7 gemessen 16 kg/h 84 kg/h

T = 22 ⁰C (gemessen am Stoffaustritt).

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Explosivstoff gemischen durch Vermischen ihrer Komponenten in Schneckeninischern mit einer oder mehreren Einfüllöffnungen, gekennzeichnet dadurch, daß dosierte Mengen der Komponenten des Gemisches in die unterhalb der Einfüllöffnung befindlichen, mit Schneckenelementen versehenen Einzugszenen eingebracht und von dort über Knetzonen, die von Förderzonen mit Schneckenelementen unterbrochen sind, zum Austragungsende weiterbefördert werden, wobei Förder- und Knetzonen in der Reihenfolge und Konfiguration wählbar einstellbar sind und weiterhin so eingestellt sind, daß in diesen Zonen ein Schergefälle zwischen 20/sec und 1500/sec vorliegt und der maximale Druck im Massestrom 100 bar nicht überschreitet.

2, Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Schergefälle in den Förder- und Knetzonen zwischen 100/sec und 800/sec liegt.

3· Verfahren gemäß Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Explosivstoffgemisch Förder- und Knetzonen mit zwei parallel nebeneinanderliegenden Schnecken- bzw. Knetwellen, auf die Schneckensegmente bzw. Knetscheiben festsitzend aufgesteckt sind, durchläuft, die von äußeren Gehäusen mit achtförmigem innerem Querschnitt umgeben sind.

- 23 - Berlin,d.18.10.1979

4. Verfahren gemäß einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß das Explosivst off gemisch mhrend des Durchlaufens durch die Förder- und Knetzonen in einzelnen oder allen Zonen erwärmt wird.

5. Verfahren gemäß einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Explosivstoffgemisch während des Durchlaufens durch die Förder- und Knetzonen in einzelnen oder allen Zonen gekühlt wird.

2 13 4 3 6 - 22 - Berlin,d,18.10.1979

55 130 13

Erf indungs anspruch

3 SeKa Zeichnungen