EP1992675A1

EP1992675A1 - Fuel components for an explosive substance and method for its manufacture

Info

Publication number: EP1992675A1
Application number: EP07009414A
Authority: EP
Inventors: Claus Willi Becker; Bernhard Wernerw Schwark-Werwach; Thomas Matthias Klapötke
Original assignee: Schwark-Werach Bernhard Werner; Bauer Maschinen GmbH; Perforator GmbH
Current assignee: Bauer Maschinen GmbH; Perforator GmbH
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-19
Also published as: CA2630748A1; US8236113B2; US20100051148A1; CA2630748C

Abstract

Explosive material production involves providing a fuel base component from a hydrocarbon in a molecular dispersion structure, in which the molecules of the hydrocarbon are present in bulk shape. Volume of the fuel base component is extended by enlarging the free space volume of the molecular dispersion structure, and obtained volume-extended molecular dispersion structure is adjusted. The fuel base component is mixed with a liquid alcohol for volume extension, and the alcohol of the fuel base component is desorbed. An independent claim is also included for a method for explosion, which involves mixing combustible matter with an oxidizing agent.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffkomponente für einen Explosivstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 14, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Patentanspruch 1.The invention relates to a fuel component for an explosive according to the preamble of claim 14, and a method for its preparation according to claim 1.

Ferner betrifft die Erfindung einen Explosivstoff mit einem Oxidationsmittel und einer Brennstoffkomponente nach Patentanspruch 15, einen Sprengkörper nach Patentanspruch 17 sowie ein Explosionsverfahren nach Patentanspruch 19.Furthermore, the invention relates to an explosive having an oxidizing agent and a fuel component according to claim 15, an explosive device according to claim 17 and an explosion process according to claim 19.

Als explosionsfähige Stoffe sind im weitesten Sinne feste, flüssige und gasförmige Stoffe oder Stoffgemische in einem metastabilen Zustand bekannt, die zu einer schnellen chemischen Reaktion ohne das Hinzutreten von zusätzlichen Reaktionspartnern fähig sind. Hierzu zählen auch Stoffe, die nicht zum Zweck des Sprengens und Schießens hergestellt werden, wie z.B. Düngemittel, Gas-Entbinder der Schaum- und Kunststoffindustrie oder diverse Katalysatoren.In the broadest sense, explosive substances are solid, liquid and gaseous substances or mixtures in a metastable state which are capable of rapid chemical reaction without the addition of additional reactants. These include fabrics that are not made for the purpose of blasting and shooting, such as Fertilizers, gas-binder of the foam and plastics industry or various catalysts.

Explosivstoffe sind eine Untermenge der explosionsfähigen Stoffe und sind feste, flüssige und gelatinöse Stoffe und Stoffgemische, die zum Zwecke des Sprengens oder Treibens hergestellt werden, s. z.B. Köhler, J. und Meyer R. in "Explosivstoffe", VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1995 .Explosives are a subset of the explosive substances and are solid, liquid and gelatinous substances and mixtures of substances which are produced for the purpose of blasting or blowing, see eg Köhler, J. and Meyer R. in "explosives", VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1995 ,

Die Auslösung einer explosiven Reaktion kann durch mechanische Beanspruchung (Schlag), Reibung, thermische Einwirkung oder durch Detonationsstoß erfolgen.The triggering of an explosive reaction can be carried out by mechanical stress (impact), friction, thermal action or by detonation impact.

Bei den gängigen bzw. klassischen militärisch und zivil genutzten Sprengstoffen liegen meist die Reaktionspartner in gebundener Form vor, z.B. der Sauerstoff als Nitrat oder als Nitrogruppe.In the case of conventional or classic military and civil explosives, the reaction partners are usually in bound form, e.g. the oxygen as nitrate or as nitro group.

Nachteilig gegenüber dem erfindungsgemäß entwickelten und zu verwendenden Flüssig-Sauerstoff-Explosivstoff ist, dass bei allen klassischen Sprengstoffen ein Teil der chemisch-exothermen Reaktionsenergie aufgewendet werden muss, um die eigentlichen Reaktionspartner "Brennstoff' und/oder "Oxidationsmittel" aus ihren chemischen Anlagerungsbindungen herauszulösen. Dadurch ist im Vergleich zu Flüssig-Sauerstoff-Explosivstoffen die spezifische exotherme Energiefreisetzung geringer.A disadvantage compared with the liquid-oxygen explosive developed and to be used according to the invention is that part of the chemical-exothermic reaction energy has to be expended on all conventional explosives in order to obtain the actual Reactants "fuel" and / or "oxidizing agent" to dissolve out of their chemical attachment bonds. This is the specific exothermic energy release compared to liquid-oxygen explosives.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass umweltschädliche Stoffe sowohl durch die Reaktionsprodukte selbst oder durch nicht gezündete Explosivstoffe entstehen oder verbleiben.Another disadvantage is that environmentally harmful substances arise or remain both by the reaction products themselves or by unexploded explosives.

Einer erfindungsgemäßen Verwendung von klassischen Explosivstoffen zum Gesteinsabtrag, ähnlich wie durch Louie 1973 mit C4-Sprengstoff praktiziert, s. in Willliam C. Mauer, "Advanced Drilling Techniques", Petroleum Publishing Co., 1421 S. Sheridan, P.O. BOX 1260, Tulsa, OK 74101, stehen auch die heutigen Gesetzeslagen bezüglich Sprengstoffen (Gefahr durch Lagerung, Transport und Bevorratung eines Maschinensystems mit Sprengstoffen), Umweltreinhaltung und der Gefahr des terroristischen Missbrauchs entgegen.A use according to the invention of classical explosives for rock erosion, similar to that practiced by Louie in 1973 with C4 explosive, s. in Willliam C. Mauer, "Advanced Drilling Techniques", Petroleum Publishing Co., 1421 S. Sheridan, PO BOX 1260, Tulsa, OK 74101, is also opposed to the current legislation regarding explosives (storage, transportation, and stockpile of a machine system with explosives), environmental protection, and the risk of terrorist abuse.

Unter dem Aspekt der Nichtkontamination der Umwelt durch umweltschädliche Explosivstoffkomponenten, wie z.B. Nitrate gibt es seit einigen Jahrzehnten Untersuchungen. Zu Explosivstoffen, die derartigen Erfordernissen genügen, gehören beispielsweise nitrogenfreie Oxidationsmittel, Natrium-Perchlorate oder spezielle Wasser-Gel-Emulsionssprengstoffe oder auch peroxidische und flüssige sauerstoffbasierte Explosivstoffe; wie etwa in U.S. 5,920,030 offenbart ist.From the point of view of non-contamination of the environment by environmentally harmful explosive components, such as nitrates, there have been studies for several decades. Explosives satisfying such requirements include, for example, nitrogen-free oxidants, sodium perchlorates or special water-gel emulsion explosives, or else peroxide and liquid oxygen-based explosives; like in US 5,920,030 is disclosed.

Unter dem Begriff Flüssig-Luft- oder Flüssig-Sauerstoff-Sprengstoffe sind seit ca. 100 Jahren diverse Explosivstoffe, bekannt. Diese entstehen durch Tränken von Brennstoffen wie Holz- oder Korkmehl, Torfmull, Carben und anderen Stoffen in flüssigem Sauerstoff. Die ersten systematischen wissenschaftlichen Arbeiten auf diesem Gebiet wurden durch das Kaiser Wilhelm-Institut in Berlin in den 1920-er Jahren durchgeführt: s. z.B. Zeitschrift für angewandte Chemie, 37. Jahrgang S. 973-992 vom 11. Dezember 1924 Nr. 50 . Im Rahmen dieser Arbeiten wurden Stoffe wie Carben, Ruß, Kork-, Torf- und Holzmehl, Cellulose und Kohlenstaub untersucht.The term liquid-air or liquid-oxygen explosives have been known for about 100 years various explosives. These are produced by impregnating fuels such as wood or cork flour, peat, carbene and other substances in liquid oxygen. The first systematic scientific work in this field was carried out by the Kaiser Wilhelm Institute in Berlin in the 1920s: see eg Journal of Applied Chemistry, Volume 37, pp. 973-992 of December 11, 1924 No. 50 , In the course of this work substances such as carbene, carbon black, cork, peat and wood flour, cellulose and coal dust were investigated.

Die besten Reaktionsergebnisse wurden mit einer Mischung aus Carben und flüssigem Sauerstoff (LOX) unter Einschluss in einem verdämmenden eisernen Rohr erreicht: etwa die Detonationsgeschwindigkeit von Gur-Dynamit, bis 5600 m/s. Carben mit der Summenformel C₁₂H₁₀ entsteht aus der Polymerisation von Acetylen (C₂H₂) an Cu-Katalysatoren als feindisperse korkähnliche Substanz.The best reaction results were achieved with a mixture of carbene and liquid oxygen (LOX), including in a damming iron tube: about the detonation rate of Gur-dynamite, up to 5600 m / s. Carben with the Molecular formula C ₁₂ H ₁₀ arises from the polymerization of acetylene (C ₂ H ₂ ) on Cu catalysts as finely dispersed cork-like substance.

Ab 1924 galt für lange Zeit die Verwendung von Carben als die beste Lösung für den Einsatz von LOX-basierten Sprengstoffen. Jedoch ist Carben einerseits teuer herzustellen und andererseits läuft die Umsetzung nur als detonative Reaktion ab, wenn das LOX-Carben-Gemisch in eine feste Verdämmung eingeschlossen wird, z.B. in einem eisernen Rohr.From 1924, the use of carbene was considered the best solution for the use of LOX-based explosives for a long time. However, on the one hand, carbene is expensive to produce, and on the other hand, the reaction proceeds only as a detonative reaction when the LOX-carbene mixture is enclosed in a solid slurry, e.g. in an iron pipe.

Bereits 1924 ergaben die Experimente, dass die LOX-basierten Explosivstoffe zu den energiereichsten Sprengstoffen gehören und große Kostenvorteile erbringen.Already in 1924, the experiments showed that the LOX-based explosives are among the most energetic explosives and bring great cost advantages.

Nachteilig bei den bisher bekannten Flüssigsauerstoff-Explosivstoffen ist, dass sich diese Explosivstoffe nicht erfindungsgemäß einsetzen lassen, weil sie sich einerseits nur unter hinreichender Verdämmung detonativ umsetzen und andererseits eine zu niedrige Detonationsgeschwindigkeit aufweisen. Wenn zum Gesteinsabtrag Explosivstoffladungen in z.B. eiserne Hülle eingeschlossen verwendet werden müssten, dann entspräche dies gemäß einer Nutzung von militärischen Splitter-Granaten, was nicht mehr zivil genehmigungsfähig ist. Ferner würde das von der Ortsbrust abzutransportierende Abraumvolumen mit Stahlsplittern belastet sein, und nicht zuletzt wäre die Wirtschaftlichkeit einer solchen Methode gering.A disadvantage of the previously known liquid oxygen explosives is that these explosives can not be used according to the invention because, on the one hand, they react detonatively only with sufficient attenuation and, on the other hand, they have too low a detonation rate. If, for rock excavation, explosive charges in e.g. iron shell would have to be used, then this would correspond to a use of military splinter grenades, which is no longer civil licensing. Furthermore, the spoil volume to be removed from the working face would be loaded with steel splinters, and not least the economic efficiency of such a method would be low.

Parallel zu den Arbeiten des Kaiser-Wilhelm-Instituts wurden z.B. von P.E. Haynes in US 1,508,185 explosive Stoffgemische beschrieben, die aus einem Mix aus dem Oxidationsmittel LOX oder flüssigem Ozon zusammen mit bei Minusgraden verflüssigten Gasen wie CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₂H₄, C₃H₆ oder anderen ähnlichen Stoffen und zusätzlich versetzt mit absorbierenden Substanzen bestehen. Als sorbierende Substanzen wurden inerte oder auch brennfähige Stoffe, wie z.B. Holzpulver, konkret auch Balsaholzpulver, eingesetzt. U.a. sollte dadurch die Zeit in der der Sprengstoff zündbar ist gesteigert werden, da sowohl Brennstoff wie Sauerstoff verdampft.Parallel to the work of the Kaiser Wilhelm Institute, for example PE Haynes in US 1,508,185 explosive mixtures described, consisting of a mixture of the oxidant LOX or liquid ozone together with liquefied gases at temperatures below zero such as CH ₄ , C ₂ H ₆ , C ₃ H ₈ , C ₂ H ₄ , C ₃ H ₆ or other similar substances and in addition offset with absorbing substances. As sorbing substances inert or combustible substances, such as wood powder, concrete and balsa wood powder were used. Among other things, this should increase the time in which the explosive is ignitable, since both fuel and oxygen evaporates.

Nachteilig bei Kohlenwasserstoffen als Brennstoff, die bei Minusgraden flüssig vorliegen, ist die Handhabung, die keine Feinverteilung der Komponenten ohne weiteres Verfahren gewährleistet.A disadvantage of hydrocarbons as fuel, which are liquid at minus degrees, is the handling, which ensures no fine distribution of the components without further process.

Aus dem U.S. 4,074,629 ist die Verwendung einer Ladungskonfiguration bekannt, die in getrennten Behältnissen flüssiges Methan und LOX bereithält, die dann durch einen konventionellen Detonatorsprengsatz vermischt und zur eigenen detonativen Umsetzung angeregt werden.From the US 4,074,629 the use of a charge configuration is known, which holds in separate containers liquid methane and LOX, which then by a conventional detonator explosive mixed and stimulated for their own detonative implementation.

Auch in der U.S. 2003/0089434 A1 werden Methoden beschrieben, wie flüssiges Methan und Sauerstoff zur explosiven Mischung zusammengeführt werden.Also in the US 2003/0089434 A1 methods are described how liquid methane and oxygen are combined to form an explosive mixture.

In der WO 92/07808 wird ein kryogener Brennstoff beschrieben, der für die Anwendung von Antriebstechniken für Überschallflugkörper unter und über Wasser aber auch als Sprengstoff genutzt werden kann. Je nach Nutzung werden diverse Zusatzapparaturen zur Herstellung des brenn- oder explosionsfähigen Gemisches und zur kontrollierten Einleitung der Brenn- oder Explosionsumsetzung genutzt. Die Brennstoff-Hauptkomponente ist hierbei flüssiger Wasserstoff in einer Form oder in Form von Gemischen mit festen Stoffen und zusätzlich unter Zugabe von Methan, Ethan, Acetylen u.a. Als Oxidationsmittel können LOX, Luft, Fluor oder andere oxidierend wirkende Stoffe Verwendung finden.In the WO 92/07808 describes a cryogenic fuel, which can be used for the application of propulsion systems for supersonic missiles under and over water as well as explosives. Depending on the use, various auxiliary equipment is used to produce the flammable or explosive mixture and for the controlled initiation of the combustion or explosion reaction. The main fuel component here is liquid hydrogen in a form or in the form of mixtures with solids and additionally with the addition of methane, ethane, acetylene and others. As the oxidizing agent, LOX, air, fluorine or other oxidizing substances can be used.

Nachteilig bei diesen Methoden der LOX-Explosionsstoff-Generierung ist, dass derartige Technologien zwecks schneller Vermischung in jeder Sprengkapsel komplizierte und teure Ausrüstung benötigen würden.A disadvantage of these methods of LOX explosive generation is that such technologies would require complicated and expensive equipment for rapid mixing in each detonator.

Die Verwendung der flüssigen Wasserstofftechnologie für eine verfahrensgerechte Nutzung des LOX-Ex verbietet sich aus Sicherheits- und Effizienzgründen.The use of liquid hydrogen technology for process-appropriate use of the LOX-Ex is prohibited for safety and efficiency reasons.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hochreaktive Brennstoffkomponente für einen starken, unverdünnt detonationsfähigen Explosivstoff sowie ein kosteneffizientes Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, wobei die Brennstoffkomponente sicher handhabbar und der Explosivstoff bei nicht erfolgter Detonation eine gute Umweltverträglichkeit besitzt.Starting from this prior art, the invention has for its object to provide a highly reactive fuel component, for a strong, undiluted detonatable explosive as well as a cost efficient method for producing the same, wherein the fuel component safe to handle and the explosive in absence of detonation has good environmental compatibility.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Brennstoffkomponente für einen Explosivstoff mit den Merkmalen nach Anspruch 14 sowie durch ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt. Durch die erfindungsgemäße Umstrukturierung, insbesondere Volumenerweiterung, wird eine volumenerweiterte Struktur der Brennstoffgrundkomponente geschaffen.The invention solves the problem by a fuel component for an explosive having the features of claim 14 and by a method for its production with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims. The restructuring according to the invention, in particular volume expansion, creates a volume-expanded structure of the basic fuel component.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Moleküle der Brennstoffkomponente zunächst molekular strukturiert und schüttgutförmig in fester Form vor. Diese makromolekulare Anordnung nimmt unter normalen Schwereverhältnissen eine Packungsdichte an, die für die Aufnahme von Oxidationsmitteln im Packungsvolumen oder für zu sorbierende Stoffe nicht genug Raum lässt, da die Moleküle der Brennstoffgrundkomponente frei beweglich sind und sich kompakt anordnen. Um aber im Inneren des Brennstoffvolumens bis in die molekulare Dimensionen hinein einen Raum sowohl für die Aufnahme bzw. die Einlagerung von zusätzlichen Brennstoffkomponenten in Form von Kohlenwasserstoffen als auch von Oxidationsmitteln zu schaffen, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die molekulare Anordnung der Brennstoffgrundkomponente durch Zumischen eines flüssigen Alkohols in einen derartig leicht verklebten bzw. vernetzten Zustand versetzt, der Inhomogenitäten und Hohlräume in einer mikroskopischen Größenordnung, im folgenden kurz volumenerweiterte Struktur genannt, bestehen und entstehen lässt.In the method according to the invention, the molecules of the fuel component are initially molecularly structured and in bulk form in solid form. This macromolecular assembly assumes a packing density under normal gravity conditions, which does not leave enough space for the uptake of oxidants in the packing volume or for substances to be sorbed because the molecules of the basic fuel component are freely movable and compact. But in order to create a space inside the fuel volume up to the molecular dimensions in space for the inclusion or storage of additional fuel components in the form of hydrocarbons and oxidants, the molecular arrangement of the fuel base component by admixing a liquid Alcohol in such a slightly bonded or crosslinked state, the inhomogeneities and cavities on a microscopic scale, hereinafter referred to as volume-expanded structure exist and arise.

Die Erzeugung und Stabilisierung einer solchen volumenerweiterten Struktur als Volumenanpassung im Brennstoff ist zweckmäßig, um in der fertigen Flüssig-Sauerstoff-Explosivstoffmischung eine für den schnellen und explosiven Reaktionsablauf erforderliche volumetrische Anteilsrelation zwischen den Komponenten Brennstoff und Oxidationsmittel einzustellen bzw. vorzuhalten. Im erfindungsgemäß vorliegenden Fall wird vorzugsweise eine Volumenerweiterung eingestellt. Es ist aber auch der entgegengesetzte Fall der Volumenverringerung oder der des Gleichbleibens des gemittelten Volumens möglich. Wenn der Brennstoff beispielsweise nur 15% bis 20% des Gesamtvolumens, das er strukturiert aufspannt, einnimmt und der Rest durch das Oxidationsmittel ausgefüllt wird, könnte wegen der zu geringen Brennstoffdichte eine lokal im Gemisch ausgelöste explosive Umsetzungsreaktion zum Erliegen beziehungsweise Ausgehen oder zum zu langsamen Fortschreiten durch die Mischung kommen. In diesem Fall ist es sinnvoll, beispielsweise nach dem gleichen Verfahrensweg eine Volumenstrukturierung oder Anpassung durch eine absolute Volumenanteilsverringerung der Brennstoffkomponente einzustellen. Auch eine solche Volumenanteilsverringerung fällt unter den Vorgang der Schaffung einer volumenerweiterten Struktur. Denn im Inneren des Brennstoffvolumens werden inhomogene und anisotrop verteilte mikrostrukturierte Bereiche erzeugt und fixiert.The generation and stabilization of such a volume-expanded structure as volume adaptation in the fuel is expedient in order to set or maintain in the finished liquid-oxygen explosive mixture a volumetric proportion required between the components fuel and oxidant for the rapid and explosive reaction. In the present case, a volume expansion is preferably set. But it is also the opposite case of volume reduction or the constant of the averaged volume possible. For example, if the fuel occupies only 15% to 20% of the total volume that it structurally spans, and the remainder is filled by the oxidant, then due to the low fuel density, an explosive reaction reaction initiated locally in the mixture could cause it to go out or slow to progress come through the mixture. In this case, it makes sense to set a volume structuring or adaptation by an absolute volume fraction reduction of the fuel component, for example, according to the same process path. Also, such volume fraction reduction falls under the process of creating a volume-expanded structure. Inside the fuel volume inhomogeneous and anisotropically distributed microstructured areas are generated and fixed.

Nach dem Vermischen der Brennstoffgrundkomponente mit einem flüssigen Alkohol und der nachfolgenden Desorption des Alkohols von der Brennstoffkomponente verbleibt eine lockere volumenerweiterte Struktur des makromolekularen Schüttgutverbandes. Durch das Zumischen eines flüssigen Alkohols und dessen Desorption wird das Ensemble der Brennstoffgrundkomponente in einen kollektiven volumenerweiterten Zustand versetzt, der sich dadurch auszeichnet, das zwischen den Makromolekülen der Brennstoffgrundkomponente zusätzliche zwischenmolekulare Abstände und Räume entstehen.After mixing the fuel base component with a liquid alcohol and subsequent desorption of the alcohol from the fuel component, a loose volume-expanded structure of the bulk macromolecule remains. By adding a liquid alcohol and desorbing it, the ensemble of the fuel base component is placed in a collective volume expanded state characterized by the additional intermolecular distances and spaces created between the macromolecules of the fuel base component.

Eine vergleichbare räumliche gezielte Vernetzung, das so genannte "Crunchen", kann auch durch Maßnahmen wie Anlösen, Erhitzen, Bestrahlen und Verkleben erreicht werden.A comparable spatial targeted networking, the so-called "crunches", can also be achieved by measures such as dissolving, heating, irradiation and gluing.

Der schüttgutartige Molekularverband der Brennstoffgrundkomponente, der vor der Alkoholbehandlung das Bestreben aufweist, eine möglichst hohe Packungsdichte einzunehmen, ist nun zu einer geringeren integralen Dichte aufgemischt oder "vercruncht", so dass trotz weiterhin bestehender makromolekularer Strukturierung ein hinreichend großes homogen verteiltes Freiraumvolumen in der Schüttgutpackung aufgespannt wird. Das Zumischen des Alkohols sorgt dafür, dass die Moleküle der Brennstoffgrundkomponente teilweise chemisch und hauptsächlich durch physikalische Wechselwirkungen räumlich deformiert und auch teilweise vernetzt werden. Nach dem Austreiben des Alkohols aus der Mischung verbleibt die so erhaltene lockere Struktur des makromolekularen Schüttgutverbandes.The bulk-like molecular structure of the basic fuel component, which prior to the alcohol treatment tends to occupy the highest possible packing density, is now mixed or "crunched" to a lower integral density, so that, despite the existing macromolecular structuring, a sufficiently large, homogeneously distributed volume of free space spans into the bulk material package becomes. The mixing in of the alcohol ensures that the molecules of the basic fuel component are partially deformed chemically and mainly by physical interactions and also partially crosslinked. After expulsion of the alcohol from the mixture, the resulting loose structure of the macromolecular bulk material dressing remains.

Die Art und Menge des zugemischten Alkohols und der mechanische Mischprozess bestimmen den Grad der kollektiven Volumenerweiterung bzw. der Dichteverringerung im Molekularensemble. Als Ergebnis dieses Schrittes der Vorbereitung der räumlichen Konditionierung des Brennstoffes auf eine schnelle und leicht initiierbare Reaktionsfähigkeit mit einem gegebenenfalls zugegebenen Oxidationsmittel liegt aber in der Regel trotzdem noch ein schüttgutartiger fester Stoff bzw. ein Granulat aus porösen Partikeln vor.The type and amount of the added alcohol and the mechanical mixing process determine the degree of collective volume expansion or density reduction in the molecular ensemble. As a result of this step of preparing the spatial conditioning of the fuel to a quick and easily initiated reactivity with an optionally added oxidant but is usually still a bulk solid material or granules of porous particles before.

Geeigneterweise wird die volumenerweiterte Brennstoffgrundkomponente mit einem brennfähigen niedermolekularen Kohlenwasserstoff zum Bilden einer konditionierten Brennstoffkomponente vermischt.Suitably, the volume expanded fuel base component is mixed with a combustible low molecular weight hydrocarbon to form a conditioned fuel component.

Werden in Verbindung mit dem zugemischten Alkohol oder auch danach spezielle vorzugsweise flüssige Kohlenwasserstoffe zugemischt, ist die Bildung eines in sich kompakten und selbst tragfähigen Körpers aus Molekülen der Brennstoffgrundkomponente möglich. Die Brennstoffkörper spannen bis in die molekulare Dimensionen hinein einen ebenso großen Raum auf, wie das schüttfähige konditionierte Granulat. Diese zugemischten Komponenten werden, soweit sie nicht teilweise chemisch in Anlagerung gegangen sind, nach Bildung des Brennstoffkörpers aus diesem wieder ausgetrieben.If special preferably liquid hydrocarbons are added in conjunction with the added alcohol or else afterwards, it is possible to form a body which is compact and self-supporting from molecules of the basic fuel component. The fuel bodies stretch into the molecular dimensions in an equally large space, as the pourable conditioned granules. These components are mixed, if they have not been partially chemically annealed, expelled after formation of the fuel body from this again.

Bei dem Prozess des Austreibens der zugemischten volumenaufspannenden Stoffe erfolgt zugleich die gewünschte Desorption von weiteren im Molekularverband der Brennstoffgrundkomponente sorbierten Moleküle wie beispielsweise Kohlendioxyd, Wasser, Stickstoff und anderer darin sorbierter Stoffe.In the process of expelling the admixed volume-expanding substances, the desired desorption of further molecules sorbed in the molecular structure of the basic fuel component, for example carbon dioxide, water, nitrogen and other substances sorbed therein, takes place at the same time.

Die Desorption und damit die Reinigung der Grenzbereiche von derartigen reaktionshemmenden Stoffen kann z.B. durch Vakuum, Temperatureinfluss, Bestrahlung oder mit Hilfe von Reinigungsmitteln, die anschließend selbst ausgetrieben werden, erfolgen. Die Desorption von in der Brennstoffgrundkomponente angelagerten Molekülen führt dazu, dass auf dem energetischen Niveau der physikalischen Bindung eine Art von Radikalen oder Fehlstellen entstehen, die danach streben, aus der Atmosphäre Feuchtigkeit, Kohlendioxid und andere Stoffe sorptiv aufzunehmen und an diese Stellen anzulagern. Um diesen Prozess zu unterbinden, besteht ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt der Vorbereitung der Brennstoffkomponente auf eine schnelle Reaktionsfähigkeit darin, dass nur brennfähige Kohlenwasserstoffmoleküle mit niedriger bis mittlerer Kohlenstoffatomanzahl je Molekül, vorzugsweise von C₁ bis C₁₀, in den gereinigten Brennstoffmolekularverband resorbiert werden.The desorption and thus the cleaning of the boundary regions of such reaction-inhibiting substances can be carried out, for example, by vacuum, the influence of temperature, irradiation or with the aid of cleaning agents, which are subsequently expelled themselves. The desorption of molecules deposited in the fuel base component results in the formation of a kind of radical or defect at the energetic level of the physical bond which seeks to sorb and absorb moisture, carbon dioxide and other substances from the atmosphere sorptively. To prevent this process, another advantageous process step of preparing the fuel component for rapid reactivity is that only combustible hydrocarbon molecules of low to medium carbon number per molecule, preferably from C ₁ to C ₁₀ , are resorbed into the purified fuel molecular composite.

Es werden also in die Brennstoffgrundkomponente schnell umsetzungsfördernde Substanzen gezielt angelagert. Das können auch Katalysatoren sein.Thus, fast reaction-promoting substances are specifically deposited in the basic fuel component. That can also be catalysts.

Diese Vorbereitungsoperationen oder -prozeduren zu einer erfindungsgemäßen fertig konditionierten Brennstoffkomponente bzw. einem Brennstoffgemisch mit speziellen Eigenschaften, die eine optional vorher festlegbare schnelle detonative Reaktionsfähigkeit und -auslöse-empfindlichkeit bestimmen, fallen vor allem unter den Begriff "Konditionierung" des Brennstoffes.These preparatory operations or procedures for a ready-conditioned fuel component according to the invention or a fuel mixture with special properties which determine an optionally predeterminable rapid detonative responsiveness and release sensitivity are primarily covered by the term "conditioning" of the fuel.

Die fertig konditionierte Brennstoffkomponente ist für sich genommen ungefährlich, zählt nicht zu den Explosivstoffen und, da die sorbierten und eingelagerten Kohlenwasserstoffe kaum flüchtig sind, ist er strengstens als Gefahrgut im Sinne der brennbaren Stäube einzustufen.The ready-conditioned fuel component is not hazardous in itself, does not belong to the explosives and, since the sorbed and stored hydrocarbons are hardly volatile, it is strictly classified as hazardous in the sense of combustible dusts.

Vorzugsweise wird als Brennstoffgrundkomponente ein sprühgetrocknetes Emulsionspolymerisat- oder kondensat verwendet. Ein derartiges Polymerisat ist verhältnismäßig einfach und kostengünstig herzustellen und weist eine äußerst hohe spezifische Oberfläche auf, die eine sehr hohe Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes bewirkt.Preferably, a spray-dried emulsion polymer or condensate is used as the fuel base component. Such a polymer is relatively simple and inexpensive to produce and has an extremely high specific surface area, which causes a very high reactivity of the fuel.

Als Brennstoffgrundkomponente werden bevorzugt Polymere aus der Klasse der Methacrylate, vorzugsweise Methylmethacrylat oder Ethylmethacrylat bzw. Gemische davon, verwendet. Als Brennstoffgrundkomponente sind aber auch jegliche anderen Kohlenwasserstoff basierten Moleküle verwendbar, wenn sie unter thermischen Normalbedingungen als molekularstrukturierter Feststoff vorliegen.As fuel base component, preference is given to using polymers from the class of the methacrylates, preferably methyl methacrylate or ethyl methacrylate or mixtures thereof. However, any other hydrocarbon-based molecules can also be used as the basic fuel component if they are present under normal thermal conditions as a molecular-structured solid.

Weitere staubförmige oder molekur vorliegende Brennstoffkomponenten, wie z.B. Melamin, feste Alkohole oder geringe Anteile an Balsaholzpulver sind wahlweise zumischbar. Jedoch sollte der gesamte zugemischte Volumenanteil nicht größer als 50% betragen. Vorteilhafterweise erfolgt der Konditionierungsschritt des volumetrischen Umwandelns der Brennstoffgrundkomponente für das gesteigerte Einlagerungsvermögen für Oxidationsmittel mit Methanol oder Ethanol bzw. einem Gemisch aus diesen beiden Stoffen. Aber auch Propanol und Butanol sind geeignet.Other dusty or molecular fuel components, such as e.g. Melamine, solid alcohols or small amounts of balsa wood powder are optionally mixable. However, the total volume fraction added should not exceed 50%. Advantageously, the conditioning step of volumetrically converting the fuel base component for the increased storage capacity for oxidizing agent is carried out with methanol or ethanol or a mixture of these two substances. But also propanol and butanol are suitable.

Es ist vorteilhaft, wenn als brennfähiger niedermolekularer Kohlenwasserstoff Methan oder Ethan oder ein Gemisch davon verwendet wird. Es können aber auch andere Alkane der unteren Kohlenstoffzahl verwendet werden, wie beispielsweise Propan, Butan oder Pentan oder deren Stoffgemische bzw. auf deren Grundmolekül oder Kohlenstoffatomanzahl basierenden chemischen Abkömmlingen.It is advantageous if methane or ethane or a mixture thereof is used as the combustible low molecular weight hydrocarbon. However, it is also possible to use other lower carbon number alkanes, for example propane, butane or pentane or mixtures thereof or chemical derivatives based on their basic molecule or carbon atom number.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der brennfähige niedermolekulare Kohlenwasserstoff gemeinsam mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff zugegeben. Der während der Desorptionsphase gereinigte Brennstoff kann niedermolekulare leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe, wie Methan oder Ethan, nur im Spurenbereich sorbieren und hinreichend lange eingelagert halten. Wird im Zuge der Belüftung mit Methangas der Druckausgleich vollständig auf den Umgebungsdruck ausgeführt, dann kommt es natürlich nach Entnahme des Brennstoffes aus der Anlage zum Ausdünsten von nicht sorbierten Methananteilen.In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, the combustible low molecular weight hydrocarbon is added together with a liquid hydrocarbon. The purified during the desorption phase fuel can sorb low molecular weight volatile hydrocarbons such as methane or ethane, only in the trace range and keep stored for long enough. Is in the course of ventilation with methane gas pressure equalization completely on the ambient pressure carried out, then it comes naturally after removal of the fuel from the plant for the evaporation of non-sorbed methane.

Um dennoch neben dem sorbierten Anteil zusätzlich Methan im Brennstoff vorzuhalten, kann die letzte Druckausgleichsphase durch Injektion mit höheren, aber unter atmosphärischen Normalbedingungen leicht flüchtigen, Kohlenwasserstoffen erfolgen. Es können beispielsweise flüssiges Butan, Pentan, Hexan oder höhere und ähnliche Kohlenwasserstoffe explizit der Brennstoffkomponente zugemischt werden. Jedoch maximal nur soviel, dass der schüttgutfähige oder feste Zustand des Brennstoffes insgesamt nicht beeinträchtigt wird. Als besonders effektive Zusatzstoffe eignen sich Petan, Hexan und Iso-Oktan.In order to additionally provide methane in addition to the sorbed portion in the fuel, the last pressure equalization phase can be carried out by injection with higher, but under atmospheric atmospheric conditions easily volatile, hydrocarbons. For example, liquid butane, pentane, hexane or higher and similar hydrocarbons may be added to the fuel component explicitly. However, only a maximum so much that the bulk solid or solid state of the fuel is not affected in total. Particularly effective additives are petan, hexane and iso-octane.

Die vorgenannten Konditionierungsprozeduren bzw. deren einzelne Teilschritte implizieren in der Brennstoffkomponente hinreichend Freiraum, um wunschgemäße Zündempfindlichkeiten und detonative Reaktions- o der Umsetzungsgeschwindigkeiten für ein Gemisch mit einem Oxidationsmittel einstellen zu können.The aforementioned conditioning procedures or their individual partial steps imply sufficient freedom in the fuel component to be able to set desired ignition sensitivities and detonative reaction rates of the reaction rates for a mixture with an oxidizing agent.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Brennstoffgrundkomponente vor oder beim Vermischen mit dem Alkohol mit einer weiteren Zusatzbrennstoffgrundkomponente in Form eines molekulardispersen organischen Feststoffes vermischt. Diese Zusatzbrennstoffgrundkomponente erweitert das Eigenschaftsspektrum des Brennstoffes und die Möglichkeit, die entsprechenden Zündempfindlichkeiten und detonativen Umsetzungsgeschwindigkeiten an die jeweiligen Anwendungen anzupassen. Als Zusatzbrennstoffgrundkomponente eignen sich insbesondere staubförmige Brennstoffkomponenten, wie beispielsweise Melamin, feste Alkohole oder Balsaholzpulver.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the basic fuel component is mixed before or during mixing with the alcohol with a further additional fuel base component in the form of a molecularly dispersed organic solid. This additive fuel base component extends the property spectrum of the fuel and the ability to tailor the appropriate ignitability and detonative conversion rates to the particular application. Particularly suitable auxiliary fuel base components are pulverulent fuel components, such as, for example, melamine, solid alcohols or balsa wood powder.

Geeigneterweise wird die Mischung vor Fertigstellung mit Mikrowellen bestrahlt. Durch eine dosierte Mikrowellenbestrahlung wird der durch die vorgenannten Konditionierungsprozeduren erzeugte volumenaufspannende Zustand im Stoff mikro- und makroskopisch als selbsttragfähiger Formkörper fixiert. Es kann sich an der Oberfläche ein stabiler Überzug ausbilden, welcher durch eine Polymerisation entstehen kann.Suitably, the mixture is irradiated with microwaves before completion. By means of a metered microwave irradiation, the volume-expanding state generated by the abovementioned conditioning procedures is fixed in the substance micro- and macroscopically as a self-supporting molding. It can form a stable coating on the surface, which can be caused by polymerization.

Es ist zweckmäßig, wenn die Desorption mittels Vakuumtrocknung, -desorption oder Gefriertrocknung durchgeführt wird. Diese Verfahren gewährleisten eine schnelle und effiziente Austreibung von Alkohol und anderen unerwünschten Substanzen. Durch die Desorption dieser reaktionsbremsenden Stoffe aus dem Brennstoff wird die Aktivität und Reaktionsfähigkeit der Brennstoffkomponente weiter verstärkt. Die Desorptionsphase kann aber auch durch die Einwirkung von erhöhter Temperatur oder durch eine Bestrahlung, beispielsweise mit Mikrowellen, erreicht werden.It is expedient if the desorption is carried out by means of vacuum drying, desorption or freeze drying. These procedures ensure fast and efficient expulsion of alcohol and other undesirable substances. By the Desorption of these reaction-braking substances from the fuel further enhances the activity and reactivity of the fuel component. However, the desorption phase can also be achieved by the action of elevated temperature or by irradiation, for example with microwaves.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The method according to the invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

15 g trockene molekular vorliegende Methylmethacrylatsubstanz werden mit ca. 5 ml Ethanol gut gemischt. Danach werden ca. 8 ml Iso-Oktan zugemischt. Auf die Vermeidung von Abdampfverlusten ist dabei zu achten. Das Gemisch wird in eine elektrisch nicht leitfähige Form gestreut und mit Mikrowellen bestrahlt. Die Zeit der Bestrahlung ist abhängig von der Frequenz und der Leistungsdichte der Strahlungsquelle. In einem normalen 800 W Haushaltsmikrowellengerät beträgt die Zeit je nach eingestreuter Packungsdichte und Gesamtvolumen des Formkörpers zwischen 30 bis 60 Sekunden. Während der Bestrahlung darf es im Zusammenwirken der Methylmethacrylat- und Ethanolmoleküle und dem Zusatzstoff Iso-Oktan nur zu einer Versinterung von "Molekülspitzen" kommen. Der bestrahlte Körper darf sich nicht für längere Zeit über 40°C erwärmen, da sonst verklumpende Verschmelzungen entstehen.15 g dry molecular methyl methacrylate substance are well mixed with about 5 ml of ethanol. Thereafter, about 8 ml of iso-octane are added. On the avoidance of evaporation losses is to pay attention. The mixture is scattered in an electrically non-conductive form and irradiated with microwaves. The time of the irradiation depends on the frequency and the power density of the radiation source. In a normal 800 W household microwave oven, the time is between 30 to 60 seconds, depending on the packing density and the total volume of the shaped body. During irradiation, the interaction of the methyl methacrylate and ethanol molecules with the additive iso-octane may only result in the sintering of "molecule peaks". The irradiated body must not heat up to 40 ° C for a longer period of time, as otherwise clumping fusions may occur.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Brennstoffkomponente für einen Explosivstoff nach Anspruch 14, der einen volumenerweiterten molekulardispersen Kohlenwasserstoff aufweist, der nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt ist.The invention also provides a fuel component for an explosive according to claim 14 comprising a volume expanded molecular disperse hydrocarbon prepared by the aforementioned method.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Explosivstoff mit einem Oxidationsmittel und der erfindungsgemäßen Brennstoffkomponente.Another aspect of the invention relates to an explosive having an oxidizing agent and the fuel component of the invention.

Als Oxidationsmittel eignen sich insbesondere Halogene, insbesondere Fluor, Interhalogenverbindungen, Halogensauerstoffverbindungen sowie sämtliche Sauerstoffmodifikationen.Halogens, in particular fluorine, interhalogen compounds, halogen oxygen compounds and all oxygen modifications are particularly suitable as oxidizing agents.

Besonders geeignet ist ein Explosivstoff, bei dem das Oxidationsmittel flüssigen Sauerstoff umfasst.Particularly suitable is an explosive in which the oxidizing agent comprises liquid oxygen.

Eine derartige Mischung aus der erfindungsgemäßen Brennstoffkomponente und flüssigem Sauerstoff, eine so genannte LOX-Ex-Mischung, besteht abgesehen von der reaktionsbedingten Aufspaltung der Kohlenwasserstoff- und Sauerstoffmoleküle in atomarer Modifikation nur aus exothermen Reaktionspartnern. Alle Komponenten der Mischung sind nach Reaktionsinitüerung sofort über die schnelle vollständige energetische Umsetzung verfügbar und nicht erst durch parallel verlaufende, beispielsweise endotherme, Sekundärreaktionen aus metastabilen Anlagerungszuständen chemisch auszulösen bzw. freizusetzen. Der erfindungsgemäße Explosivstoff lässt sich in die Reihe der stärksten existierenden Sprengstoffe einordnen. Als Brennstoffkomponente des Flüssigsauerstoffexplosivstoffes liegen spezielle poly- und makromolekulare Kohlenwasserstoffmoleküle im Zustand der kondensierten Materie molekular einzeln, aber dennoch wie ein Schüttgut vor, die durch Konditionierung in einen Zustand versetzt werden, so dass nach ihrer Vermischung mit flüssigem Sauerstoff die Brennstoffkomponenten ihre Oxidationsmittelpartner unmittelbar nebeneinander vorfinden. Dadurch wird erreicht, dass bereits der lokale Eintrag von Schlag- oder Stoßenergie in das Volumen des Gemisches eine detonative Umsetzungsreaktion mit einer ausreichend hohen Reaktionsgeschwindigkeit auslöst. Das gesamte Volumen des Flüssigsauerstoffexplosivstoffgemisches wird erfasst. Dadurch, dass die Brennstoffkomponenten und ihre Oxidationsmittelpartner unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, wird eine chemisch hohe reaktive Energiedichte und nach erfolgter Zündung eine hohe detonative Reaktions- oder Umsetzungsgeschwindigkeit im Gemisch erreicht. Der Flüssigsauerstoffexplosivstoff besteht aus Komponenten, die für sich genommen, keine Explosivstoffe darstellen und in denen keine chemisch energetischen Ballaststoffe, wie beispielsweise chemische Oxidationsmittelträger, enthalten sind.Such a mixture of the fuel component according to the invention and liquid oxygen, a so-called LOX-Ex mixture, apart from the reaction-related splitting of the hydrocarbon and oxygen molecules into atomic Modification only from exothermic reaction partners. All components of the mixture are immediately available after reaction initiation via the rapid complete energetic reaction and not only by parallel running, for example, endothermic, secondary reactions of metastable accumulation states chemically trigger or release. The explosive according to the invention can be classified in the series of the strongest existing explosives. As a fuel component of the liquid oxygen explosive are special poly- and macromolecular hydrocarbon molecules in the state of condensed matter molecularly individually, but still like a bulk material, which are conditioned by conditioning in a state so that after their mixing with liquid oxygen, the fuel components find their oxidant directly adjacent to each other , This ensures that even the local entry of impact or impact energy into the volume of the mixture triggers a detonative reaction reaction with a sufficiently high reaction rate. The total volume of the liquid oxygen explosive mixture is recorded. Due to the fact that the fuel components and their oxidant partners are arranged directly next to one another, a chemically high reactive energy density and, after ignition, a high detonative reaction or reaction rate in the mixture is achieved. The liquid oxygen explosive consists of components which, taken by themselves, are not explosives and do not contain any chemically energetic fiber, such as chemical oxidant carriers.

Durch die Kette der vorgenannten Vorbereitungsoperationen der Brennstoffkomponente wird bewirkt, dass der mikro- und nanostrukturierte Makromolekularverband hinreichend Volumen in sich aufspannt. Dadurch ist eine reaktionsbedingte optimale volumetrische Anteilsrelation zwischen Brennstoff- und Oxidationsmittel gegeben. Insbesondere sind die Brennstoff- und Oxidationsmittelpartner in der Mischphase so räumlich verteilt, dass die potentiellen Partner im Explosivstoffgemisch nebeneinander vorliegen, bzw. in einem stabilen Mischzustand reaktionsfähig so lange vorgehalten werden, wie ausreichender kryogener flüssiger Sauerstoff vorhanden ist und das Brennstoffvolumen durchdringt. Der erfindungsgemäße Explosivstoff zeichnet sich durch eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften aus.The chain of the aforementioned preparatory operations of the fuel component causes the microstructured and nanostructured macromolecular assembly to sufficiently expand in volume. As a result, a reaction-related optimal volumetric proportion relation between fuel and oxidant is given. In particular, the fuel and oxidant partners in the mixing phase are spatially distributed so that the potential partners in the explosive mixture are present next to each other, or are held in a stable mixed state reactive as long as sufficient cryogenic liquid oxygen is present and penetrates the fuel volume. The explosive according to the invention is characterized by a number of advantageous properties.

Eine hohe detonative Reaktions- oder Umsetzungsgeschwindigkeit des gesamten LOX-Ex-Volumens. Der Auslösung der gesamten Detonationsreaktion kann durch Stoß-, Schlag-, Reib- oder Druckeinwirkung aus einem kleinen Volumenbereich der LOX-Ex-Ladung heraus erfolgen. Das LOX-Ex-Gemisch enthält keine Ballaststoffe und verfügt damit über eine hohe chemische Reaktivenergiedichte. Ferner besitzt der Explosivstoff ein hohes Gesteinsabtragsvermögen. Die Kosten für einen Explosivstoff liegen massenbezogen im Größenbereich der Kosten von Heizöl, wobei der Brennstoff und der flüssige Sauerstoff für sich genommen keine Explosivstoffe sind und bis zu ihrer Vermischung zum LOX-Ex keine explosivstoffspezifischen Sicherheitsvorkehrungen erfordern. Für die Ausgangsstoffe des LOX-Ex-Gemisches gilt strengstenfalls die Gefahrgutverordnung. Der Brennstoff, der flüssige Sauerstoff sowie das fertige LOX-Ex-Gemisch und die explosiven Reaktionsprodukte oder die nach einer Fehlzündung verbleibenden Reste sind nicht umweltschädlich. Erzeugtes aber ungezündetes LOX-Ex-Gemisch verfällt relativ schnell durch Verdampfen des kryogenen flüssigen Sauerstoffes in den Nicht-Explosivstatus und ist damit ungefährlich. Auch tritt eine Flammenentzündung einer freien LOX-Ex-Mischung nicht ein. Das Gemisch brennt dann explosiv ab wie beispielsweise Schwarzpulver. Jedoch initiiert der detonative Druckstoß einer sich umsetzenden LOX-Ex-Mischung die detonative Reaktion einer räumlich benachbart positionierten LOX-Ex-Masse. Zudem kann das Zusammenführen des Brennstoffes mit dem flüssigen Sauerstoff zum LOX-Ex-Gemisch manuell oder automatisiert erfolgen.A high detonative reaction or conversion rate of the entire LOX Ex volume. The triggering of the entire detonation reaction can be triggered by shock, Impact, friction or pressure from a small volume range of the LOX-Ex-charge made out. The LOX-Ex mixture contains no fiber and thus has a high chemical reactive energy density. Furthermore, the explosive has a high rock erosion capacity. The cost of an explosive is mass-related in the size range of the cost of fuel oil, the fuel and the liquid oxygen by themselves are not explosives and do not require explosive-specific safety precautions until they are mixed to LOX-Ex. For the raw materials of the LOX-Ex-mixture, the Dangerous Goods Ordinance applies at best. The fuel, the liquid oxygen and the finished LOX-Ex mixture and the explosive reaction products or the remaining after a misfire residues are not harmful to the environment. Produced but unleacted LOX-Ex mixture decays relatively quickly by evaporation of the cryogenic liquid oxygen in the non-explosive state and is therefore harmless. Also does not occur a flame ignition of a free LOX Ex mixture. The mixture then burns explosively, such as black powder. However, the detonative surge of a reacting LOX-Ex mixture initiates the detonative response of a spatially adjacent positioned LOX-Ex mass. In addition, the merging of the fuel with the liquid oxygen to the LOX-Ex mixture can be done manually or automatically.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Sprengkörper mit dem erfindungsgemäßen Explosivstoff.The invention also provides an explosive device with the explosive according to the invention.

Das LOX-Ex-Gemisch kann leicht in Kapseln verfüllt werden, die aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere biologisch leicht abbaubaren, wie beispielsweise Pappe, gefertigt sind. Oder das LOX-Ex-Gemisch wird unmittelbar mit einer Hüllkapsel als Haut aus der eigenen Brennstoffkomponente erzeugt, so dass LOX-Ex-Kapseln verfügbar sind. Die LOX-Ex-Kapseln sind pneumatisch, nach dem Blasrohrprinzip, beschleunigbar und auf ein Zielgebiet abschießbar, wobei die explosiven Eigenschaften beibehalten werden. Der notwendige Zündimpuls ist beispielsweise durch einen expliziten Detonatorzünder, durch Einschluss des LOX-Ex-Gemisches in ein Druckgefäß und anschließender Druckerhöhung, oder durch Kollision der LOX-Ex-Kapsel mit einem Hindernis aufbringbar.The LOX-Ex mixture can easily be filled into capsules made of different materials, in particular readily biodegradable, such as cardboard. Or the LOX-Ex mixture is produced directly with a capsule as skin from the own fuel component, so that LOX-Ex capsules are available. The LOX-Ex capsules are pneumatic, blowpipe-type, acceleratable and fire-resistant to a target area while retaining explosive properties. The necessary ignition pulse can be applied, for example, by means of an explicit detonator detonator, by enclosing the LOX-Ex mixture in a pressure vessel and subsequent pressure increase, or by collision of the LOX-Ex capsule with an obstacle.

In Verbindung mit einer Kollision ist die detonative Zündung auch mit einer explizit im LOX-Ex-Gemisch befindlichen mechanischen passiven und nicht reaktiven Zündvorrichtung auslösbar. Eine derartige Zündvorrichtung besteht im einfachsten Fall aus einem oder mehreren zweckmäßig in der Ladung platzierten metallischen oder mineralischen Festkörpern. Diese Körper verharren bei der Abschussbeschleunigung der Kapsel in ihrer Ruheposition, und im Moment der Kollision bzw. des Aufschlags der LOX-Ex-Kapsel auf ein Hindernis erfolgt entsprechend ihrer eigenen Trägheit ein Weiterbewegen der Körper im LOX-Ex-Gemisch. Dabei staut sich vor einem solchen Körper eine Stau-Stoßwelle mit reaktionsauslösender Stärke und Reibewirkung auf. Oder ein solcher eingelagerter Körper schlägt wie ein Stößel auf ein in der Kapsel eingelagertes Hindernis nach dem Hammer-Amboss-Prinzip auf und initiiert einen Druckstoß bzw. eine Kompressionsschlagwirkung, wodurch die gesamte chemische Umsetzung detonativ ausgelöst wird.In conjunction with a collision, the detonating ignition is also with a mechanical passive and non-reactive ignition device explicitly located in the LOX-Ex mixture triggered. Such an ignition device consists in the simplest case of one or more suitably placed in the charge metallic or mineral solids. These bodies remain in their resting position during the acceleration of the capsule, and at the moment of the impact of the LOX-Ex capsule on an obstacle, according to their own inertia, the bodies move on in the LOX-Ex mixture. At the same time, a traffic jam shock wave with reaction-triggering strength and rubbing effect builds up in front of such a body. Or such an embedded body strikes like a pestle on an embedded obstacle in the capsule according to the hammer-anvil principle and initiates a pressure surge or a compression impact effect, whereby the entire chemical reaction is triggered detonatively.

Wird die LOX-Ex-Ladung als Hohlladung ausgestaltet, dann ist eine zweckmäßige Zünding im Moment des Aufschlags der Kapsel auch dadurch möglich, dass ein solcher Trägheitskörper oder Stößel im Inneren der Ladung gegen die mechanisch stabilisierte Spitze des Kegelmaterials oder ihrer axialen Verlängerung in das Kapselinnere schlägt und dort das LOX-Ex-Gemisch zündet.If the LOX Ex charge is designed as a shaped charge, then a suitable Zünding at the moment of impact of the capsule is also possible that such an inertial body or plunger inside the charge against the mechanically stabilized tip of the cone material or its axial extension into the capsule interior beats and there ignites the LOX-Ex mixture.

Vorzugsweise ist bei dem Sprengkörper eine dynamische Trägheitsverdämmung vorgesehen.Preferably, a dynamic Trägheitsverdämmung is provided in the explosive device.

Die Wirkung der dynamischen Trägheitsverdämmung kommt im Moment des Aufschlags der Kapseln und ihrer detonativen Umsetzung zustande. Dabei ist beispielsweise der hintere Teil der Kapsel als träge feste Masse ausgebildet, die infolge ihres Masse-Beharrungsvermögens bis zur eigenen Zerstörung der rückwärtsgerichteten Detonationswirkung der Kapsel einen Ausbreitungswiderstand entgegenstellt und somit die zerstörerische Vorwärtswirkung verstärkt. Die träge Masse kann beispielsweise Beton sein. Dieser Betonkörper erzeugt durch seine Massenträgheit eine dynamische Verdämmung, die den Detonationsdruck nicht völlig ungehindert in den Freiraum nach hinten ausweichen lässt.The effect of the dynamic inertia detunification comes about at the moment the capsule serves and detonates. In this case, for example, the rear part of the capsule is formed as a sluggish solid mass, which opposes a propagation resistance due to their inertia-inertia to their own destruction of the backward detonation effect of the capsule and thus enhances the destructive forward action. The inertial mass may be concrete, for example. Due to its mass inertia, this concrete body generates a dynamic damming that does not allow the detonation pressure to escape completely unhindered into the free space behind.

Der erfindungsgemäße Sprengkörper ist insbesondere für eine Anwendung in einem automatisierten Gesteinsabtragsverfahren geeignet. Zur Steigerung des gerichteten Gesteinsabtrags- oder Schädigungsvermögens ist die LOX-Ex-Ladung bevorzugt geometrisch als Hohlladung ausbildbar.The explosive device according to the invention is particularly suitable for use in an automated rock erosion process. To increase the directed rock erosion or damage capacity, the LOX Ex charge is preferably geometrically formed as a hollow charge.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Explosionsverfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 19 vorgeschlagen. Dabei wird eine erfindungsgemäße Brennstoffkomponente unmittelbar vor einer Explosion mit einem Oxidationsmittel zum Bilden eines Explosivstoffes vermischt. Dadurch können die einzelnen Komponenten über einen längeren Zeitraum geschützt gelagert und auch getrennt transportiert werden, wodurch das Sicherheitsrisiko deutlich verringert werden kann. Ferner ist auch die Reaktivität der beiden Komponente insbesondere unmittelbar nach der Vermischung im Vergleich zu einem Zeitpunkt nach einer längeren Lagerung deutlich erhöht, so dass auch eine verstärkte Detonationswirkung erreicht werden kann.According to a further aspect of the invention, an explosion method having the features of claim 19 is proposed. In this case, a fuel component according to the invention is mixed immediately before an explosion with an oxidizing agent to form an explosive. As a result, the individual components can be stored protected over a longer period of time and also transported separately, whereby the security risk can be significantly reduced. Furthermore, the reactivity of the two components, in particular immediately after mixing, is also markedly increased in comparison with a point in time after prolonged storage, so that an enhanced detonation effect can also be achieved.

Claims

Process for producing a fuel component for an explosive, comprising the steps of: - Providing a fuel base component of a solid polymeric molecular disperse hydrocarbon and

- Restructuring, in particular volume expansion of the fuel base component.

Method according to claim 1,
characterized,
that the volume expansion, the fuel base component is mixed with a liquid alcohol and
that the alcohol is desorbed from the basic fuel component.

Method according to claim 1 or 2,
characterized,
in that the volume expanded fuel base component is mixed with a combustible low molecular weight hydrocarbon to form a conditioned fuel component.

Method according to one of claims 1 to 3,
characterized,
in that a spray-dried emulsion polymer or condensate is used as the fuel component.

Method according to one of claims 1 to 4,
characterized,
in that a methacrylate is used as the fuel component.

Method according to one of claims 1 to 5,
characterized,
in that methyl methacrylate or ethyl methacrylate or a mixture thereof is used as the methacrylate.

Method according to one of claims 2 to 6,
characterized,
in that methanol or ethanol or a mixture thereof is used as the alcohol.

Method according to one of claims 3 to 7,
characterized,
that is used as the combustible low molecular weight hydrocarbon methane or ethane or a mixture thereof.

Method according to one of claims 2 to 8,
characterized,
that the fuel base component is mixed with a further additional fuel base component in the form of a molecularly disperse organic solid before or during mixing with the alcohol.

Method according to one of claims 3 to 9,
characterized,
that the combustible low molecular weight hydrocarbon is added together with a liquid hydrocarbon.

Method according to claim 10,
characterized,
that the liquid hydrocarbon is iso-octane.

Method according to one of claims 1 to 11,
characterized,
that the mixture is irradiated with microwaves before completion.

Method according to one of claims 2 to 12,
characterized,
that the desorption is carried out by vacuum drying, desorption or freeze-drying.

Fuel component for an explosive,
characterized,
in that the fuel component has a volume-expanded molecularly disperse hydrocarbon, in particular produced according to one of claims 1 to 13.

An explosive having an oxidizing agent and a fuel component according to claim 14.

Explosive substance according to claim 15,
characterized,
that the oxidizing agent comprises liquid oxygen.

Explosive device with an explosive according to one of Claims 15 or 16.

Explosive device according to claim 17,
characterized,
that a dynamic inertia attenuation is provided.

Explosion procedures
characterized,
in that a fuel component according to claim 14 is mixed immediately before explosion with an oxidizing agent to form an explosive.