ES2363065T3 - MANUFACTURE OF DUST-FREE DUST FOR A PROPELLENT LOAD. - Google Patents
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Abstract
Description
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de materias explosivas conforme al preámbulo de la reivindicación 1. The invention relates to a process for the manufacture of explosive materials according to the preamble of claim 1.
Dentro del marco de la invención se deben entender bajo el concepto de "materias explosivas", las sustancias o mezclas de sustancias con riesgo de explosión y/o con capacidad de explosión, en particular sustancias sólidas, líquidas y gelatinosas, que se emplean como explosivos, propelentes, detonantes o como cargas pirotécnicas, o para la fabricación de estos. Within the framework of the invention, under the concept of "explosive materials", substances or mixtures of substances with a risk of explosion and / or explosion capacity, in particular solid, liquid and gelatinous substances, which are used as explosives should be understood , propellants, triggers or as pyrotechnic charges, or for the manufacture of these.
Las materias explosivas, y en particular las pólvoras para cargas propelentes, se requieren para numerosas aplicaciones tales como por ejemplo en la técnica de voladura o para el accionamiento de proyectiles. Generalmente se exige que la materia explosiva o carga propelente esté disponible en una forma determinada, por ejemplo como polvo o granulado, como dados o en forma compacta de diferentes dimensiones, pero donde debido al carácter explosivo de la materia prima explosiva, por ejemplo a base de nitrocelulosa y/o nitroglicerina, existe una problemática especial en cuanto a la transformación de la misma. Explosive materials, and in particular gunpowder for propellant charges, are required for numerous applications such as for example in blasting technique or for projectile operation. It is generally required that the explosive material or propellant charge be available in a certain form, for example as powder or granulate, as dice or in a compact form of different dimensions, but where due to the explosive nature of the explosive raw material, for example based of nitrocellulose and / or nitroglycerin, there is a special problem regarding its transformation.
En la fabricación de pólvora para cargas explosivas se distingue por principio entre procesos con y sin disolvente. In the manufacture of gunpowder for explosive charges, a distinction is made between processes with and without solvent.
En la fabricación de pólvora para cargas propelentes sin disolvente (pólvora POL) se parte, de acuerdo con un desarrollo de proceso convencional, de una mezcla de nitrocelulosa/aceite explosivo humidificado con agua. Esta mezcla se deshidrata sobre unos trenes de laminación con calefacción y se gelatiniza. Esto tiene lugar de forma manual o parcialmente automatizada con unas instalaciones muy complejas, donde al final del proceso de laminación se produce una hoja homogeneizada que se enrolla formando una napa y que en una prensa hidráulica se extruye dándole la geometría deseada. In the manufacture of gunpowder for solvent-free propellant fillers (POL gunpowder), according to a conventional process development, a mixture of nitrocellulose / explosive oil humidified with water is split. This mixture is dehydrated on heated rolling mills and gelatinized. This takes place manually or partially automated with very complex installations, where at the end of the lamination process a homogenized sheet is produced that is rolled into a sheet and that is extruded into a hydraulic press giving it the desired geometry.
Frente a esto, el documento US 4.963.296 o el correspondiente EP 0 288 505 B1 o el DE 36 35 296 A1 da a conocer un procedimiento para la fabricación de pólvora para cargas propelentes en un proceso exento de disolvente en el que una masa bruta de pólvora humedecida con agua se amasa a temperatura superior en un cilindro cizallador. Para ello la masa bruta de pólvora se alimenta de forma continua y se va retirando en el extremo frontal del cilindro cizallador en forma de masa gelatinizada, e inmediatamente a continuación se granula de modo continuo. El granulado producido se alimenta entonces de modo constante a una extrusora mediante la cual se prensa formando cordones de pólvora, que se transforman en pólvora terminada mediante corte u otro tratamiento final. Against this, US 4,963,296 or the corresponding EP 0 288 505 B1 or DE 36 35 296 A1 discloses a process for the manufacture of gunpowder for propellant charges in a solvent-free process in which a gross mass Gunpowder moistened with water is kneaded at a higher temperature in a shear cylinder. For this, the crude powder mass is fed continuously and is removed at the front end of the shearing cylinder in the form of a gelatinized mass, and immediately afterwards it is continuously granulated. The granulate produced is then fed steadily to an extruder by means of which it is pressed forming powder strands, which are transformed into finished powder by cutting or other final treatment.
En cuanto a la deshidratación y gelatinización, este procedimiento representa una notable mejora del proceso POL antes citado, dado que la transformación del granulado en una extrusora no se podía garantizar hasta ahora de forma segura, ya que al prensar el granulado se generan en la prensa unas elevadas presiones sobre la masa, lo cual entraña considerables problemas y precauciones técnicas de seguridad. Para soslayar éstas se mezclaba para ello el granulado con un material bruto original humedecido con agua y sólo después se laminaba en un tren de laminación para formar una hoja homogeneizada y después se continuaba su transformación. El enrollado para formar una napa y el prensado para darle la geometría deseada se realiza de acuerdo con el procedimiento convencional antes descrito. Regarding dehydration and gelatinization, this procedure represents a notable improvement of the aforementioned POL process, since the transformation of the granulate into an extruder could not be guaranteed until now safely, since when pressing the granulate they are generated in the press high pressures on the mass, which entails considerable problems and technical safety precautions. To avoid these, the granulate was mixed with an original raw material moistened with water and only afterwards it was laminated in a rolling mill to form a homogenized sheet and then its transformation was continued. The winding to form a nappa and the pressing to give it the desired geometry is carried out in accordance with the conventional procedure described above.
Además de ser una forma de trabajo engorrosa, el procedimiento antes citado plantea también considerables problemas. Así por ejemplo la napa producida presenta faltas de homogeneidad que se deben a una gelatinización de diferente calidad o menos buena de los materiales brutos humedecidos con agua o gelatinizados mezclados entre sí y ya deshidratados. Estos influyen negativamente en la calidad, por lo que una gran parte de la pólvora para la carga propelente se fabrica todavía de acuerdo con el procedimiento de laminación convencional citado en primer lugar. In addition to being a cumbersome form of work, the aforementioned procedure also poses considerable problems. Thus, for example, the napa produced has a lack of homogeneity that is due to a gelatinization of different or less good quality of the raw materials moistened with water or gelatinized mixed together and already dehydrated. These negatively influence the quality, so that a large part of the powder for propellant loading is still manufactured according to the conventional lamination procedure mentioned above.
Frente a esto, la invención se basa en el objetivo de perfeccionar un procedimiento según el documento EP 0 288 505 B1 de tal modo que un granulado deshidratado y gelatinizado se pueda transformar de forma sencilla y económica en una materia explosiva a base de un éster de ácido nítrico, y en particular en una pólvora para una carga propelente exenta de disolvente, evitando los problemas antes citados, en particular los relevantes para la seguridad. Against this, the invention is based on the objective of perfecting a process according to EP 0 288 505 B1 so that a dehydrated and gelatinized granulate can be transformed simply and economically into an explosive material based on an ester of nitric acid, and in particular in a powder for a solvent-free propellant charge, avoiding the aforementioned problems, in particular those relevant to safety.
El objetivo se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 1. The objective is solved by a method according to claim 1.
El problema se resuelve principalmente mediante un procedimiento para la fabricación de una pólvora para carga propelente (pólvora POL) exenta de disolvente a base de una materia prima explosiva flegmatizada, en particular humedecida con agua, mediante deshidratación, gelatinización, transformación de la materia explosiva en un granulado, realizándose la deshidratación, gelatinización y granulación de la materia prima explosiva mediante un cilindro cizallador en un dispositivo de granulación a una temperatura dentro de un campo de 30º C a 130º C, preferentemente a una temperatura dentro de un campo de 50º C a 110º C y muy preferentemente dentro de un campo de 70º C a 95º C, el prensado isostático del granulado para formar un bloque y la ulterior transformación del bloque de forma convencional, por ejemplo mediante una prensa hidráulica, en cuyo caso el granulado se conforma inmediatamente después de la granulación y mediante una prensa isostática para formar el bloque, alimentándose el granulado a la prensa hidrostática en estado caliente, en particular en estado plástico. The problem is mainly solved by a process for the manufacture of a solvent-free powder (POL powder) solvent-free based on a phlegmatized explosive raw material, in particular moistened with water, by dehydration, gelatinization, transformation of the explosive material into a granulate, the dehydration, gelatinization and granulation of the explosive raw material being carried out by means of a shearing cylinder in a granulation device at a temperature within a field of 30º C to 130º C, preferably at a temperature within a field of 50º C to 110º C and most preferably within a field of 70º C to 95º C, the isostatic pressing of the granulate to form a block and the subsequent transformation of the block in a conventional way, for example by means of a hydraulic press, in which case the granulate is immediately formed after granulation and by an isostatic press to form the b The feed being fed to the hydrostatic press in the hot state, in particular in the plastic state.
Un punto esencial de la invención consiste en que el granulado se alimenta a la prensa isostática en estado todavía caliente y plástico. An essential point of the invention is that the granulate is fed to the isostatic press in a still hot and plastic state.
De este modo se evita que en la prensa choque entre sí granulado enfriado o endurecido, y que al efectuar el prensado se formen en las superficies de contacto o en las paredes de la prensa unas zonas de alta presión relevantes para la seguridad. In this way it is avoided that in the press collided with cooled or hardened granules, and that when pressing, high-pressure areas relevant to safety are formed on the contact surfaces or on the walls of the press.
Mediante el empleo de granulado caliente se aprovecha, de acuerdo con la invención, que éste se pueda deformar plásticamente con facilidad, y que tienda a fluir incluso sin aplicación de presión o con una aplicación reducida de presión, de modo que se pueda realizar un proceso de prensado de forma muy suave. By using hot granulate, according to the invention, it is advantageous that it can be easily deformed plastically, and that it tends to flow even without pressure application or with a reduced pressure application, so that a process can be carried out Pressing very smoothly.
Como idea básica esencial de la invención se emplea para producir la presión de prensado una prensa isostática, ya que en ésta una presión que actúe sobre un fluido o sobre una masa plástica se propaga uniformemente hacia todos los lados. De este modo se evita que se produzcan "puntas de presión", lo que es prácticamente inevitable si se emplea granulado convencional y una prensa convencional, una extrusora o un dispositivo de compresión similar. As an essential basic idea of the invention, an isostatic press is used to produce the pressing pressure, since in it a pressure acting on a fluid or on a plastic mass spreads uniformly to all sides. In this way, "pressure tips" are avoided, which is practically unavoidable if conventional granules and a conventional press, an extruder or a similar compression device are used.
Debido a la forma de prensado isostática se tiene de este modo la posibilidad de formar de modo cuidadoso un bloque a partir del granulado plástico, consiguiéndose durante la compactación una densidad muy uniforme del bloque, y debido a la compactación muy suave se produce sólo muy poco rozamiento, que entraña un riesgo de seguridad muy escaso, en comparación con los procedimientos antes citados. Due to the form of isostatic pressing, there is thus the possibility of carefully forming a block from the plastic granulate, achieving a very uniform density of the block during compaction, and due to very soft compaction only very little occurs friction, which entails a very low safety risk, compared to the aforementioned procedures.
De acuerdo con un perfeccionamiento de la invención se calienta la prensa isostática, de modo que durante el prensado isostático se pueda ajustar una temperatura definida y por lo tanto la plasticidad de la materia explosiva. De este modo se evita que el material que se trata de prensar se enfríe y/o endurezca prematuramente, por ejemplo debido al contacto con la pared de la prensa. In accordance with an improvement of the invention, the isostatic press is heated, so that during a isostatic pressing a defined temperature can be adjusted and therefore the plasticity of the explosive matter. This prevents the material to be pressed from being cooled and / or hardened prematurely, for example due to contact with the wall of the press.
El prensado isostático puede realizarse siguiendo una técnica de matriz húmeda o matriz seca, prefiriéndose la técnica de matriz seca debido a la posibilidad de obtener unos tiempos de ciclo más cortos, así como la posibilidad de transformar cantidades menores. Debido al tiempo de ciclo más reducido, la técnica de la matriz en seco es por lo tanto también adecuada para obtener un alto rendimiento y producir grandes cantidades. Debido a la acción de la presión multiaxial durante el prensado en seco se obtiene un comportamiento de compactación muy alto y casi totalmente uniforme, que da lugar a una densidad muy uniforme del bloque producido. Por lo tanto la productividad y rentabilidad de este proceso de prensado isostático se debe considerar como buena a muy buena. Isostatic pressing can be performed following a wet matrix or dry matrix technique, the dry matrix technique being preferred due to the possibility of obtaining shorter cycle times, as well as the possibility of transforming smaller quantities. Due to the shorter cycle time, the dry matrix technique is therefore also suitable for high yield and large quantities. Due to the action of the multiaxial pressure during dry pressing, a very high and almost completely uniform compaction behavior is obtained, which results in a very uniform density of the block produced. Therefore the productivity and profitability of this isostatic pressing process should be considered as good to very good.
El calentamiento de la vasija de presión se puede realizar mediante un termostato empleando por ejemplo elementos calentadores, pero preferentemente mediante un baño de agua o aceite caliente o instalaciones de calentamiento similares conocidas. The heating of the pressure vessel can be carried out by means of a thermostat using for example heating elements, but preferably by means of a water or hot oil bath or similar known heating installations.
Tal como ya se ha mencionado, la prensa isostática está preferentemente calentada, de modo que el prensado isostático se realice a una temperatura dentro de un campo de 30º C a 130º C, preferentemente a una temperatura dentro de un campo de 50º C a 110º C y muy preferentemente dentro de un campo de 70º C a 95º C. Frente a la transformación convencional del granulado en una prensa hidráulica de bloque, el procedimiento según la invención ofrece la ventaja de que para la formación del bloque se evita prácticamente la generación de calor dentro del material de prensado, debido a que se evita en gran medida el rozamiento mutuo de las granallas entre sí. Además de esto, el material de prensado plástico que fluye reuniéndose, presenta una menor superficie en comparación con un granulado, lo que lleva consigo menores pérdidas de calor y por lo tanto un acondicionamiento de temperatura más fácil para el material de prensado. Esto mismo también es aplicable para el bloque de material explosivo producido. Además se reduce drásticamente la superficie de reacción, lo cual disminuye el riesgo de que se produzca una combustión involuntaria. As already mentioned, the isostatic press is preferably heated, so that the isostatic pressing is carried out at a temperature within a range of 30 ° C to 130 ° C, preferably at a temperature within a range of 50 ° C to 110 ° C and very preferably within a field of 70º C to 95º C. In front of the conventional transformation of the granulate into a hydraulic block press, the process according to the invention offers the advantage that heat generation is practically avoided for the formation of the block within the pressing material, because the mutual friction of the shotguns with each other is largely avoided. In addition to this, the plastic pressing material flowing flowing together, has a smaller surface compared to a granulate, which leads to lower heat losses and therefore an easier temperature conditioning for the pressing material. The same also applies to the block of explosive material produced. In addition, the reaction surface is drastically reduced, which reduces the risk of involuntary combustion.
De acuerdo con otra forma de realización de la invención, se lleva a cabo el prensado isostático a una presión reducida con relación a la presión atmosférica, en particular en vacío. El concepto de vacío comprende en este caso el campo desde un vacío por chorro de agua hasta una presión de vapor correspondiente a la tensión de vapor de los materiales empleados. La depresión real aplicada depende de la mezcla de material explosivo empleado, del contenido de agua residual en la misma, así como el grado de calidad deseado del bloque. De este modo, mediante la aplicación de depresión para extraer de la mezcla que se trata de prensar el posible agua residual, como también para reducir al mínimo el riesgo de que se produzcan inclusiones de aire en el bloque. In accordance with another embodiment of the invention, isostatic pressing is carried out at a reduced pressure relative to atmospheric pressure, in particular under vacuum. The vacuum concept includes in this case the field from a water jet vacuum to a vapor pressure corresponding to the vapor tension of the materials used. The actual depression applied depends on the mixture of explosive material used, the residual water content in it, as well as the desired quality grade of the block. Thus, by applying depression to extract the possible residual water from the mixture, as well as to minimize the risk of air inclusions in the block.
De acuerdo con otra forma de realización de la invención se aplica en la prensa hidrostática una presión de prensado dentro de un campo de 10 x 106 Pa hasta 50 x 106 Pa, preferentemente dentro de un campo de 25 x 106 Pa hasta 35 x 106 Pa, y muy preferentemente dentro de un campo de 28 x 106 Pa hasta 32 x 106 Pa. Por lo tanto se puede variar la presión de prensado o presión de la masa, así como la densidad resultante del producto prensado, dentro de unos límites muy amplios, de modo que por ejemplo para un contenido de agua residual relativamente alto se puede aplicar en el granulado una presión de prensado más alta, o en el caso de una mezcla de material explosivo termodinámicamente sensible se puede aplicar una presión de prensado más reducida. Por lo tanto el procedimiento conforme a la invención es adecuado para realizar con gran variedad la transformación de las materias explosivas y mezclas de material explosivas más diversas. In accordance with another embodiment of the invention, a pressing pressure is applied in the hydrostatic press within a range of 10 x 106 Pa to 50 x 106 Pa, preferably within a field of 25 x 106 Pa to 35 x 106 Pa , and most preferably within a range of 28 x 106 Pa up to 32 x 106 Pa. Therefore, the pressing pressure or mass pressure can be varied, as well as the resulting density of the pressed product, within very wide limits , so that for a relatively high residual water content a higher pressing pressure can be applied to the granulate, or in the case of a mixture of thermodynamically sensitive explosive material a lower pressing pressure can be applied. Therefore, the process according to the invention is suitable for carrying out the transformation of the most diverse explosive materials and mixtures of explosive materials with great variety.
En este punto hay que mencionar que el procedimiento conforme a la invención se refiere de modo general a la fabricación de pólvora de una y dos bases, así como a pólvora de tres bases con la premisa de la exención de disolvente. Además de pólvora de nitrocelulosa y pólvora de nitroglicerina quedan abarcados por la invención también pólvora de nitroguanidina, así como pólvoras derivadas de los ésteres del ácido nítrico, de diglicoldinitrato, triglicoldinitrato, metrioldinitrato y butanotrioltrinitrato. At this point it should be mentioned that the process according to the invention generally refers to the manufacture of one and two base powder, as well as three base powder with the premise of solvent exemption. In addition to nitrocellulose gunpowder and nitroglycerin gunpowder, nitroguanidine gunpowder is also encompassed by the invention, as well as gunpowder derived from nitric acid esters, diglycoldinitrate, triglycolinitrate, metrioldinitrate and butanotrioltrinitrate.
De acuerdo con la invención se realiza la deshidratación, gelatinización y granulado de la materia prima explosiva mediante un cilindro cizallador y un dispositivo de granulación dispuesto preferentemente inmediatamente a continuación, a una temperatura dentro de un campo de 30º C a 130º C, preferentemente a una temperatura dentro de un campo de 50º C a 110º C y muy preferentemente dentro de un campo de 70º C a 95º C. La ventaja resultante consiste en que cuando el granulado sale del dispositivo de granulación ya presenta una temperatura adecuada para la ulterior transformación en la prensa isostática. Por lo tanto no se requiere para la ulterior transformación ni un enfriamiento ni un calentamiento adicional del granulado caliente. Además de esto, el mantenimiento de una temperatura relativamente constante asegura una transformación cuidadosa de la materia explosiva. In accordance with the invention, dehydration, gelatinization and granulation of the explosive raw material is carried out by means of a shearing cylinder and a granulation device preferably arranged immediately afterwards, at a temperature within a field of 30 ° C to 130 ° C, preferably at a temperature within a field of 50º C to 110º C and most preferably within a field of 70º C to 95º C. The resulting advantage is that when the granulate leaves the granulation device it already has a temperature suitable for the subsequent transformation in the isostatic press Therefore, neither cooling nor additional heating of the hot granulate is required for further transformation. In addition to this, the maintenance of a relatively constant temperature ensures a careful transformation of the explosive matter.
De acuerdo con la invención, la ulterior transformación del bloque se realiza de forma convencional, tal como por ejemplo mediante una prensa hidráulica. De este modo el bloque fabricado conforme a la invención se puede transformar en un cordón para cortarlo o transformarlo de algún otro modo para obtener un sustrato o pólvora para carga propelente terminada. According to the invention, the further transformation of the block is carried out in a conventional manner, such as by means of a hydraulic press. In this way the block manufactured according to the invention can be transformed into a cord to cut it or transform it in some other way to obtain a substrate or powder for finished propellant charge.
Otras formas de realización de la invención se deducen de las reivindicaciones subordinadas. Other embodiments of the invention are deduced from the dependent claims.
A continuación se describe la invención mediante un ejemplo de realización que se explica con mayor detalle mediante una figura. Ésta muestra: The invention is described below by means of an embodiment that is explained in greater detail by means of a figure. This sample:
Figura 1 un diagrama de proceso esquemático a título de ejemplo del procedimiento conforme a la invención. Figure 1 shows a schematic process diagram by way of example of the method according to the invention.
De acuerdo con la Figura 1 se prepara primeramente una materia prima explosiva, que eventualmente se prepara mediante la adición y mezcla de sustancias auxiliares y adicionales. Esta materia prima explosiva se deshidrata primeramente y gelatiniza así como se granula mediante el empleo de un cilindro cizallador y un dispositivo de granulado. Esto se realiza preferentemente a una temperatura dentro de un campo de 90º C a 95º C. Inmediatamente a continuación de la granulación se conduce el granulado plástico caliente a un dispositivo de prensado en seco isostático, que está acondicionado a una temperatura de 90º C y se prensa formando un bloque aplicando para ello una presión de 25 x 106 Pa, así como un vacío producido por una bomba de chorro de agua. La ulterior transformación del bloque tiene lugar de forma convencional mediante una prensa hidráulica, estirándose el bloque para formar un cordón de materia explosiva y a continuación se corta. According to Figure 1, an explosive raw material is prepared first, which is eventually prepared by adding and mixing auxiliary and additional substances. This explosive raw material is first dehydrated and gelatinized as well as granulated by the use of a shearing cylinder and a granulating device. This is preferably done at a temperature within a field of 90º C to 95º C. Immediately after the granulation, the hot plastic granulate is conducted to an isostatic dry pressing device, which is conditioned at a temperature of 90º C and is Press forming a block by applying a pressure of 25 x 106 Pa, as well as a vacuum produced by a water jet pump. The subsequent transformation of the block takes place in a conventional manner by means of a hydraulic press, the block being stretched to form a cord of explosive matter and then cut.
En resumen se puede por lo tanto comprobar que mediante el procedimiento según la invención se pueden conseguir ventajas considerables en comparación con el estado de la técnica. En primer lugar hay que citar el riesgo de explosión In summary, it can therefore be verified that considerable advantages can be achieved by the method according to the invention compared to the prior art. First of all we must mention the risk of explosion
o de una combustión incontrolada en el curso de la compactación, notablemente reducido respecto a los procedimientos convencionales, gracias a la compactación cuidadosa. Por la aplicación del procedimiento según la invención resulta un producto de calidad uniforme con una densidad uniforme debido a la aplicación del procedimiento conforme a la invención, concretamente de un dispositivo de prensado hidrostático y de un granulado plástico, que se puede fabricar de forma reproductible mediante una transformación limpia y uniforme así como cuidadosa. Otra ventaja está representada por la posibilidad de efectuar la transformación de pequeñas cantidades, ya que de este modo se pueden evitar o reducir al mínimo el riesgo de explosión inherente a causa de la característica de la materia prima, respectivo a los daños inherentes de ello. or from uncontrolled combustion in the course of compaction, markedly reduced compared to conventional procedures, thanks to careful compaction. The application of the process according to the invention results in a product of uniform quality with a uniform density due to the application of the method according to the invention, specifically a hydrostatic pressing device and a plastic granulate, which can be reproducibly manufactured by a clean and uniform transformation as well as careful. Another advantage is represented by the possibility of carrying out the transformation of small quantities, since in this way the inherent risk of explosion can be avoided or minimized due to the characteristic of the raw material, corresponding to the inherent damages thereof.
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