emulsjonssprengstoff

I emulsjonssprengstoffer er den indre saltfasen dispergert som små mikrodråper med diameter 1–10 mikrometer i den ytre oljefasen. Dermed sikres en god kontakt mellom oksidasjonsmiddelet (saltfasen med nitrater) og brenselstoffet (oljefasen) av blandingen. På denne måten får disse sprengstoffene en god ytelse og høy detonasjonshastighet.

Saltfasen i et emulsjonssprengstoff er typisk overmettet, som vil si at vannet inneholder mer ammoniumnitrat og andre nitratsalter enn det som er løselig ved brukstemperaturen. Saltfasen lages ved forhøyet temperatur og blir derfor metastabil når den kjøles ned til romtemperatur. Den kan i verste fall krystallisere og gjøre sprengstoffet ubrukelig. Dette motvirkes ved at krystallisasjon i én mikrodråpe vanskelig sprer seg til andre dråper.

Emulsjonssprengstoffer må gjøres følsomme før bruk, for vann-i-olje-emulsjonen i seg selv lar seg vanskelig detonere. Dette kan gjøres på to forskjellige måter. Enten kan emulsjonen gjøres følsom gjennom kjemiske tilsetninger, som for eksempel ved tilsetning av finfordelt aluminium eller eksplosive stoffer som monometylaminnitrat (MMAN).

Alternativt kan emulsjonene gjøres følsomme gjennom innføring av porøsitet, for dette gir sterk, lokal varmeutvikling gjennom adiabatisk kompresjon når små gasslommer trykkes sammen av en detonasjon. Porøsiteten kan innføres ved tilsetning av mikroballonger, men vanligere er det å tilsette stoffer som utvikler gass like før bruk («gassemidler»).

Emulsjonssprengstoffer brukes både som bulksprengstoff og som patronert sprengstoff. Som bulksprengstoff vil emulsjonen typisk produseres på forhånd som et halvfabrikat, gjerne referert til i bransjen som «matrise». Denne lages i en egen fabrikk, for deretter å bli fraktet frem til brukerstedet. Slik matrise er svært ufølsom og er ikke klassifisert som sprengstoff.

Rett før bruk må matrisen gjøres følsom, og dette skjer direkte på brukerstedet som en del av ladeoperasjonen. I spesialiserte, mobile produksjonsenheter vil typisk matrisen tilsettes gassemidler samtidig som den pumpes ned i borehullene. Disse forårsaker gassutvikling i matrisen, og gassboblene gjør matrisen i stand til å detonere. Et vanlig gassemiddel er natriumnitritt løst i vann (med tilsetninger), noe som gir utvikling av nitrogengass (N₂).

På denne måten sikrer man at sprengstoffet gjøres følsomt først rett før det skal anvendes. Slike emulsjonssprengstoffer i bulkform kan også kombineres med ANFO ved at prillet ammoniumnitrat, med eller uten tilsatt fyringsolje eller diesel, blandes inn i matrisen ved hjelp av den mobile produksjonsenheten før sprengstoffet pumpes ned i borehullet.

Emulsjonssprengstoffer kan også patroneres og brukes for mange av de samme formålene som tradisjonell dynamitt. De er imidlertid langt tryggere under håndtering, lagring og transport. Emulsjonssprengstoffer har høyere bulktetthet og langt bedre vanntoleranse enn ANFO, for prillene av ammoniumnitrat i ANFO er både hygroskopiske og vannløselige.

I motsetning til dynamitt, som gjerne blir farligere ved langvarig oppbevaring på grunn av utsvetting av nitroglyserin eller nitroglykol, blir emulsjonssprengstoff som regel mindre farlig ved lagring over lengre perioder. Mye av det samme gjelder for vanngelsprengstoff. Etter lengre tids lagring kan emulsjonssprengstoff faktisk bli helt ufølsomt.

Konseptet bak emulsjonssprengstoff ble patentert i 1967 av kjemikeren Harold Frederick Bluhm (1927–2005). Han arbeidet i det amerikanske selskapet Atlas Chemical Industries, ved selskapets anlegg nær Tamaqua i Pennsylvania. Bluhm-patentet viste seg svært lukrativt, og det ble rettslig etterprøvd av flere konkurrerende selskaper i de påfølgende årene.

Emulsjonssprengstoff erstattet for det meste vanngelsprengstoff i løpet av 1960- og 1970-årene. Atlas Chemical Industries ble oppkjøpt av britiske ICI i 1971, og ICI ble etter hvert en hovedkonkurrent til det fremvoksende og norskeide Dyno Industrier, senere Dyno Nobel. Som for vanngelsprengstoff, kalles også emulsjonssprengstoff ofte bare for «slurry», selv om denne betegnelsen strengt tatt bare skal brukes om førstnevnte.

En sentral ingrediens i emulsjonssprengstoff er en egnet emulgator. Bluhm brukte spesielle emulgatorer (merkenavn Span™) som bestod av estere mellom fettsyrer og sorbitan, hvor sorbitan er en blanding av sykliske eter-alkoholer dannet gjennom dehydratisering av sorbitol. Fra 1980-tallet og utover ble emulgatorer av typen PIBSA (polyisobutylene succinic anhydride) dominerende. Disse er basert på polyisobutylen og ble utviklet av firmaet Lubrizol i USA.

• sprengstoff
• ammoniumnitrat
• sikkerhetssprengstoffer
• ANFO
• vanngelsprengstoff