Verfahren, bei denen ein Explosivstoff oder Oxidator in einer kontinuierlichen Phase dispergiert und auskristallisiert wird, sind zur Herstellung von reinen Partikeln bzw. zur Verbesserung der Korneigenschaften durch Umkristallisieren der Partikel bekannt. So beschreibt die US 3 522 334 A ein Verfahren zur Herstellung von Kristallen aus einer Mischung aus Nitrylperchlorat und Lithiumperchlorat, wobei die Mischung geschmolzen und in eine inerte, mit LiClO₄ und NO₂ClO₄ nicht mischbare Flüssigkeit, insbesondere Halogenkohlenwasserstoffe, eindispergiert wird. Nach Abkühlen und Erstarren der Partikel werden diese von der Flüssigkeit abgetrennt. Die WO 97/47571 A1 beschreibt ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung sphärischer Partikel aus Explosivstoffen, insbesondere ADN.

Der DE 1 467 203 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von sphärischem, nicht zusammenbackendem Ammoniumnitrat (AN) entnehmbar, wobei das AN bei etwa 170°C bis 180°C geschmolzen und in einem indifferenten Suspensionsmittel dispergiert wird. Nach Abkühlen der Suspension auf etwa 130°C wird das Suspensionsmittel von dem kugeligen AN mittels einer Durchlaufzentrifuge abgetrennt und rezirkuliert. Um einem Verklumpen des fertigen Produktes entgegenzuwirken, werden der Suspension insbesondere nicht näher spezifizierte Antibackmittel zugesetzt, die adsorptiv auf dem AN haften.

Aus der EP 0 953 555 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von sphärischen Partikeln schmelzfähiger, feuchtigkeitsempfindlicher Treib- und Explosivstoffe sowie Oxidatoren, insbesondere ADN, bekannt, indem das ADN geschmolzen, die Stoffschmelze in einer indifferenten Matrixflüssigkeit emulgiert, die Emulsion unter den Schmelzpunkt des ADNs unter Rekristallisation der dispersen Tropfen zu festen Partikeln abgekühlt wird und die festen Partikel von der Matrixflüssigkeit abgetrennt werden. Um zur Herstellung von Feinpartikeln für eine Emulsion mit feinen Tröpfchen zu sorgen, wird der Matrixflüssigkeit ein hydrophober Emulgator in Form von Siliciumdioxid zugesetzt.

Die bekannten Verfahren konnten der Fachwelt bislang jedoch keine Anregungen zur Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems geben. Überraschenderweise wurde gefunden, daß beim Einsatz feinpartikulärer Additive mit einem hinreichend hydrophilen Charakter, um von dem emulgierten ADN benetzt zu werden, eine spontane Migration der Additive in die ADN-Tröpfchen stattfindet, was – nach Erstarren derselben – zu ADN-Partikeln mit in diesen inkorporierten Additiven führt. Dabei wird in kurzer Zeit eine homogene und gleichmäßige Verteilung der Additive in den emulgierten ADN-Tröpfchen erreicht, wobei sämtliche erzeugte ADN-Partikel einen identischen und insbesondere reproduzierbaren Anteil an Additiven aufweisen. Eine Steuerung des prozentualen Anteils der Additive in den ADN-Partikeln ist auf einfache Weise über die Menge der der Matrixflüssigkeit bzw. der Emulsion zugesetzten Additive möglich. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren werden somit regelmäßige ADN-Partikel mit homogen in diesen verteilten Additiven und folglich bestmöglichem Kontakt der Additive mit dem ADN erhalten, wobei eine thermische Beeinträchtigung des ADNs weitestgehend vermieden wird, da die ADN-Partikel aufgrund der großen dem Stoffaustausch zur Verfügung stehenden Oberfläche nur kurz aufgeschmolzen und sogleich wieder abgekühlt werden können. Agglomerationen der Additive und des ADNs werden ebenso sicher vermieden wie lokale Entmischungen der genannten Komponenten. Überdies stellt die Matrixflüssigkeit sicher, daß das stark hygroskopische ADN während des Zusetzens der Additive kein Wasser, z.B. Luftfeuchtigkeit, aufnimmt. Eine rasche Kristallisation der mit den Additiven versetzten ADN-Partikel beim Abkühlen der Dispersion ist durch die feinpartikulären Additive sichergestellt, die als Kristallisationskeime wirken. Die Trennung des Phasengemischs erfolgt ausschließlich aufgrund der verschiedenen Schmelzpunkte von ADN und Matrixflüssigkeit.

Das ADN kann in kristallinem Zustand in die erhitzte Matrixflüssigkeit eingebracht und geschmolzen werden, oder das ADN wird vorab geschmolzen und die ADN-Schmelze unmittelbar in die Matrixflüssigkeit eingebracht. Die Additive und das ADN können der Matrixflüssigkeit ferner zugleich oder nacheinander zugesetzt werden, wobei lediglich dafür Sorge zu tragen ist, daß das ADN nicht überhitzt und nach der Migration der Additive schnell wieder abgekühlt wird.

Die Herstellung der Dispersion aus Matrixflüssigkeit und Additiven bzw. ADN erfolgt durch Eintrag von Energie in das fluide System. Dies kann durch Agitation, z.B. durch Schütteln, Rühren etc., oder auch durch Einkopplung von Schwingungen in das System, z.B. mittels Ultraschall, geschehen. Wird das ADN vor Einbringen in die Matrixflüssigkeit geschmolzen, so kann es auch durch Einspritzen der Schmelze in die Matrixflüssigkeit oder umgekehrt emulgiert werden.

Um den Tropfen der emulgierten ADN-Phase ein möglichst großes Volumen zur Bildung einer möglichst feindispersen Emulsion bzw. Dispersion und somit eine große Stoffaustauschfläche zur Verfügung zu stellen, wird die Konzentration des ADNs in der Matrixflüssigkeit vorzugsweise auf höchstens 50 Mass.-% und insbesondere auf höchstens 40 Mass.-% eingestellt. Die von den festen, mit Additiven durchsetzten ADN-Partikeln abgetrennte Matrixflüssigkeit kann wiederverwendet, beispielsweise mit frischen Additiven beaufschlagt und rezirkuliert werden.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Matrixflüssigkeit Emulgatoren zur Einstellung der Tröpfchengröße des geschmolzenen ADNs zugesetzt werden. Durch die Zugabe von verschiedenen Emulgatoren können die Grenzflächenspannung zwischen den Komponenten und die Viskosität der kontinuierlichen Phase verändert und somit die Stabilität der Emulsion (ADN/Matrixflüssigkeit) beeinflußt werden. Als vorteilhaft hat sich insbesondere der aus der EP 0 953 555 A1 bekannte Emulgator in Form von hydrophobiertem Siliciumdioxid erwiesen, mittels dessen die Stabilität der Emulsion vergrößert und die Koaleszenz, bei der die emulgierten ADN-Tröpfchen unter Bildung einer kontinuierlichen Phase zusammenfließen, vermindert wird. Das SiO₂, welches aufgrund seines hydrophoben Charakters in der Matrixflüssigkeit verbleibt und nicht in das emulgierte ADN migriert, dient ferner zur Modifikation der Viskosität der kontinuierlichen Phase.

Der Kristallisationsvorgang der mit den Additiven versetzten ADN-Tröpfchen kann neben der Einstellung eines geeigneten Temperaturgradienten durch Eintrag. mechanischer Energie in die Dispersion gesteuert werden. Vorzugsweise wird die Dispersion beim Abkühlen agitiert und/oder mit Ultraschall beaufschlagt, um ein möglichst feinkristallines Produkt zu erhalten.

Die Matrixflüssigkeit wird so ausgewählt, daß sich das geschmolzene ADN emulgieren läßt. Vorzugsweise werden als Matrixflüssigkeit unpolare organische Flüssigkeiten eingesetzt, wobei vornehmlich Öle, insbesondere Paraffinöl und/oder Silikonöl und/oder reaktionsarme halogenierte Öle, vornehmlich fluorierte Öle, in Frage kommen.

Als Stabilisatoren werden bevorzugt Feststoffe eingesetzt, die als Protonen- und/oder Radikalakzeptoren wirken und die autokatalytische Zersetzung von ADN auf diese Weise verhindern oder zumindest verzögern. Als geeignet haben sich hierfür einerseits Metalloxide, insbesondere Magnesium- und/oder Zinkoxid, erwiesen. Andererseits sind Stabilisatoren aus der Gruppe Harnstoff, alkylierte und/oder phenylierte Harnstoffderivate, z.B. N,N-Diphenylharnstoff (Akardit I), N-Methyl-N,N'-diphenylharnstoff (Akardit II) etc., und aus der Gruppe der organischen Amine, insbesondere Hexamethylentetramin (Urotropin), Diphenylamin und/oder Nitrodiphenylamin, vorteilhaft. Ferner eignen sich Stabilisatoren aus der Gruppe Purin und/oder dessen Basen (Purine), z.B. Adenin, Guanin, Xanthin, Harnsäure etc., aus der Gruppe Diazine, insbesondere Pyrimidin (1,3-Diazin), und/oder dessen Derivate, insbesondere Pyrimidin-Basen, z.B. Cytosin, Uracil, Thymin etc., und aus der Gruppe Triazine (1,2,3-, 1,2,4- und/oder 1,3,5-Triazin) und/oder dessen Derivate, z.B. Cyanursäure, Melamin, Guanamine, etc. Schließlich können als Stabilisatoren auch solche aus der Gruppe der primären, sekundären und/oder tertiären Amide oder Kombinationen der vorgenannten Stoffe eingesetzt werden.

Die Abbrandmodifikatoren werden vorzugsweise aus der Gruppe der katalytisch wirksamen Metalloxide, insbesondere Kupfer-, Blei- und/oder Aluminiumoxid, gewählt, welche die Abbrandgeschwindigkeit von ADN bei bestimmten Druckbedingungen beeinflussen können.

Als Energieträger kommen neben feinpartikulärem Aluminium im Prinzip beliebige bekannte feste Explosivstoffe und Oxidatoren in Frage, welche einen hinreichend hydrophilen Charakter aufweisen, um von ADN im geschmolzenen Zustand benetzt zu werden. Mit Vorzug werden die Energieträger aus der Gruppe der Nitramine, insbesondere Cyclotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX), Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen, RDX), Nitroguanidin (NQ) und/oder Trinitrophenylmethylnitramin (Tetryl) und/oder aus der Gruppe der Nitrate und/oder Perchlorate, insbesondere Ammoniumnitrat und/oder -perchlorat, gewählt.

Im übrigen kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl kontinuierlich als auch semikontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden.