СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 1994 года по МПК C06B31/28 

Изобретение относится к простейшим взрывчатым веществам и может быть использовано при ведении взрывных работ скважинными зарядами на разрезах. Известно двухкомпонентное ВВ простейшего типа "Игданит", содержащее 94,5% гранулированной аммиачной селитры и 5,5% жидкого горючего, например дизельного топлива или солярового масла. Данное ВВ изготовляется путем пропитки гранул аммиачной селитры жидким горючим (сборник "Взрывчатые вещества простейшего состава (игданиты)". М. , Госгортехиздат, 1960).

Известно многокомпонентное ВВ с добавкой угля - нитрол, в котором содержится аммиачная селитра 88-90% , порошок угля и лигнита 5-7% , дизельное топливо или масло 2-3% , натрийкарбометилцеллюлоза 1% . Он отличается от вышеуказанного состава тем, что дополнительно содержит лигнит и натрийкарбометилцеллюлозу, но в нем дается суммарное содержание угля и лигнита, равное 5-7% . Лигнитом называют два материала: лигнит-ископаемая, слабообугленная древесина бурового цвета, сохранившая анатомическое строение тканей и по внешности, сходная с неизменной древесиной; лигнитом также называют и бурый уголь, образовавшейся целиком или в основном из тканей древесины (большая советская энциклопедия, том 14, с. 1281). Неизвестно, какой лигнит входит в состав нитрола, скорее всего слабообугленная древесина бурого цвета, так как бурые угли без антипирена не могут входить в состав ВВ. Присутствие лигнита как бурого угля придает взрывчатому веществу способность самовозгораться, т. е. делает его непригодным к применению.

Наиболее близки по технической сущности к заявленному изобретению составы взрывчатого вещества, в котором содержание дизельного топлива уменьшено до 2-4% , а недостающее до стехиометрии количество горючего компенсируется добавкой углы 3-5% , благодаря которому жидкое горючее перестает стекать с гранул аммиачной селитры. Указанное ВВ с добавкой угля (углегранулит), будучи изготовленным из сухой гранулированной аммиачной селитры, обладает повышенной эффективностью взрыва и стабильностью состава в сравнении с игданитом. Недостатком углегранулита на каменных углях является то, что эффективность их взрыва сильно зависит от влажности гранулированной аммиачной селитры. С увеличением ее влажности эффективность взрыва резко снижается. Этот недостаток устраняется применением бурых углей. В предлагаемом ВВ использовались плотные бурые угли Б1 и Б2 Канско-Ачинского месторождения (ГОСТ 9280-75). Важным достоинством ВВ с добавкой бурых углей указанного вида является независимость эффективности их взрыва от влажности аммиачной селитры. Такое различие объясняется следующим образом. Бурые угли характеризуются повышенным содержанием гидрофильных соединений типа фенольных, карбоксильных и гидроксильных групп, а также наличием свободных гуминовых кислот, содержание которых достигает 64% . Часть из них дают высокий выход бензольного экстракта (5-15% ), содержащего 50-75 восков, обладающих высокой гидрофобностью. Гидрофильные органические соединения экстрагируют насыщенным водным раствором аммиачной селитры, на ее гранулах, а другая часть - дизельным топливом. Оба раствора впитываются в гранулы аммиачной селитры, повышая ее взрывоспособность.

Каменные угли отличаются от бурых углей тем, что они не содержат органических соединений, способных экстрагироваться насыщенным водным раствором аммиачной селитры и дизельным топливом. Порошок каменных углей только препятствует стеканию дизельного топлива с гранул аммиачной селитры, но не насыщает ее органическими веществами. Бурые угли не только препятствуют стеканию дизельного топлива с гранул аммиачной селитры, но и насыщают ее органическими веществами.

В силу этого повышается взрывоспособность аммиачной селитры, несмотря на ее увлажняемость и повышенную влажность бурых углей. Следовательно, бурые угли сильнее сенсибилизируют аммиачную селитру, чем каменные. Это видно из следующих примеров.

Испытывались образцы ВВ, содержащие 94% гранулированной аммиачной селитры, 2% дизельного топлива и 4% угольного порошка. ВВ указанного состава изготовлялись на каменных и бурых углях одинаковой дисперсности и одинаковой влажности. В одних ВВ аммиачная селитра была воздушно-сухой, в других - содержала 0,6% влаги. Бризантность в кольцах у ВВ на каменных углях и сухой аммиачной селитре составляла 19-20 мм, а при изготовлении на аммиачной селитре с влажностью 0,6% она снизилась до 9-12 мм.

У ВВ на бурых углях, сухой и влажной аммиачной селитре бризантность в кольцах одинакова, изменяется в пределах 20-22 мм, но она с ростом влажности аммиачной селитры не уменьшается. При изготовлении ВВ непосредственно на месте применения используется увлажненная аммиачная селитра, ее среднестатистическая влажность не превышает 1% , она, как правило, колеблется в пределах 0,6-0,8% . Состав на основе гранулированной аммиачной селитры (влажность 0,6% ) с добавкой 2% дизельного топлива и 2-6% плотных бурых углей Б1 или Б2 Канско-Ачинского месторождения (ГОСТ 9280-75) имеет эффективность взрыва 36-37 мм. В то же время исследованиями установлено, что углегранулиты на бурых углях обладают повышенной опасностью самовозгорания. Так, если обычная аммиачная селитра имеет убыль массы при 140^оС через 2 ч - 0,18% , а через 3 ч - 0,44 % , а при добавке 7% бурого угля убыль массы через 2 ч составляет 0,39 % , через 3 ч - 1,01 % . Это свидетельствует о том, что углегранулиты на бурых углях не обладают необходимой термостабильностью и возможно самовозгорание и самопроизвольный взрыв их в скважинах.

Цель изобретения является состав взрывчатого вещества на основе гранулированной аммиачной селитры с добавкой дизельного топлива и угольного порошка. Отличием является то, что в качестве угольного порошка в него введен бурый угол Б1 или Б2 Канско-Ачинского месторождения (ГОСТ 9280-75) и дополнительно введен сульфат аммония, причем компоненты взяты в следующем соотношении, мас. % :
Дизельное топливо 2-4;
Плотный бурый уголь
Б1 или Б2 (ГОСТ 9280-7) 4-6
Сульфат аммония 1-3
Гранулированная аммиач-
ная селитра Остальное до 100.

В народном хозяйстве сульфат аммония широко используется в сельском хозяйстве в качестве удобрений, в средствах тушения пожаров - в качестве антипирена, в горной промышленности - как гелеобразующий компонент при профилактической обработке выработанного пространства и т. д.

В предложенном составе взрывчатого вещества сульфат аммония введен для снижения горючести и устранения опасности самопроизвольного воспламенения. Надо отметить, что не всякий антипирен предотвращает самовозгорание ВВ, содержащего бурый уголь, без его флегматизации. Ингибирующее действие антипиренов является избирательным. Сульфат аммония оказался эффективным по отношению к бурым углям. Добавка к составу ВВ 1% сульфата аммония полностью исключает возникновение пламенной вспышки при нагревании углегранулита на буром угле до 480^оС и переводит процесс воспламенения в разложение без пламени с выделением дыма. Введение в состав ВВ в качестве твердой горючей добавки порошка бурого угля в количестве 4-6% повышает эффективность взрыва по сравнению с добавкой каменного угля и обеспечивает стабильность состава и свойств.

Технология приготовления углегранулита на буром угле заключается в том, что сначала гранулированная аммиачная селитра с влажностью до 0,6% пропитывается дизельным топливом, а затем опудривается порошком бурого угля фракции, прошедшей через сито N 15, и сульфатом аммония. По данной технологии были изготовлены 8 опытных смесей с различным содержанием гранулированной аммиачной селитры, дизельного топлива, бурого угля и сульфата аммония. Содержание каждой смеси и результаты испытаний приведены в таблице.

Испытания на эффективность взрыва проводились по методике ВостНИИ. За показатель эффективности принималась величина обжатия свинцового столбика, помещенного между двумя стальными пластинами. На верхней пластине взрывался заряд испытуемого ВВ диаметром 120 мм и массой 0,9 кг от промдетонатора, в качестве которого использовался заряд аммонита 6ЖВ массой 0,1 кг. Промдетонатор помещался в средней части заряда испытуемого ВВ. Испытания по данному показателю свидетельствуют о том, что добавка бурого угля в пределах 2-9% повышает эффективность взрыва по сравнению с обычным углегранулитом, причем максимальные значения показателя наблюдаются при добавке бурого угля в количестве 4-6% . Влияние содержания дизельного топлива было изучено ранее и установлено, что оптимальным интервалом значений содержания должно быть 2-4% , т. к. при увеличении содержания сверх 4% происходит стекание дизельного топлива, а при значениях менее 2% - снижение эффективности взрыва и детонационной способности.

Исследование термостабильности образцов проводилось по убыли массы при выдержке их в течение заданных интервалов времени при 140^оС.

Испытания показали, что введение только добавки бурого угля резко снижает термостабильность взрывчатого состава. Например, обычная гранулированная аммиачная селитра при 140^оС через 2 ч имеет убыль массы 0,18% , а через 3 ч - 0,44% , однако при добавке 7% бурого угля эти значения соответственно возрастают до 0,39% и 1,01% . Добавка сульфата аммония в количестве менее 1% незначительно влияет на термостабильность при содержании бурого угля в заявляемых пределах. Добавка сульфата аммония в количестве 1-3% оказывает существенное влияние на термостабильность и приближает значения показателей к обычной гранулированной аммиачной селитре. Введение сульфата аммония сверх 3% отрицательно влияет на эффективность взрыва.

Склонность взрывчатых смесей к самовозгоранию оценивалась видом и временем задержки превращений при 480^оС. В проведенных опытах фиксировалось время возникновения либо пламенной вспышки, либо беспламенного разложения с выделением дыма. Установлено, что гранулированная аммиачная селитра и ее смесь с бурым углем при 480^оС дает вспышку с пламенем через 30 с. Добавка к составу сульфата аммония в количестве от 1% и более переводит процесс превращения взрывчатой смеси в разложение без пламени с выделением дыма. Из полученных данных следует, что добавка сульфата аммония в количестве 1-3% не снижает эффективность взрыва углегранулитов на бурых углях и по этому показателю состав превосходит известные составы простейших ВВ. От добавки сульфата аммония углегранулит, содержащий бурые угли, приобретает повышенную термостабильность и стойкость против самовозгорания.

(56) Дубнов Л. В. Промышленные взрывчатые вещества, М. ; Недра, 1988, с. 248.

Поздняков З. Г. Развитие и совершенствование гранулированных взрывчатых веществ в СССР и за рубежом. М. : Недра, 1971, с. 18.

Использование: при ведении взрывных работ скважинными зарядами. Сущность изобретения: состав содержит, мас. % : бурый уголь 4 - 6; дизельное топливо 2 - 4; сульфат аммония 1 - 3; аммиачная гранулированная селитра остальное. Состав получают пропиткой аммиачной селитры дизельным топливом с последующим опудриванием бурым углем и сульфатом аммония. Эффективность взрыва 28 - 38,4. 1 табл.

СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА, включающий гранулированную аммиачную селитру, дизельное топливо, угольный порошок, отличающийся тем, что в качестве угольного порошка он содержит бурый уголь и дополнительно сульфат аммония при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Бурый уголь 4 - 6
Дизельное топливо 2 - 4
Сульфат аммония 1 - 3
Гранулированная аммиачная селитра Остальное