ПОРОХОВОЙ СОСТАВ Российский патент 1995 года по МПК C06B25/24 

Изобретение относится к разработке пороховых составов, работающих в режиме детонации.

Оптимальное решение этой проблемы разработка пороховых составов и зарядов из них на основе утилизированных порохов для ведения взрывных работ в мирных целях.

Известны составы некоторых артиллерийских баллиститных порохов [1]
Для массовых взрывов разработаны специальные смесительно-зарядные машины, при использовании которых изготовление взрывчатого вещества и зарядка скважины осуществляются на месте ведения взрывных работ.

Известно применение для этих целей водосодержащего взрывчатого вещества ифзанит Т-20, Т-60, Т-80 [2] содержащего, мас.

Тротил 20
Аммиачная селитра 66-74
Вода 14-6
Загуститель Вводятся при
Структурирующая
добавка необходимости
Основным недостатком ифзанита является ограниченность производства из-за дефицита и высокой токсичности тротила, используемого в качестве сенсибилизатора.

Водосодержащие взрывчатые вещества, получившие название "сларри", широко используются и за рубежом. Они состоят из двух фаз жидкой и твердой. В качестве жидкой фазы используются водные растворы окислителя, которые для предотвращения разбавления водой и вымывания окислителя загущают вводом специальных поперечно-сшивающих агентов структурообразователей. Жидкую фазу смешивают с дополнительным количеством твердого окислителя и горючими добавками. В качестве окислителя в основном применяются аммиачная селитра, нитраты щелочных металлов. Из твердых горючих энергетических добавок применяются главным образом, гранулированный тротил и порошок алюминия, в качестве загустителей гуаргам, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, полиакриламид, в качестве структурообразователей соли хрома, алюминия, железа, бихромат натрия и др.

В качестве взрывчатого сенсибилизатора выбраны артиллерийские баллиститные пороха, снимаемые с вооружения и подлежащие утилизации.

По кислородному балансу, общему объему газов и содержанию токсичных газов артиллерийские баллиститные пороха превосходят тротил и, соответственно, являются более выгодными компонентами.

Баллиститные артиллерийские пороха так же, так и тротил, являются водостойкими веществами, следовательно, они могут заменить тротил в водосодержащих взрывчатых смесях при определенной степени их измельчения.

Так как по комплексу характеристик различные марки артиллерийских баллиститных порохов практически одинаковы, то они являются взаимозаменяемыми ингредиентами в качестве энергетической добавки в пороховых составах.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности порохового состава за счет замены дефицитного и высокотоксичного тротила на снятые с вооружения и подлежащие утилизации баллиститные артиллерийские пороха, расширение сырьевой базы производства ВВ, использование существующих смесительно-зарядных машин, обеспечение безотказности и безопасности действия скважинных зарядов.

Предлагаемый пороховой состав включает в качестве энергетической добавки баллиститный артиллерийский порох фракций от 4 од 10 мм и влажностью от 1 до 3 мас. обработанный 0,5-2 мас. приборного масла, гранулированную аммиачную селитру, воду, загуститель и структурирующую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.

Баллиститный артиллерийский порох фракций 4-10 мм и влажностью 1-3 мас. обработанный 0,5-2 мас.

приборного масла 25-40
Вода 13-18
Загуститель 0,5-2,0
Структурирующая добавка 0,015-0,100
Гранулированная амми-
ачная селитра Остальное
Безотказность действия порохового состава обеспечивается выбранными фракциями баллиститного артиллерийского пороха и соотношением компонентов, безопасность изготовления и применения выбранной влажностью баллиститного артиллерийского пороха, обработкой приборным маслом, экологическая чистота продуктов взрыва заменой тротила на баллиститный артиллерийский порох, соотношением компонентов, расширение сырьевой базы заменой дефицитного тротила на баллиститный артиллерийский порох, снятый с вооружения и подлежащий утилизации.

Как следует из приведенных экспериментальных данных, замена тротила на баллиститный артиллерийский порох приводит к повышению кислородного баланса на 30% Водонаполнение порохового состава приводит к значительному снижению критического диаметра детонации.

Оптимальное содержание аммиачной селитры исходя из безотказности работы скважинного заряда, определяемое критическим диаметром детонации, составляет 45-60 мас.

Оптимальное содержание воды составляет 13-18 мас.

Экспериментально установлено, что при содержании воды менее 13 мас. пороховой состав теряет свои текучие свойства, тем самым нарушается сплошность скважинного заряда, а при содержании воды более 18 мас. происходит расслоение системы на две фазы жидкую и твердую, что приводит к нестабильной работе скважинных зарядов и повышенному расходу инициатора.

Влажность фракций артиллерийского баллиститного пороха, равная 1-3 мас. обработанных 0,5-2 мас. приборного масла, обеспечивает необходимый уровень эксплуатационных характеристик (сыпучесть) и безопасности (чувствительность к механическим воздействиям).

При содержании приборного масла менее 0,5 мас. фракции баллиститного артиллерийского пороха теряют технологичность и обладают высоким уровнем чувствительности к механическим воздействиям. Экспериментально установлено, что при содержании приборного масла более 2 мас. происходит расслоение системы на порох и масло. При влажности менее 1 мас. фракции баллиститного пороха имеют удовлетворительную сыпучесть, но высокую чувствительность к механическим воздействиям, а при влажности более 3 мас. теряют сыпучесть при минусовых температурах, что делает невозможным их использование на взрывных работах.

Размер фракций баллиститного артиллерийского пороха выбран 4-10 мм. Экспериментально установлено, что при использовании фракций баллиститных артиллерийских порохов более 10 мм критический диаметр детонации открытого заряда равен или больше диаметра скважины, т.е. скважинный заряд неработоспособен.

Применение фракций менее 4 мм нецелесообразно.

Измельчение баллиститных артиллерийских порохов осуществляется под водой, которая затем должна быть удалена. При измельчении баллиститных артиллерийских порохов до размера менее 4 мм требуется сложная система их улова и сушки. Измельченный баллиститный артиллерийский порох, содержащий фракции менее 4 мм, обладает повышенным пылением, что повышает токсичность изготовления порохового состава.

Примеры предлагаемого порохового состава в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Предлагаемый пороховой состав по детонационным характеристикам d_кр, токсичности (кислородный баланс), безопасности (чувствительность к удару) не уступает прототипу, изготавливается на местах ведения взрывных работ с использованием существующих смесительно-зарядных машин типа МЗ-4В, МЗ-3Б-В с последующей машинной зарядкой скважин, что снижает его стоимость, при этом расширяется сырьевая база производства ВВ.

Пороховой состав неработоспособен из-за высокого значения критического диаметра детонации при использовании баллиститного пороха фракций более 10 мм (образец 6), при содержании баллиститного пороха менее 25 мас. (образец 11).

Образец обладает повышенной токсичностью из-за пыления при содержании баллиститного пороха фракции менее 4 мм (образец 5).

Образец нетехнологичен при машинной зарядке скважин из-за высокой вязкости порохового состава при содержании структурирующей добавки более 0,1 мас. (образец 15), содержании воды менее 13 мас. (образец 13), содержании баллиститного пороха более 40 мас. (образец 14).

Пороховой состав имеет низкую водоустойчивость при зарядке водонаполненных скважин при содержании аммиачной селитры более 60 мас. (образец 11), структурирующей добавки менее 0,015 мас. загустителя менее 0,5 мас. (образец 13).

Пороховой состав неэкономичен при использовании фракций баллиститного пороха менее 4 мм (образец 5) и влажности их менее 3 мас. (образец 7).

Пороховой состав нетехнологичен при влажности баллиститного пороха более 5 мас. (образец 8).

Пороховой состав нестабилен по детонационным характеристикам в процессе многосуточного нахождения заряда в обводненных скважинах при неполном структурировании заряда и вымывании аммиачной селитры (образцы 11, 12, 13, 14).

В качестве загустителя в пороховом составе взяты натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы и полиакриламид, а в качестве структурирующей добавки хромовокислые квасцы, железо (III), сернокислый 6-водный хром, хромовый дубитель, действие которых в составе идентично, а все эти компоненты взаимозаменяемы.

Процесс изготовления порохового состава включает следующие операции:
приготовление насыщенного раствора аммиачной селитры с загустителем с последующей загрузкой им доставочных и доставочно-зарядных машин;
приготовление порохового состава путем добавления в насыщенный раствор аммиачной селитры баллиститного артиллерийского пороха, обработанного приборным маслом, аммиачной селитры в смесительно-зарядных машинах непосредственно на заряжаемом блоке.

Заряжание скважин через зарядный шланг с одновременным введением структурирующей добавки в смеситель-дозатор смесительно-зарядной машины или непосредственно в скважину.

Подача компонентов в смеситель, их перемешивание и выдача готового водосодержащего порохового взрывчатого состава в скважину осуществляется одновременно и постоянно. Данная схема в полной мере реализует преимущества технологии изготовления взрывчатых веществ в условиях горных предприятий, так как позволяет получать водосодержащие взрывчатые вещества, являющиеся экологически наиболее чистыми, которые отвечают конкретным условиям взрывания.

Экологическая чистота ведения взрывных работ обеспечивается тем, что все остатки сметки, промывные воды после чистки оборудования сливаются в заряжаемые скважины.

На предлагаемые водосодержащие пороховые взрывчатые составы оформлены технические условия (ТУ 3-7509009.32-92) "Кратное руководство по применению на взрывных работах", регламент технологического процесса изготовления и заряжания скважин применительно к существующим смесительно-зарядным машинам типа МЗ-3Б-В и МЗ-4В.

Сущность изобретения: пороховой состав включает, мас.%: артиллерийский баллиститный порох фракций 4 - 10 мм и влажностью 1 - 3 мас.%, обработанный 0,5 - 2,0 мас.% приборного масла, 25 - 40; воду 13 - 18; загуститель 0,5 - 2,0; структурирующую добавку 0,015 - 0,100; аммиачную селитру остальное. При этом пороховой состав в качестве загустителя содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламид, а в качестве структурирующей добавки - сернокислый шестиводный хром, или хромовокислые квасцы, или сернокислое железо (III), или хромовый дубитель. Пороховой состав готовят путем добавления в насыщенный раствор аммиачной селитры артиллерийского баллиститного пороха, обработанного приборным маслом, аммиачной селитры в смесительно-зарядные машины непосредственно на заряжаемом блоке. Заряжание скважины ведут через зарядный шланг с одновременным введением структурирующей добавки в смеситель-дозатор смесительно-зарядной машины или непосредственно в скважину. Подачу компонентов в смеситель, их перемешивание и выдачу готового порохового состава в скважину осуществляют одновременно и постоянно. Характеристики порохового заряда: критический диаметр детонации 90 - 100 мм, скорость детонации 5,0 - 5,2 км/с. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. ПОРОХОВОЙ СОСТАВ, включающий гранулы аммиачной селитры, энергетическую добавку, воду, загуститель и структурирующую добавку, отличающийся тем, что он в качестве энергетической добавки содержит артиллерийский баллиститный порох фракций 4-10 мм с влажностью 1-3 мас. обработанный 0,5-2,0 мас. приборного масла, при следующем соотношении компонентов, мас.

Артиллерийский баллиститный порох фракций 4-10 мм с влажностью 1-3 мас. обработанный 0,5-2,0 мас. приборного масла 25 40
Вода 13 18
Загуститель 0,5 2,0
Структурирующая добавка 0,015 0,100
Гранулы аммиачной селитры Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве загустителя он содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламид.