БАЛЛИСТИТНОЕ ТОПЛИВО Российский патент 1997 года по МПК C06B25/18 C06B25/24 C06D5/06 

Изобретение относится к баллиститным топливам, применяемым в качестве взрывчатого вещества, энергия взрыва которого используется для измельчения алмазного порошка с обеспечением требуемого размера частиц.

Известны составы баллиститных топлив, используемые в качестве взрывчатого вещества, каждый из которых выполняет специфические требования эксплуатации, не является универсальным, поэтому создание состава баллистического топлива, обеспечивающего требования объекта применения, является актуальной задачей.

Анализ патентной зарубежной литературы свидетельствует о непрекращающихся попытках создания рецептур новых составов, применяемых в народном хозяйстве: для резки крупногабаритных металлоконструкций и дробления негабаритов при добыче полезных ископаемых, получения алмазного порошка и др. Однако информация о разработке составов для измельчения алмазного порошка отсутствует. Каждое баллиститное топливо разрабатывается для выполнения конкретных задач и не может быть использовано для динамического измельчения алмазов из-за существенных недостатков, присущим этим топливам.

Наиболее близким к заявляемому является баллиститное топливо, содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, гексоген, стабилизатор химической стойкости, масло, оксид цинка, соединения свинца или меди.

Однако указанное топливо недостаточно эффективно для обработки сверхтвердых материалов (СТМ), не обеспечивает высокую степень чистоты перерабатываемого материала из загрязненности продуктов взрыва веществами, содержащими соли тяжелых металлов (свинец, медь).

В настоящее время для измельчения алмазного порошка используют шаровые мельницы. При измельчении в шаровых магнитных мельницах алмазный порошок получается полидисперсным по размеру частиц и сильно загрязняется примесями металла. Так, при измельчении алмазного порошка фракции 40-60 мкм получается 20 масс. фракции менее 5 мкм с содержанием 15-20 мас. примесей металла.

Целью данного изобретения является создание баллиститного топлива для динамической обработки СТМ и сверхчистых материалов с помощью энергии взрыва. Предлагаемое баллиститное топливо должно отвечать следующим требованиям:
обеспечивать высокую степень чистоты перерабатываемого материала,
иметь плотность не менее 1,67 г/см³,
скорость детонации должна быть не менее 7800 м/с,
детонировать при диаметре 1,5 мм и более.

Поставленная цель достигается предлагаемым баллиститным топливом, содержащим, мас.

Нитроцеллюлоза (коллоксилин "H") 26,2 31,7
Гексоген 39,0 41,0
Стабилизатор химической стойкости 0,3 0,7
Вазелиновое приборное масло 0,8 1,2
Стеарат цинка 0,01 0,04
Сульфорицинат E 0,1 0,3
Нитроглицерин Остальное
Для выполнения требований по детонационным характеристикам состав содержит гексоген. Известно, что гексоген обеспечивает высокую скорость детонации, устойчивых процесс детонации и необходимые термодинамические параметры детонации; критический диаметр детонации и температуру, давление.

Детонационные характеристики баллистического топлива обеспечивают высокую эффективность предлагаемого топлива обеспечивают высокую эффективность предлагаемого топлива при использовании его в качестве источника энергии взрыва при измельчении алмазного порошка.

Отсутствие в предлагаемом составе с прототипом, соединений свинца, меди обеспечивает высокую степень чистоты перерабатываемого материала.

В качестве добавки, улучшающей адгезионную прочность связи гексоген-пороховая матрица, улучшающей фильтрационные свойства, выбрано поверхностно-активное вещество сульфорицинат E.

Сульфорицинат E, концентрируясь на поверхности раздела фаз, снижает поверхностное натяжение системы с 35,2 дин/см до 30,5 дин/см, удельное сопротивление осадка с 38•10⁵ см^-1 до 16•10⁵ см^-1, тем самым обеспечивается возможность отжима пороховой массы на существующих водоотжимных аппаратах без повышения энергозатрат.

Возможность переработки состава по шнековой технологии определяется термомеханическими и реологическими характеристиками.

Термомеханические характеристики в температурном диапазоне 363-393 K (диапазон переработки) при нагрузке 2 МПа, имитирующей усилия сдавливания массы при течении ее на вальцах, характеризуются уровнем обратимой деформации 20-30% которая, проходя через экстремум в диапазоне переработки, резко падает. Такой эффект имеет место и на штатных топливах.

Реологические характеристики характеризуются низким значением удельной силы внешнего трения, высокой прочностью на срез и вязкостью на уровне штатных топлив, что позволяет готовить и перерабатывать предлагаемое топливо по общепринятой технологической схеме производства баллиститных топлив, при этом никаких существенных отклонений технологических режимов переработки от штатных топлив не наблюдается.

В таблице произведены параметры предлагаемого баллиститного топлива.

В опытном производстве изготовлено и переработано по существующей схеме производства без внесения каких-либо изменений свыше 3т. Изготовлены и испытаны изделия 36/30, 60/54 мм. Результаты испытаний положительны. Предлагаемый состав полностью отвечает требованиям, обеспечивая необходимый размер частиц с высокой степенью чистоты, предъявляемой к нему заказчиком.

Использование: динамическая обработка твердых материалов. Сущность изобретения: состав содержит (в мас.%): 26,2-31,7 нитроцеллюлозы, 39,0-41,0 гексогена, 0,3-0,7 стабилизатора химической стойкости, например централита, 0,8-1,2 вазелинового приборного масла, 0,01-0,04 стеарата цинка, 0,1-0,3 сульфорицината E, нитроглицерин - остальное. Взрывчатые характеристики: скорость детонации 7900-8228 м/с, критический диаметр 1,5•10^-3 - 3•10^-3 мм, расстояние передачи детонации 18-28,1 м. 1 табл.

Баллиститное топливо, включающее нитроцеллюлозу, нитроглицерин, гексоген, стабилизатор химической стойкости, масло, технологические добавки, отличающееся тем, что в качестве технологических добавок оно содержит сульфорицинат Е и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитроцеллюлоза 26,2 31,7
Гексоген 39,0 41,0
Стабилизатор химической стойкости, например централит 0,3 0,7
Вазелиновое приборное масло 0,8 1,2
Стеарат цинка 0,01 0,04
Сульфорицинат Е 0,1 0,3
Нитроглицерин Остальное