ЭМУЛЬСИОННЫЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ Российский патент 1997 года по МПК C06B31/28 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, в частности к эмульсионным взрывчатым составам (ВС) типа "вода в масле", предназначенным для ведения взрывных работ на поверхности и в рудниках и шахтах, неопасных по газу и пыли.

Эмульсионные ВС (ЭВС) по способу применения можно разделить на две группы: составы, изготавливаемые на прикарьерных пунктах и предназначенные для механизированного заряжания скважин с относительно небольшим временем нахождения заряда с момента изготовления до взрыва; другая группа ВС заводского изготовления для ручного и механизированного заряжания, которые выпускаются в виде патронов или расфасованы в различные виды тары. Эти ВС требуют длительного хранения (до 6 месяцев), в течение которого они должны сохранять эксплуатационные свойства.

Известен эмульсионный взрывчатый состав, содержащий компоненты в следующих количествах (мас.): нитрат натрия или нитрат кальция 4-20% воду 6-20% индустриальное масло или мазут 3-9% жидкий эмульгатор (пентаэритритовые и глицериновые эфиры олеиновой или жирных кислот таллового масла) 0,5-3,0% и сенсибилизатор нитрит натрия 0,1-0,5% [1] Применение жидких эмульгаторов повышает физическую стабильность эмульсионных составов за счет сохранения эмульсионной матрицы после охлаждения эмульсии (с 70-85^oC при изготовлении до температуры скважины), что обеспечивает требуемую водостойкость эмульсионных ВС без применения твердого углеводорода (парафина).

Однако время хранения известного состава не достигает минимального гарантийного срока хранения шести месяцев.

Уже через месяц в данном составе наблюдается разрушение эмульсии, процессы кристаллизации и миграции газовых включений, введенных химическим газированием, и детонационная способность снижается.

Цель изобретения заключается в обеспечении физической стабильности и детонационной способности в течение гарантийного срока хранения.

Поставленная цель достигается тем, что эмульсионный взрывчатый состав, включающий нитрат аммония, нитрат кальция, воду, индустриальное масло, жидкий эмульгатор, алюминий и сенсибилизирующую добавку, содержит в качестве сенсибилизатора твердые частицы с воздушными включениями и дополнительно -петролатум, при следующем соотношении компонентов, в мас.

нитрат кальция 8-20
вода 8-20
масло индустриальное 2-4
петролатум 2-4
жидкий эмульгатор 2-4
алюминий 2-15
частицы с воздушными включениями 3-12
нитрат аммония остальное.

Также в качестве твердых частиц с воздушными включениями ЭВС содержит перлитовый песок с насыпной плотностью 50-150 кг/м³ и размером частиц менее 700 мкм или фенолформальдегидные микросферы с насыпной плотностью 50-150 кг/м³ и размером частиц менее 500 мкм в количестве 3-7% мас.

Также в качестве твердых частиц с воздушными включениями ЭВС содержит стеклянные микросферы с насыпной плотностью 70-200 кг/м³ и размером частиц менее 300 мкм в количестве 4-8% мас.

Также в качестве твердых частиц с воздушными включениями ЭВС содержит силикатные микросферы из отходов золы ТЭЦ с насыпной плотностью 200-300 кг/м³ и размером частиц менее 300 мкм в количестве 8-12% мас.

Как показали исследования повышенная физическая стабильность предложенных ВВ обеспечивается сохранением эмульсии в структуре заряда, которое достигается применением жидкого эмульгатора при массовой доле 2-4% и комбинированного горючего, состоящего из жидкого компонента (индустриальное масло) и пластифицирующей добавки (петролатум) при соотношении 1:1 и суммарной массовой доле углеводородной смеси и эмульгатора 6-12%
Следует отметить, что углеводороды типа парафина или церезина, образующие при отверждении кристаллоподобные структуры для этой цели не подходят, так как их отверждение приводит к быстрой кристаллизации окислительной водной фазы эмульсии со всеми отрицательными последствиями. В отличие от этого, петролатум содержит вязкие нефтяные масла, оказывающие пластифицирующее действие, являющееся решающим фактором стабилизации эмульсий. Сохранение в течение всего гарантийного срока необходимой микропористости в массе эмульсии достигается введением физических сенсибилизаторов минеральных или полимерных сенсибилизаторов, содержащих фиксированные воздушные включения. Исследованиями установлено, что высокие детонационные свойства ЭВС имеют, если количество микропузырьков, вводимых с физическим сенсибилизатором достигает 15-30% объемных процентов в массе эмульсии.

При использовании имеющихся в наличии сенсибилизаторов это требование выполняется при следующих условиях:
песок перлитовый (3-7% к массе состава, оптимальное 5%) должен иметь насыпную плотность не более 150 кг/м³, предельный максимальный размер частиц не более 700 мкм, количество частиц оптимальной дисперсности (300-100 мкм) не менее 30%
микросферы стеклянные (4-8% массовая доля в составе, оптимальное 6%), насыпная плотность не более 200 кг/м³, предельный максимальный размер частиц не более 300 мкм, массовая доля частиц оптимальной дисперсности (200-100 мкм) не менее 20%
силикатные микросферы из отходов золы ТЭЦ (8-12% массовая доля, оптимальное 10% ), насыпная плотность не более 300 кг/м³, предельный максимальный размер частиц не более 300 мкм, массовая доля частиц оптимального размера (100-200 мкм) не менее 50%
фенолоформальдегидные микросферы (3-7% массовая доля в составе, оптимальное 5%), насыпная плотность не более 150 кг/м³, предельный максимальный размер частиц не более 500 мкм, массовая доля частиц оптимального размера (300-100 мкм) не менее 10%
Выполнение указанных условий позволяет получать эмульсионные взрывчатые составы, пригодные для применения в патронах диаметром более 60 мм со сроком хранения не менее шести месяцев.

Для расширения области применения ВВ энергетика состава может меняться путем введения дополнительного горючего алюминиевого порошка.

Состав и свойства образцов эмульсионного ВВ по предлагаемому изобретению приведены в табл. 1,2.

Приведенные в таблицах результаты показывают, что составы по изобретению при длительном хранении обладают более стабильными детонационными свойствами и повышенной физической стабильностью.

Составы получают следующим способом. Вначале получают эмульсию, затем полученную эмульсию смешивают с алюминием и сенсибилизатором.

Эмульсию получают при температуре 75-90^oC: в аппарат загружают индустриальное масло, петролатум, эмульгатор и при перемешивании добавляют раствор окислителей (воду, нитрат кальция, аммиачную селитру), перемешивают в течение 3-5 мин. Готовую эмульсию перегружают в смеситель с горизонтальными лопастями, где смешивается с алюминием и сенсибилизатором. Готовый состав патронируют в полиэтиленовые оболочки.

Использование: эмульсионные взрывчатые составы, предназначенные для ведения взрывных работ на поверхности и в рудниках, не опасных по газу и пыли. Сущность изобретения: эмульсионный взрывчатый состав содержит: нитрат кальция - 8-20%, воду - 8-20%, масло индустриальное 2-4%, петролатум - 2-4, жидкий эмульгатор - 2-4%, алюминий - 2-15%, частицы с воздушными включениями - 3-12%, нитрат аммония - до 100%. В качестве частиц с воздушными включениями можно использовать: перлитовый песок с насыпной плотностью 50-150 кг/м³ и размером частиц менее 700 мкм или фенолформальдегидные микросферы с насыпной плотностью 50-150 кг/м³ и размером частиц менее 500 мкм в количестве 3-7% мас. Также можно использовать стеклянные микросферы с насыпной плотностью 70-200 кг/м³ и размером частиц менее 300 мкм в количестве 4-8% мас. или силикатные микросферы из отходов золы ТЭЦ с насыпной плотностью 200-300 кг/м³ и размером частиц менее 300 мкм в количестве 8-12% мас. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Эмульсионный взрывчатый состав, включающий нитрат аммония, нитрат кальция, воду, индустриальное масло, жидкий эмульгатор, алюминий и сенсибилизирующую добавку, отличающийся тем, что, с целью обеспечения физической стабильности и детонационной способности в течение гарантийного срока хранения, он содержит в качестве сенсибилизатора твердые частицы с воздушными включениями и дополнительно петролатум при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрат кальция 8 20
Вода 8 20
Масло индустриальное 2 4
Петролатум 2 4
Жидкий эмульгатор 2 4
Алюминий 2 15
Частицы с воздушными включениями 3 12
Нитрат аммония Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердых частиц с воздушными включениями он содержит перлитовый песок с насыпной плотностью 50
150 кг/м³ и размером частиц менее 700 мкм или фенолформальдегидные микросферы с насыпной плотностью 50 150 кг/м³ и размером частиц менее 500 мкм в количестве 3 7 мас.