ВОДОСОДЕРЖАЩЕЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО Российский патент 1998 года по МПК C06B31/42 

Изобретение относится к производству водосодержащих взрывчатых веществ и может быть использовано в горной промышленности при отбойке горных пород, в том числе сульфидсодержащих.

При заряжании скважин в сульфидсодержащих горных породах возможно химическое взаимодействие горячего раствора окислителя, входящего в состав водосодержащего взрывчатого вещества (ВВ), с сульфидами, что приводит к повышению температуры ВВ и может быть вызвать самопроизвольный взрыв. Для устранения этого недостатка в состав водосодержащего ВВ вводят специальные добавки - ингибиторы, которые предотвращают химическое взаимодействие заряда ВВ с сульфидами.

Известно водосодержащее взрывчатое вещество (см. заявку на изобретение РФ N 93032656/23, МПК С 06 В 25/00, C 06 B 31/28, 1996), имеющее следующий состав, мас. %: тротил 20, вода 13, загуститель в виде гидролизованного полиакрилонитрила 2-3, сшивающий агент 0,1 и аммиачная селитра - остальное.

Данное взрывчатое вещество характеризуется достаточной физической стабильностью и невысокой термохимической стабильностью, из-за отсутствия в составе ВВ компонента, выполняющего функцию ингибитора, что не позволяет использовать его для отбойки сульфидсодержащих руд. Кроме того, процесс приготовления раствора окислителя на стационарном пункте характеризуется повышенной опасностью, так как гидролизованный полиакрилонитрил является горючим веществом.

Известно также водосодержащее взрывчатое вещество для отбойки сульфидсодержащих руд - акватол Т-20ГМ (см. ТУ 7511903-632-93, 1993, с. 3-4), содержащее, мас.%: тротил 17-23, вода 7-9, ингибитор в виде карбамида 3-5, загуститель в виде полиакриламида или карбоксиметилцеллюлозы или крахмала 0,2-0,3, окислитель-аммиачную селитру 64,7-70,7 и структурирующий агент в виде бихромата калия или хромкалиевых квасцов или сернокислого железа -0,01 (сверх 100%).

Недостатком известного водосодержащего взрывчатого вещества является недостаточная термохимическая стабильность и как следствие этого возможность возникновения раствора аммиачной селитры с буровым шламом и стенками скважины, содержащими сульфиды. Кроме того, известное ВВ имеет низкую физическую стабильность из-за деструкции загустителя в горячем растворе селитры и расслоения заряда, а присутствие карбамида снижает температуру кристаллизации заряда, что приводит к его растеканию по трещинам. Это резко снижает эффективность взрыва и повышает себестоимость отбойки.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения термохимической и физической стабильности водосодержащего взрывчатого вещества.

Поставленная задача решается тем, что известное водосодержащее взрывчатое вещество для отбойки сульфидсодержащих руд, содержащее тротил, воду, ингибитор, загуститель и окислитель, отличающееся тем, что согласно изобретению в качестве ингибитора взрывчатое вещество содержит жидкое стекло, в качестве загустителя - гель кремниевой кислоты и дополнительно оно содержит минеральное масло или дизельное топливо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тротил - 5 - 17
Вода - 5 - 11
Жидкое стекло - 0,01 - 0,10
Гель кремниевой кислоты (в пересчете на SiO₂) - 0,2 - 1,0
Минеральное масло или дизельное топливо - 1 - 4
Окислитель - Остальное
Поставленная задача решается также тем, что жидкое стекло имеет плотность 1,2 - 1,6 г/см³.

Поставленная задача решается также и тем, что минеральное масло или дизельное топливо содержит поверхностно-активное вещество в соотношении 1: 0,01 - 0,10.

Использование жидкого стекла в качестве ингибитора в составе водосодержащего взрывчатого вещества позволяет повысить его термохимическую стабильность при контакте с сульфидсодержащей рудой за счет того, что жидкое стекло эффективно нейтрализует кислоту, образующуюся в результате взаимодействия горячего раствора окислителя и сульфидов. Жидкое стекло также молекулярно закрепляется на поверхности бурового шлама с образованием коллоидных частиц, формирующих защитную пленку, которая затрудняет контакт окислителя с сульфидами. При содержании жидкого стекла более 0,1% водородный показатель раствора окислителя смещается в щелочную область, где происходит образование металлических производных тротила, имеющих повышенную чувствительность к удару и трению, близкую к чувствительности инициирующих взрывчатых веществ, что снижает безопасность обращения и применения. Содержание жидкого стекла менее 0,01% недостаточно для нейтрализации кислоты и предотвращения реакции взаимодействия раствора окислителя и сульфидов.

Применение жидкого стекла плотностью менее 1,2 г/см³ не позволяет образоваться достаточному количеству коллоидных частиц, ингибирующих поверхность бурового шлама, и эффективно нейтрализовать кислоту. Жидкое стекло плотностью более 1,6 г/см³ при растворении образует крупные коллоидные частицы, которые не закрепляются на поверхности бурового шлама.

Гель кремниевой кислоты, являясь неорганическим соединением, не подвергается деструкции в горячем растворе окислителя и не теряет своих загущающих свойств, тем самым предотвращая расслоение заряда в скважине и растекание его по трещинам. Кроме того, гель кремниевой кислоты имеет сетчатую пространственную структуру, состоящую из силоксановых связей Si-O-Si, которые заключают в себе микрочастицы окислителя и затрудняют его контакт с сульфидами. При содержании геля кремниевой кислоты более 1,0% повышается вязкость ВВ, что затрудняет перекачку его по зарядным шлангам. Содержание геля кремниевой кислоты менее 0,2% недостаточно для сохранения физической и термохимической стабильности взрывчатого вещества.

Использование минерального масла или дизельного топлива в составе водосодержащего взрывчатого вещества позволяет повысить его термохимическую стабильность за счет того, что минеральное масло или дизельное топливо в растворе окислителя стремится на границу раздела фаз: жидкость - твердое тело и покрывает частицы бурового шлама, стенки скважины и микрочастицы окислителя, тем самым затрудняя химическое взаимодействие окислителя с сульфидами. Кроме того, использование минерального масла или дизельного топлива позволяет повысить детонационные характеристики взрывчатого вещества. При содержании минерального масла или дизельного топлива более 4% кислородный баланс ВВ становится резко отрицательным, а при содержании менее 1% не обеспечивается термохимическая стабильность ВВ.

Совместное использование жидкого стекла, геля кремниевой кислоты и минерального масла или дизельного топлива повышает физическую стабильность водосодержащего взрывчатого вещества, так как данные компоненты не снижают температуру кристаллизации заряда, в результате чего предотвращается расслоение его в скважине и растекание по трещинам при отбойке трещиноватых сульфидсодержащих руд.

При содержании тротила более 17% кислородный баланс водосодержащего взрывчатого вещества становится отрицательным и увеличивается количество выделяющихся ядовитых газов. Кроме того, резко возрастает стоимость взрывчатого вещества. При содержании тротила менее 5% снижаются детонационные характеристики и энергия взрыва ВВ.

При содержании воды более 11% снижаются детонационные характеристики и энергия взрыва ВВ. При содержании воды менее 5% повышается вязкость ВВ, что затрудняет его перекачку по зарядным шлангам.

В качестве окислителя используется аммиачная селитра или ее смесь с кальциевой или натриевой селитрой.

Использование поверхностно-активного вещества (ПАВ) в составе минерального масла или дизельного топлива способствует гидрофобизации поверхности микрочастиц окислителя, частичек бурового шлама и стенок скважины, обеспечивая более прочный их контакт с минеральным маслом или дизельным топливом. При соотношении минерального масла или дизельного топлива и ПАВ более 1:0,1 образуется значительное количество пены, что резко понижает плотность ВВ и его энергетические характеристики, при соотношении менее 1:0,01 не достигается требуемая поверхностная гидрофобизация.

Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества заключается в следующем. В варочный бак, снабженный мешалкой и нагревательными элементами, заливают гель кремниевой кислоты и воду. В полученной смеси при нагревании растворяют окислитель. В готовый раствор окислителя добавляют жидкое стекло. Затем окислитель перекачивают в смесительно-зарядную машину типа "Акватол". На взрываемом блоке в машину при перемешивании заливают минеральное масло или дизельное топливо и добавляют тротил. При использовании ПАВ его предварительно растворяют в минеральном масле или дизельном топливе.

Сущность и преимущества предлагаемого изобретения могут быть пояснены следующими примерами конкретного осуществления.

Пример 1.

Было приготовлено водосодержащее взрывчатое вещество следующего состава, мас.%:
Тротил - 5
Вода - 5
Жидкое стекло - 0,01
Гель кремниевой кислоты (в пересчете на SiO₂) - 0,2
Минеральное масло - 1
Аммиачная селитра - 88,79
Взрывчатое вещество залили в модельные скважины и определили его характеристики. Были получены следующие данные:
термохимическая стабильность при контакте с сульфидсодержащей рудой при температуре 90^oC и выдержке 24 ч - взаимодействия нет;
равномерность распределения тротила по колонке заряда: верхняя часть заряда - 4,8%, средняя - 4,9%, нижняя - 5,3%;
понижение уровня взрывчатого вещества в скважине в результате растекания по трещинам - 1,5%;
критический диаметр - 115 мм.

Примеры 2-7 конкретного осуществления аналогичны примеру 1. Отличие заключается в соотношении компонентов ВВ и их разновидности. Составы полученных ВВ по примерам 2-5, примеры 6-7 на запредельные значения по содержанию компонентов и по плотности жидкого стекла, пример 8 про прототипу, а также характеристики ВВ сведены в таблицу.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемое водосодержащее взрывчатое вещество обладает более высокой термохимической и физической стабильностью, а именно не наблюдается химического взаимодействия ВВ при контакте с сульфидсодержащей рудой при температуре 90^oC в течение 24 ч, тротил по высоте заряда распределяется равномерно, заряд незначительно растекается по трещинам и ВВ имеет низкий критический диаметр.

Изобретение относится к водосодержащим веществам и может быть использовано в горной промышленности при отбойке горных пород, в том числе сульфидсодержащих. Изобретение заключается в том, что в качестве иннгибитора взрывчатое вещество содержит жидкое стекло, в качестве загустителя - гель кремневой кислоты и дополнительно содержит минеральное масло или дизельное топливо при следующем соотношении компонентов, мас.% тротил 5-17, вода 5-11, жидкое стекло 0,01-0,10, гель кремневой кислоты ( в пересчете на SiO₂), 0,2-1,0, минеральное масло или дизельное топливо 1-4, окислитель-остальное. Жидкое стекло имеет плотность 1,2-1,6 г/см³. Минеральное масло или дизельное топливо может содержать поверхностно-активное вещество в соотношении 1: 0,01-0,10. Полученное взрывчатое вещество обладает повышенной термохимической и физической стабильностью. 1 с. и 2 з.п.ф-лы.

\\\1 1. Водосодержащее взрывчатое вещество, включающее тротил, воду, ингибитор, загуститель и окислитель, отличающееся тем, что в качестве ингибитора взрывчатое вещество содержит жидкое стекло, в качестве загустителя - гель кремниевой кислоты и дополнительно оно содержит минеральное масло или дизельное топливо при следующем соотношении компонентов, мас.%: \\\3 Тротил \ \ \ 7 5-17 \\\3 Вода \\\7 5-11 \\\3 Жидкое стекло \\\7 0,01-0,10 \\\3 Гель кремниевой кислоты (в пересчете на SiO<Mv>2<D>) \\\7 0,2-1,0 \\\3 Минеральное масло или дизельное топливо \\\7 1-4 \\\3 Окислитель \\\7 Остальное \\\2 2. Водосодержащее взрывчатое вещество по п.1, отличающееся тем, что жидкое стекло имеет плотность 1,2-1,6 г/см<M^>3<D>. \\\2 3. Водосодержащее взрывчатое вещество по пп.1 и 2, отличающееся тем, что минеральное масло или дизельное топливо содержит поверхностно-активное вещество в соотношении 1 : 0,01 - 0,10.