СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 1998 года по МПК C06B31/28 C06B45/08 C06B21/00 

Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано при приготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), предназначенных для ведения взрывных работ, преимущественно, на открытых горных работах. В последние годы все большее применение в промышленности находят ЭВВ, которые имеют существенные преимущества перед обычными ВВ. Эмульсионные ВВ состоят в основном из водного раствора неорганического окислителя, который в виде мелких капелек представляет дисперсную фазу, и жидкого горючего, являющегося непрерывной фазой, при соотношении окислителя и горючего в эмульсионной смеси примерно 10:1. В качестве окислителя используют аммиачную селитру, нитраты, перхлораты аммония, щелочных и щелочноземельных металлов и др., а жидким горючим веществом обычно являются органические виды топлива: минеральные масла, дизельное топливо и др. Важнейшим компонентом ЭВВ является эмульгатор, поскольку от его эффективности зависит стабильность эмульсии. Наиболее эффективными эмульгаторами являются эфиры сорбита и жирных кислот, эфиры глицерина, неорганические соли высших алкиламинов и др. Для придания ЭВВ способности детонировать необходима сенсибилизация состава, например, микропузырьками азота, образующимися химическим путем при реакции нитрита натрия с аммиачной селитрой в присутствии тиомочевины в процессе охлаждения эмульсии. Одним из способов сенсибилизации эмульсионных составов является введение полых или пористых микросфер из стекла или порошка перлита.

Известен способ приготовления взрывчатого вещества, включающий приготовление водного раствора аммиачной селитры, отдельное смешение эмульгатора с частью жидких нефтепродуктов, а другой части нефтепродуктов - с алюмосиликатными микросферами последующее смешение раствора окислителя со смесью эмульгатора с нефтепродуктами и после этого добавление микросфер, пропитанных жидкими нефтепродуктами (RU, патент 2055064, кл. C 06 B 31/28, C 06 B 45/08, 27.02.96).

Основным недостатком известной технологии приготовления ЭВВ является то, что необходимо иметь специальные пункты, на которых готовится состав и готовое ВВ машинами доставляется к месту заряжения скважин, что представляет повышенную опасность при перевозках и перегрузках. Кроме того, для устойчивой детонации ЭВВ как горючая, так и окислительная фазы должны быть жидкими. При кристаллизации раствора чувствительность и взрывчатые свойства эмульсии теряются и основными причинами этого являются низкие температуры, попадание в эмульсию загрязняющих веществ и расслоение при транспортировке.

Для устранения указанных недостатков в ряде стран начали использовать концентрированные взрывчатые смеси из эмульсии и гранулированной аммиачной селитры, смешанных таким образом, чтобы эмульсия заполняла межгранульное пространство. Новые взрывчатые составы, получившие название эмульсаны, по сравнению с обычными ЭВВ, приготавливают непосредственно на месте производства взрывных работ перед загрузкой в скважины, более безопасны и имеют меньшую стоимость. Технология приготовления их включает доставку к месту применения теплой эмульсии, пористой гранулированной аммиачной селитры (АС), дизельного топлива (ДТ) и газирующей добавки.

Приготовление взрывчатого состава осуществляют в смесительно-зарядных машинах, где сначала смешивают АС и ДТ, затем АС + ДТ смешивают с эмульсией и газофицирующей добавкой (В.Л. Барон и др. Техника и технологии взрывных работ в США. Москва, Недра, 1989, с. 92-95). Вместо газирующей добавки при приготовлении ВВ могут быть использованы микросферы, которые вводят в количестве до 10% в эмульсию до смешения ее с АС + ДТ. Данная технология успешно применяется в ряде стран на открытых горных работах и позволяет в зависимости от особенностей взрываемого массива варьировать в широких пределах плотностью взрывчатой смеси и ее водостойкостью.

В России данная технология оказалась неэффективной из-за нестабильности смеси АС + ДТ. Исследования показали, что сразу после перемешивания АС и ДТ начинается миграция ДТ в эмульсионную фазу, что отрицательно влияет на взрывчатые характеристики конечной смеси. Оптимальное содержание ДТ в АС должно быть в пределах 4-6%. Причина отмеченного явления заключается в том, что в США для взрывных работ изготавливают специально пористую гранулированную АС, которая, с одной стороны, содержит газовые полости, выполняющие роль сенсибилизаторов, а с другой стороны - обладает способностью удерживать на пористых гранулах значительно большее количество ДТ, чем обычная селитра.

Сущность изобретения заключается в том, что при приготовлении эмульсионного взрывчатого вещества, производят смешивание эмульсии с сенсибилизирующим веществом, в качестве которого используют алюмосиликатные микросферы. Новым в способе является то, что в эмульсию дополнительно вводят твердую фазу, которая представляет собой непористую гранулированную аммиачную селитру, смешанную с жидкими нефтепродуктами, а сенсибилизирующее вещество в количестве 4-10% от массы твердой фазы вводят в твердую фазу до смешивания ее с эмульсией. В качестве алюмосиликатных сфер можно использовать флотационную золу тепловых электростанций, основная масса которых представляет из себя алюмосиликатные пористые микросферы диаметром 30-500 мкм с толщиной стенок 0,5-3,0 мкм или белые шарики из вспученного и застывшего расплава. Алюмосиликатные микросферы нерастворимы в воде, не поддаются сегрегации и могут хорошо совмещаться с эмульсией. При перемешивании алюмосиликатных сфер с твердой фазой ЭВВ происходит прилипание их к гранулам АС, покрытым пленкой жидкого нефтепродукта, в результате чего каждая гранула приобретает пористое покрытие из микросфер, пропитанное нефтепродуктом. Изменяя количество вводимых в твердую фазу микросфер можно регулировать количество жидкого нефтепродукта, удерживаемого на поверхности гранул, и тем самым добиваться стабильности взрывчатого состава и его взрывчатых характеристик. Сущность предлагаемого способа приготовления эмульсионного ВВ заключается в том, что со склада хранения ВВ к месту заряжения скважин компоненты доставляются в смесительно-зарядной машине, имеющей две емкости. В одной емкости находится эмульсия водного раствора аммиачной и натриевой (или кальциевой) селитр в нефтепродукте, например эмульсия порзмита B по ТУ 7511903-548-91 не ниже 0^oC. Во вторую емкость загружают готовую твердую фазу, содержащую смесь гранулированной аммиачной селитры, дизельного топлива и алюмосиликатных микросфер. Температура твердой фазы соответствует температуре окружающей среды. ВВ образуется в смесителе, куда компоненты подают с помощью насоса-дозатора и шнека. Из смесителя ВВ направляют непосредственно в скважины. Инициирование осуществляют с помощью промдетонатора.

По данной технологии были изготовлены образцы ЭВВ, содержащего 50% эмульсии и 50% твердой фазы, приготовленной на непористой и гранулированной аммиачной селитре. Результаты испытаний образов приведены в таблицах.

Влияние количества микросфер на стабильность определялось для содержания ДТ в твердой фазе 4%, что примерно соответствует нулевому кислородному балансу конечной смеси. Испытания показали, что микросферы следует вводить в твердую фазу в пределах от 4 до 10% от массы твердой фазы. При содержании микросфер менее 4% наблюдается стекание ДТ с гранул, а при содержании их более 10% угол естественного откоса твердой фазы превышает 32^o и возможно зависание ее в бункере.

Результаты испытаний показывают, что ввод алюмосиликатных сфер в состав ЭВВ снижает критический диаметр детонации, что особенно заметно в пределах содержания от 4 до 10%, при этом скорость детонации изменяется в пределах от 3,7 км/с до 5,4 км/с.

Таким образом, результаты испытаний свидетельствуют, что предложенная технология изготовления эмулана на базе непористой гранулированной аммиачной селитры обеспечивает получение ВВ, не уступающего по всем характеристикам зарубежным составом данного ВВ, полученного на основе специальной пористой аммиачной селитры. Введение в твердую фазу ВВ алюмосиликатных микросфер кроме ожидаемого эффекта - сенсибилизация состава создает новый положительный эффект, заключающийся в том, что обеспечивается способность обычной гранулированной селитры стабильно удерживать повышенное количество горючего (жидких нефтепродуктов). Технология не имеет жестких регламентаций по температуре и состав эмулана может приготавливаться при температуре окружающей среды. По сравнению с использованием при изготовлении состава масляной гранулированной селитры и сенсибилизированной микросферами эмульсии предлагаемый способ позволяет облегчить перемешивание смеси за счет наличия пленки нефтепродукта как на поверхности гранул АС, так и на поверхности микросфер. Предварительное распределение микросфер в твердой фазе значительно облегчает ее равномерное распределение в конечном продукте.

Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано при приготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), предназначенных для ведения взрывных работ, преимущественно на открытых горных работах. Техническим результатом изобретения является получение менее опасных и стабильных ЭВВ на основе непористой гранулированной аммиачной селитры. Способ, согласно изобретению, включает смешивание эмульсии с сенсибилизирующим веществом, в качестве которого используют алюмосиликатные микросферы, при этом в эмульсию дополнительно вводят, в качестве твердой фазы, непористую гранулированную аммиачную селитру, смешанную с жидкими нефтепродуктами, а сенсибилизироующее вещество в количестве 4 - 10% от массы твердой фазы вводят в твердую фазу до ее смешения с эмульсией. 2 табл.

Способ приготовления взрывчатого вещества, включающий смешение эмульсии на основе водного раствора окислителя в жидких нефтепродуктах с сенсибилизирующим веществом, в качестве которого используют алюмосиликатные микросферы, отличающийся тем, что в эмульсию дополнительно вводят твердую фазу, которая представляет собой непористую гранулированную аммиачную селитру, гранулы которой покрыты жидкими нефтепродуктами, а синсибилизирующее вещество вводят в твердую фазу до смешения ее с эмульсией в количестве 4-10% от массы твердой фазы.