СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ТИПА АКВАТОЛ Российский патент 2000 года по МПК C06B31/40 C06B25/04 

Изобретение относится к области изготовления простейших взрывчатых веществ и может быть использовано в области горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры являются наиболее распространенными взрывчатыми веществами. Это объясняется доступностью самой селитры как исходного сырьевого материала, широкой производственной базой ее изготовления, низкой стоимостью, а также сравнительной безопасностью переработки смесей на ее основе. Во взрывчатых веществах аммиачная селитра выполняет функцию окислителя, а горючим могут быть различные органические соединения, в том числе взрывчатые с отрицательным кислородным балансом, такие как тротил, динитронафталин, а также металлические порошки алюминия.

К простейшим взрывчатым веществам на основе аммиачной селитры относят смеси гранулированной селитры с жидкими или легкоплавкими нефтепродуктами, которые могут изготавливаться непосредственно на горных предприятиях и на специализированных заводах. Простейшими эти взрывчатые вещества называются потому, что они не содержат нитросоединений.

Акватолы-водонаполненные текучие или гелеобразные взрывчатые вещества, по химическому составу и свойствам близкие к акванитам, причем твердой фазой акватолов служит смесь гранулированной аммиачной селитры с гранулотолом (тринитротолуолом) или алюмотолом, или индивидуальные взрывчатые вещества (тринитротолуол или алюмотол). Жидкая фаза суспензии представлена насыщенным раствором аммиачной селитры, целиком заполняющим межгранульное пространство в заряде взрывчатого вещества. Ранее эти составы были известны под названием ифзанитов или горячельющихся взрывчатых веществ марки ГЛТ. Наиболее распространен акватол Т-20, содержащий 20% гранулотола или алюмотола, причем имеется несколько его модификаций. Для снижения температуры затвердевания акватолов, в них вводят антифризы, водные растворы некоторых веществ (этиленгликоля, глицерина, неорганических солей и другие), не замерзающие при низких температурах. Акватолы являются промышленными непредохранительными взрывчатыми веществами, предназначенными для взрывания только на земной поверхности и служащие для заряжания сухих и обводненных скважин со скоростью фильтрации грунтовых вод до 2,5 см/с в породах средней и высокой крепости.

Гранулотол, входящий в состав акватола, характеризуется практически неограниченной водоустойчивостью и относится к крупногранулированным взрывчатым веществам. Только он может применяться в россыпном виде для заряжания обводненных скважин, особенно с проточной водой без ограничения времени пребывания в скважине без потери или снижения взрывчатых свойств.

Наиболее оптимальным по составу является акватол с соотношением компонентов 65/35, особенно, если учесть, что при водонаполнении на местах ведения взрывных работ в зимних условиях целесообразно применять не чистую воду, а как это иногда делают в США, 70%-й раствор аммиачной селитры.

Аммиачно-селитренный акватол 65/35, допущенный к применению на открытых работах, согласно инструкции завода-изготовителя, при заряжании наполняется водой в количестве 15% для увеличения плотности заряжания и объемной концентрации энергии.

К водосодержащим взрывчатым веществам относятся акватол АВ и акватол МГ. Ленинградский горный институт расширил диапазон взвесей: в дополнение к составу 65/35 предложены составы 60/40, 70/30 и 80/20.

Известен способ изготовления взрывчатого вещества на основе гранулированной аммиачной селитры, гранулотола, воды и загустителя, в качестве которого используют полиакриламид или полиметилакрилат. При изготовлении и заряжании акватолов применяют смесительно-зарядные машины типа "Акватол". Водосовмещение и заряжание поддаются механизации, например, с помощью передвижных машин "Акватол-1", а совмещение готовых сухих смесей осуществляют раствором гранулированной аммиачной селитры (1).

Однако данный способ изготовления взрывчатого вещества имеет существенный недостаток. Вода, как пластификатор и наполнитель аммиачно-селитренных водонаполненных взрывчатых веществ является невыгодным в энергетическом отношении, так как при взрыве взрывчатого вещества на ее нагрев, испарение и разложение затрачивается значительная доля тепловой энергии. Так, например при введении в акватол 15% воды теплота ее взрывчатого превращения снижается с 1030 до 707 ккал/кг. Кроме того, вода, входящая в состав акватола, оказывает сильное флегматизирующее действие и снижает детонационную способность, что требует применения в составах водонаполненных взрывчатых веществ не менее 20-30% крупнодисперсного тротила или других бризантных взрывчатых веществ и их сплавов.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является способ изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, гранулотола, воды и загустителя, включающий приготовление горячего раствора аммиачной селитры, введение в его состав карбамида, загрузку горячего раствора из пункта приготовления в смесительно-зарядную машину (СЗМ), загрузку гранулотола в смесительно-зарядную машину и смешивание с ним ранее полученного горячего раствора (2).

Этот способ изготовления взрывчатого вещества позволяет снизить содержание воды в составе по массе до 10%, увеличить плотность заряжания скважин и несколько повысить теплоту взрыва, а следовательно, и объемную концентрацию энергии.

Вместе с тем, для водонаполненных взрывчатых веществ на горячих водных растворах аммиачной селитры характерны недостаточная физическая стабильность, связанная с расслоением раствора и твердых частиц вследствие разности их плотности. Кроме того, изготавливаемое по данному способу взрывчатое вещество при заряжании скважин склонно к взаимодействию с сульфидными включениями в руде, следствием чего является его разогрев и воспламенение. В реакцию с сульфидными включениями в руде вступает горячий раствор аммиачной селитры. Одним из случаев взаимодействия явился взрыв блока на Лебединском горно-обогатительном комбинате в 1993 году.

Целью предлагаемого изобретения является повышение теплоты взрыва, увеличение физической стабильности и водоустойчивости, значительное увеличение химической стойкости, в том числе при контакте готового взрывчатого вещества с сульфидными включениями в руде, а также снижение содержания высокобризантных взрывчатых веществ и вместе с тем повышение эффективности буровзрывных работ в целом.

Эта цель достигается тем, что в способе изготовления взрывчатого вещества, включающем смешение загущенного раствора аммиачной селитры с карбамидом, загрузку полученного раствора аммиачной селитры в смесительно-зарядную машину и последующее введение в раствор гранулотола, отличающийся тем, что карбамид вводят в загущенный раствор аммиачной селитры в количестве от 4,5 до 10% от весового количества вводимой аммиачной селитры, а перед введением гранулотола в смесительно-зарядную машину дополнительно вводят нефтепродукт в количестве от 1,0 до 3,5% от общей массы взрывчатого вещества, при этом количество загружаемого гранулотола уменьшают на величину, пропорциональную количеству загружаемого нефтепродукта, причем коэффициент пропорциональности принимают от 4,5 до 5,0, т.е. на одну введенную единицу нефтепродукта, количество вводимого гранулотола уменьшают на 4,5 - 5,0 массовых единиц, а в качестве нефтепродукта используют минеральные масла, например соляровое или индустриальное, с температурой воспламенения выше 120^oC, при этом время между загрузкой нефтепродукта и гранулотола в смесительно-зарядную машину принимают не более 30 мин, причем температура готового состава взрывчатого вещества должна быть не более 80^oC.

Приготовление взрывчатого вещества включает подготовку компонентов: гранулированной аммиачной селитры ГОСТ 2-85 марок А и Б, гранулотола ГОСТ 25857, воды по ГОСТ 2874-82, в качестве которой допускается применение питьевой или технической воды из водопровода или пожарохозяйственной сети без механических примесей, карбамида по ГОСТ 2081-92 марок А или Б, нефтепродукта, в качестве которого используют минеральные масла, например соляровое или индустриальное, загустителя, в качестве которого используют флокулянт КАТ-ФЛОК F 800 фирмы "КЕТ-ТРОН ИНГ" США. Приготовление загущенного раствора аммиачной селитры производится смешиванием в отдельном аппарате флокулянта с горячей водой, с последующим добавлением гранулированной аммиачной селитры и перемешиванием до полного ее растворения.

Способ изготовления взрывчатого вещества осуществляют следующим образом.

Сначала приготавливают загущенный раствор аммиачной селитры и вводят в его состав карбамид. Затем загружают полученный раствор в смесительно-зарядную машину (СЗМ), после чего в нее загружают нефтепродукт, смешивают готовую массу, причем в срок не более чем через 30 мин после загрузки нефтепродукта производят загрузку смесительно-зарядной машины гранулотолом и смешивание готового взрывчатого вещества в СЗМ. При приготовлении горячего раствора окислителя, в его состав вводят карбамид в количестве от 4,5 до 10% от весового количества вводимой аммиачной селитры, а перед загрузкой гранулотола в смесительно-зарядную машину, в состав загущенного раствора аммиачной селитры с карбамидом дополнительно вводят нефтепродукт в количестве от 1,0 до 3,5% от общего весового количества изготавливаемого взрывчатого вещества, при этом количество загружаемого гранулотола уменьшают на величину, пропорциональную количеству загружаемого нефтепродукта, причем коэффициент пропорциональности принимают от 4,5 до 5,0, т.е. на одну введенную единицу добавляемого нефтепродукта количество вводимого гранулотола уменьшают на 4,5 - 5,0 весовых единиц, а в качестве нефтепродукта используют минеральные масла, например соляровое или индустриальное, с температурой воспламенения выше 120^oC, при этом время между загрузкой нефтепродукта и гранулотола в смесительно-зарядную машину принимают не более 30 мин, причем температура готового состава взрывчатого вещества должна быть не более 80^oC.

В соответствии с Разделом 2 Статьи 4 Закона Российской Федерации, изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Данное техническое решение "Способ изготовления взрывчатого вещества" является новым, так как оно не известно из уровня техники.

Оно имеет изобретательский уровень, так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Оно является промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый результат, то есть находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: при приготовлении загущенного раствора аммиачной селитры в его состав вводят карбамид в количестве от 4,5 до 10% от весового количества вводимой аммиачной селитры, а перед введением гранулотола в смесительно-зарядную машину дополнительно вводят нефтепродукт в количестве от 1,0 до 3,5% от общей массы взрывчатого вещества, при этом количество загружаемого гранулотола уменьшают на величину, пропорциональную количеству загружаемого нефтепродукта, причем коэффициент пропорциональности принимают от 4,5 до 5,0, т. е. на одну введенную единицу нефтепродукта, количество вводимого гранулотола уменьшают на 4,5 - 5,0 массовых единиц, а в качестве нефтепродукта используют минеральные масла, например соляровое или индустриальное, с температурой воспламенения выше 120^oC, при этом время между загрузкой нефтепродукта и гранулотола в смесительно-зарядную машину принимают не более 30 мин, причем температура готового состава взрывчатого вещества должна быть не более 80^oC.

Введение в состав взрывчатого вещества загустителя до 5% для придания физической стабильности и водоустойчивости обеспечивает значительно большую химическую стойкость по сравнению со штатным взрывчатым веществом.

Использование во взрывчатом составе горячего раствора аммиачной селитры позволяет увеличить плотность заряжания и несколько повысить теплоту взрыва, а следовательно, и объемную концентрацию энергии, а также снизить содержание воды в составе по массе до 10%.

Введение в состав загущенного раствора аммиачной селитры при приготовлении карбамида в количестве от 4,5 до 10,0% от весового количества вводимой аммиачной селитры позволяет исключить взаимодействие горячего раствора аммиачной селитры с сульфидными включениями в руде за счет образования устойчивого комплекса аммиачная селитра-карбамид и повысить физическую стабильность смесей.

Введение в состав загущенного раствора аммиачной селитры с карбамидом перед загрузкой в смесительно-зарядную машину гранулотола дополнительно нефтепродукта в количестве от 1,0 до 3,5% от общего весового количества изготавливаемого взрывчатого вещества позволяет снизить содержание высокобризантных взрывчатых веществ типа гранулотол до 5-15%.

Уменьшение количества загружаемого гранулотола на величину, пропорциональную количеству загружаемого нефтепродукта, и принятие коэффициента пропорциональности от 4,5 до 5,0, т.е. на одну введенную единицу добавляемого нефтепродукта, количество вводимого гранулотола, уменьшенного на 4,5 - 5,0 весовых единиц, позволяет снизить газовую вредность взрыва и уменьшить стоимость изготавливаемого взрывчатого вещества.

Принятие времени между загрузкой нефтепродукта и гранулотола не более 30 мин позволяет достигнуть однородности готовой смеси и исключить ее расслоение.

Принятие температуры готового взрывчатого вещества не более 80^oC позволяет снизить время затвердевания готового взрывчатого вещества и повысить однородность формируемого скважинного заряда.

Все отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения, в своей совокупности позволяют достигнуть цели изобретения.

Источники информации, принятые во внимание
1. Дубнов Л. В. , Бахаревич А.С., Романов А.М. Промышленные взрывчатые вещества, 3 изд. переработанное и дополненное. -М.: Недра, 1988, с. 267-269.

2. Совершенствование промышленных взрывчатых веществ и методов их применения. В сб. Взрывчатое дело N 80/37. -М.: Недра, 1978, с. 108-113.

Изобретение относится к области изготовления простейших взрывчатых веществ и может быть использовано как в горной при добыче полезных ископаемых, так и в строительной промышленности. Изобретение позволяет повысить эффективность буровзрывных работ в целом за счет увеличения теплоты взрыва, физической стабильности и химической стойкости, а также за счет снижения содержания высокобризантных взрывчатых веществ. Согласно изобретению в загущенный раствор окислителя вводят карбамид в количестве 4,5-10,0% от массы окислителя, нефтепродукт - 1,0-3,5% от общей массы готового взрывчатого вещества и гранулотол. Количество гранулотола пропорционально уменьшению количества нефтепродукта при коэффициенте пропорциональности 4,5-5,0, т.е. на одну мас. единицу нефтепродукта количество гранулотола уменьшают на 4,5-5,0 мас. единиц. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ приготовления взрывчатого вещества, включающий смешение загущенного раствора аммиачной селитры с карбамидом, загрузку полученного раствора аммиачной селитры в смесительно-зарядную машину и последующее введение в раствор гранулотола, отличающийся тем, что карбамид вводят в загущенный раствор аммиачной селитры в количестве 4,5 - 10,0% от массового количества вводимый аммиачной селитры, а перед введением гранулотола в смесительно-зарядную машину дополнительно вводят нефтепродукт в количестве 0,1 - 3,5% от общей массы взрывчатого вещества, при этом количество загружаемого гранулотола уменьшают на величину, пропорциональную количеству загружаемого нефтепродукта, причем коэффициент пропорциональности принимают 4,5 - 5,0. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нефтепродукта используют минеральные масла, например, соляровое или индустриальное с температурой воспламенения выше 120^oС. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что время между загрузкой нефтепродукта и гранулотола в смесительно-зарядную машину принимают не более 30 мин. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура готового состава взрывчатого вещества должна быть не более 80^oС.