СОСТАВ ДЛЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ Российский патент 2000 года по МПК C06B29/08 

Изобретение относится к взрывчатым материалам на основе хлората натрия, органических соединений и алюминия, используемых при проведении буровзрывных работ различного назначения, преимущественно в горнорудной промышленности.

Ныне в народном хозяйстве широко используются взрывчатые вещества, основу которых составляет аммиачная селитра [1]. Большинство из них обладает хорошими эксплуатационными свойствами. Известно применение взрывчатых веществ на основе хлоратов и перхлоратов калия, а также перхлората аммония в первую мировую войну во Франции, Англии и Германии для снаряжения минометных и бомбометных снарядов [2].

Особый интерес представляют составы на основе аммиачной селитры (AC) и жидких углеводородов (дизельное топливо, минеральное масло) типа Динамонов и Гранулитов в силу их дешевизны, возможности механизировать транспортные и зарядные операции; нет противопоказаний для непосредственного приготовления двухкомпонентных составов (селитра-дизельное топливо) на шахте (карьере), что повышает уровень безопасности работ. Согласно проведенным термодинамическим расчетам работоспособность продуктов сгорания (RT) - основная составляющая в работе взрыва - состава типа Игданита (94,5% - AC и 5,5% диз. топлива) составляет 842.38 кДж/кг, введение в эту композицию 9% пудры алюминия повысит RT до 1114,96 кДж/кг. Большая энерговооруженность может быть получена при использовании в качестве основы перхлоратов и хлоратов. Так, например, стехиометрическая смесь хлората натрия с углеводородами имеет RT равное 900 кДж/кг. Еще большие значения RT могут быть получены при использовании композиции на основе перхлоратов, в первую очередь перхлората аммония. Но дальнейшее использование было ограничено, в основном, из-за большой чувствительности перхлоратов к механическим воздействия и высокой стоимости, особенно на основе аммония [1]. Они нашли применение только в Японии (карлиты) и частично во Франции (севрониты). Составы на основе хлоратов дешевле и безопаснее в обращении. Другим преимуществом составов на основе перхлоратов и хлоратов является их изначальная более высокая плотность по сравнению с аммиачно-селитряными составами. Так плотность селитры - 1730 кг/м³, плотность хлората калия - 2340 кг/м³ [3].

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является состав для буровзрывных работ, Хлоратит 2 [4].

Состав Хлоратита 2 включает: 70 - 85% мас. хлората натрия, 10-20% мас. нипроизводных толуола, и/или нафталина, и/или дифениламина, 1-5% мас. растительной муки и 3-5% мас. твердых углеводородов и/или масел.

Целью предлагаемого изобретения является создание композиции, обладающей большей энерговооруженностью вообще и объемной в частности, упрощение транспортно-загрузочных операций.

Для этой цели нами предлагается композиции на основе хлората натрия (ХН), углеводородов и энергетических добавок (алюминиевой пудры). Аналогичные результаты можно получить с использованием хлората калия (ХК), но существенно дороже, к тому же плотность ХН несколько выше, чем у ХК: 2430 кг/м³ [3] и имеется более широкая промышленная база. Выбор определенного состава композиции проводился, исходя из данных термодинамического расчета, скоростей горения составов при атмосферных условиях и эксплуатационных свойств (чувствительности к удару, к трению, технологичность заряжания, температурный диапазон эксплуатации и т.п.). Ниже к таблице 1 приведены некоторые данные термодинамических расчетов для составов, близких к оптимальному в сравнении со стехиометрическим (88,4% - ХН и 11,6% горючего, например полиэтилена) - последняя строка.

Введение в оптимальную (с точки зрения энергетики) композицию алюминиевой пудры еще больше поднимет энергетику по сравнению с составами на основе селитры (см. табл. 2).

Из представленных данных видно, что менее 1,0% алюминиевой пудры вводить в состав нецелесообразно. Вместе с тем, повышение содержания алюминия приведет к удорожанию композиции, мало компенсируемому увеличением энергетики. Кроме того, следует учесть, что скорость сгорания подобных составов с алюминием при атмосферных условиях достигает максимального значения при концентрации 7,5% (1,23 мм/с) и при дальнейшем увеличении снижается, а при концентрации 1-2% мало отличается от двухкомпонентной: 0,54 мм/с - без алюминия и 0,58 мм/с с 2% алюминия, 0,64 мм/с для состава с 3,4% алюминия.

Замена полиэтилена на другой углеводород (дизельное топливо, мазут, полистирол и т. п. ) практически не сказывается на энергетических параметрах, лишь на технологических и эксплуатационных Так для механизированного заряжания, удобства транспортировки с экономической точки зрения в качестве горючего предпочтительнее брать жидкие углеводороды. С другой стороны, при патронном заряжании и с точки зрения длительности хранения лучше использовать твердые углеводороды, например полиэтилен, полистирол и т.п., то есть определяется конкретными условиями применения.

Возможность технического осуществления изобретения не вызывает сомнения, так как все компоненты состава производятся отечественной промышленностью без ограничений, на предложенных составах проведены натурные испытания, освоена технология их изготовления как в виде патронов длительного хранения, так и при механизированном заряжании.

Источники информации
1. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1973, - 320 с.

2. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - М.: Машиностроение, 1972, - 208 с.

3. Краткий справочник по химии /Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. - К.: из-во АН УССР, 1962, - 659 с.

4. Блинов И.Ф. Хлоратные и перхлоратные взрывчатые вещества. - М.: ОБОРОНГИЗ, 1941, с. 74-75

Изобретение относится к составам, используемым в горнорудной промышленности, в транспортном строительстве, при разрушении естественных и искусственных преград. В качестве основы применяют хлорат натрия с углеводородами (твердыми и жидкими) и энергетической добавкой - алюминием. Предлагаемая композиция значительно превосходит штатные аммиачно-селитряные ВВ по общей и объемной энергетике, проще при транспортировке. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав для буровзрывных работ, состоящий из твердого окислителя - хлората натрия - и горючих - жидких и твердых углеводородов, отличающийся тем, что концентрация жидких углеводородов лежит в пределах 7,0 - 11,6%, концентрация твердых углеводородов лежит в пределах 17,3 - 20,9%, остальное - хлорат натрия. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит в качестве энергетической добавки - алюминий в концентрации 1,0 - 9,0%. 3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидких углеводородов он содержит дизельное топливо, керосин или мазут и т.п., а в качестве твердых углеводородов - полиэтилен, полипропилен или полистирол и т.п.