ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ Российский патент 2002 года по МПК C06B33/04 C06B31/28 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам на основе аммиачной селитры с невзрывчатыми горючими материалами (динамоны), которые могут быть использованы в патронированном и непатронированном видах на открытых и подземных работах в условиях, не опасных по газу и пыли.

Динамоны являются самыми безопасными и дешевыми взрывчатыми веществами и получили широкое распространение в горной промышленности.

В качестве невзрывчатых горючих материалов в динамонах используются: мука (древесная, мука сосновых шишек, торф), нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее (дизельное топливо, масла: индустриальное, приборное, соляровое), металлическое горючее (алюминий, ферросилиций, ферросиликоалюминиевый или алюминиево-кремниевый сплавы). Обычно динамоны состоят из двух, трех и более компонентов (см. табл.1).

Одним из недостатков динамонов является их склонность к слеживанию. При этом в наибольшей степени слеживаются составы, содержащие металлическое горючее, в то время как древесная мука и нерастворимое в воде жидкое углеводородное горючее снижают слеживаемость (5, с. 90, 113).

Исходя из этого следует, что динамоны с содержанием муки в количестве 7-15% (табл.1, составы 1, 2, 3, 7) обладают меньшей слеживаемостью, но в то же время из-за большого содержания муки эти составы имеют низкую плотность и, следовательно, обладают низкой объемной (Q_v)теплотой взрыва и поэтому являются малоэффективными при их эксплуатации.

Динамоны типа 4, 5, 6 хотя и обладают высокой теплотой взрыва, но из-за отсутствия муки и наличия металлического горючего слеживаются, что также делает их малоэффективными при эксплуатации. Кроме того, составы, содержащие более 10% алюминия, являются дорогостоящими. В силу перечисленных причин составы 1-5 в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Наиболее близким к заявляемому взрывчатому составу является динамон ГДР (состав 7, табл. 1), который содержит аммиачную селитру, древесную муку, в качестве нерастворимого в воде углеводородного жидкого горючего - индустриальное масло, в качестве металлического горючего - алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Индустриальное масло - 1,0
Алюминий - 3,0
Древесная мука - 7,0
Аммиачная селитра - 89,0
Однако и этот состав имеет недостатки:
- низкую плотность в патронах (0,82 г/см³);
- низкую теплоту взрыва (820 ккал/л);
- низкую работоспособность (280 см³).

Кроме того, данная рецептура имеет положительный кислородный баланс (кб= 2,0), вследствие этого в продуктах его взрыва образуется токсичная двуокись азота в количестве до 14,5 л/кг состава. В пересчете на условную окись углерода (2) объем ядовитых газов в этом случае составляет 94 л/кг при допустимом значении не более 80 л/кг (6).

Все эти недостатки отрицательно отражаются на эффективном использовании данного взрывчатого состава, то есть в итоге снижают его эксплуатационные свойства.

Задачей настоящего изобретения является разработка рецептуры взрывчатого состава с улучшенными эксплуатационными свойствами за счет повышения его плотности, теплоты взрыва, работоспособности при одновременном обеспечении нулевого кислородного баланса.

Поставленная задача решается предлагаемой рецептурой взрывчатого состава, который содержит металлическое горючее, древесную муку, нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее, аммиачную селитру, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Металлическое горючее - 3,0-9,0
Древесная мука - 2,0-2,5
Нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее - 1,5-3,2
Аммиачная селитра - Остальное
При этом в качестве металлического горючего может быть использован алюминий, или ферросилиций, или ферросиликоалюминиевый или алюминиево-кремниевый сплавы, а в качестве нерастворимого в воде углеводородного жидкого горючего - дизельное топливо или масла: индустриальное, соляровое, приборное.

Также как и в прототипе, в заявляемом техническом решении аммиачная селитра является окислителем. Металлическое горючее - высокоэнергетическая добавка, позволяющая повысить теплоту взрыва и детонационные характеристики.

Нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее выполняет роль не только горючего, но также предотвращает пыление состава, а древесная мука играет роль рыхлителя, то есть предотвращает слеживаемость состава, являясь в то же время и горючим материалом.

Наличие нижнего и верхнего пределов в заявляемом взрывчатом составе позволяет варьировать количественным содержанием входящих в него ингредиентов и создавать в заявляемых пределах составы, которые обладают при нулевом кислородном балансе более высокими значениями по работоспособности, теплоте взрыва, плотности, в то время как прототип имеет один определенный, не входящий в заявляемые пределы, количественный состав, обладающий сравнительно невысокими эксплуатационными характеристиками, при взрыве которого образуется недопустимое количество токсичных газов.

Рецептура с указанными пределами содержания компонентов является оптимальной.

Снижение содержания древесной муки ниже 2,0% отрицательно влияет на слеживаемость состава, а увеличение ее количества выше 2,5% понижает его плотность.

Снижение содержания металлического горючего ниже 3,0% ведет к снижению теплоты взрыва, увеличение его количества выше 9,0% - к нерациональному удорожанию состава, а также к его слеживаемости.

Содержание нерастворимого в воде углеводородного жидкого горючего в указанных пределах продиктовано условием обеспечения составу нулевого кислородного баланса.

Предлагаемый состав характеризуется хорошими эксплуатационными показателями. Образцы в виде патронов в бумажной оболочке диаметром 36 мм и штатным влагоизоляционным покрытием с содержанием в составе масла 1,5-3,2%, древесной муки 2,0-2,5% и металлического горючего 3,0-9,0% при хранении в течение 6 месяцев в условиях температур от +18 до -25^oС и влажности окружающей среды от 60 до 90% изменений по плотности состава в патронах и признаков слеживаемости не имели.

Заявляемый взрывчатый состав приготавливается известным в технике способом путем смешения входящих компонентов в лопастном смесителе типа Вернер-Пфлейдерер или в смесителе непрерывного действия. При этом предпочтительнее смешивать сначала аммиачную селитру с нерастворимым в воде углеводородным жидким горючим, а затем - с остальными компонентами.

Сравнение заявляемого взрывчатого состава с прототипом показало, что хотя они и имеют одинаковые компоненты, но заявляемая рецептура имеет иной, чем у прототипа количественный состав, то есть предложение обладает новизной.

Сравнение предлагаемой рецептуры взрывчатого состава не только с прототипом показало, что в технике не известен взрывчатый состав, в котором бы имело место предложенное количественное содержание ингредиентов. А именно такое содержание ингредиентов позволило получить взрывчатый состав с высокими эксплуатационными характеристиками: высокой работоспособностью, теплотой взрыва, плотностью и имеющий нулевой кислородный баланс, обеспечивающий отсутствие токсичных газов при его взрыве, то есть решить поставленную задачу. Такое решение явно не вытекает из существующего уровня техники и не было очевидным для специалистов, что дает основание считать данное техническое решение обладающим изобретательским уровнем.

Входящие в рецептуру компоненты изготавливаются промышленностью. Изготовление массы производится известным в технике способом и на известном оборудовании. Наличие же взрывчатого состава с высокими эксплуатационными характеристиками не вызывает сомнений. Таким образом, предложение имеет третий признак изобретения - промышленную применимость.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 5 рецептур, три из которых показали оптимальные результаты (табл.2).

Состав рецептуры 1 обладает низкими эксплуатационными характеристиками по всем показателям: работоспособности, теплоте взрыва, плотности. Кроме того, он имеет отрицательный кислородный баланс, а также низкую передачу детонации между патронами.

Рецептура 5 хотя и имеет высокую плотность, теплоту взрыва и работоспособность, но имеет положительный кислородный баланс, что ведет к недопустимому содержанию в продуктах взрыва ядовитых газов. Кроме того, данный состав также имеет низкую передачу детонации между патронами.

Следует отметить, что в табл. 2 приведен взрывчатый состав, где в качестве металлического горючего взят ферросилиций, а в качестве нерастворимого в воде углеводородного жидкого горючего - индустриальное масло. По сравнению с алюминием, ферросиликоалюминиевым и алюминиево-кремниевым сплавами ферросилиций является менее калорийным горючим. Поэтому составы, где в качестве металлического горючего используются или алюминий, или ферросиликоалюминиевый, или алиминиево-кремниевый сплавы, будут иметь более высокие показатели и по теплоте взрыва, и по детонационным характеристикам.

Предложенная рецептура взрывчатого состава прошла опытную проверку в условиях опытно-промышленного стенда и готовится к внедрению в производство.

Перечень источников, принятых во внимание
1. В.Н. Красельщик, Н.Е. Еременко, Г.А. Шетлер, "Динамоны", Москва, 1943 г.

2. Б.Д. Росси, З.Г. Поздняков, "Промышленные взрывчатые вещества и средства взрывания. Справочник". Москва, "Недра". 1971 г.

3. М. Кук. "Наука о промышленных взрывчатых веществах", перевод с английского к.т.н. Б.Н. Кутиба. Москва, "Недра", 1980 г.

4. Промышленные взрывчатые вещества, средства их инициирования в СССР и за рубежом. Краткий справочник, ЦНИИ НТИ И ТЭИ, 1983, с. 45.

5. Л. В. Дубнов, Н.С. Бахаревич, А.И. Романов, Промышленные взрывчатые вещества. Москва, "Недра", 1973 г.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам на основе аммиачной селитры с невзрывчатыми горючими материалами (динамоны), которые могут быть использованы в патронированном и непатронированном видах на открытых и подземных работах в условиях, не опасных по газу и пыли. Согласно изобретению взрывчатый состав содержит аммиачную селитру, металлическое горючее, древесную муку, нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее. Изобретение направлено на создание взрывчатого состава с улучшенными эксплуатационными свойствами за счет повышения его плотности, теплоты взрыва, работоспособности при одновременном обеспечении нулевого кислородного баланса. 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Взрывчатый состав, содержащий металлическое горючее, древесную муку, нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее и аммиачную селитру, отличающийся тем, что он содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас. %:
Металлическое горючее - 3,0-9,0
Древесная мука - 2,0-2,5
Нерастворимое в воде углеводородное жидкое горючее - 1,5-3,2
Аммиачная селитра - Остальное
2. Взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического горючего он содержит алюминий, ферросилиций, ферросиликоалюминиевый или алюминиевый сплав. 3. Взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нерастворимого в воде углеводородного жидкого горючего он содержит дизельное топливо или масла: индустриальное, соляровое, приборное.