ВЕЩЕСТВО ВЗРЫВЧАТОЕ МАЛОГИГРОСКОПИЧНОЕ Российский патент 2003 года по МПК C06B31/28 C06B33/04 

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к взрывчатым веществам без детонирующего сенсибилизатора, изготовляемым вблизи мест их применения, и может быть использовано в горном деле для производства взрывных работ скважинными зарядами на открытых разработках угля и руды в неопасных по газу и пыли подземных выработках шахт и рудников.

Известна простейшая сбалансированная по кислороду бинарная смесь гранулированной аммиачной селитры (АС) с дизельным топливом (Дт), изготовляемая вблизи мест применения ( Дубнов Л.В. и др. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1988, с.243-245).

Недостатками этого ВВ (игданита) являются: низкая физическая стабильность, высокая увлажняемость, а при увлажнении снижается его детонационная способность и увеличивается выделение токсичных газов. При взрываний скважинных зарядов игданита часто наблюдаются отказы и неполные детонации.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является взрывчатый состав типа игданита, содержащий дизельное топлива (4-5,5 мас.%), порошок цеолита (2-3 мас. %) и гранулированную аммиачную селитру (остальное до 100 мас.%) (а.с. 1811520 A3, 23.04.1993, С 06 В 31/28).

Недостатком данного состава является его большая гигроскопичность.

Дизельное топливо (Дт), несмотря на свою гидрофобность, не препятствует увлажнению аммиачной селитры, так как дизельное топливо легче (плотность при 20^oС 0,730-0,765 г/см³) воды (плотность около 1,0 г/см³) и вода поэтому вытесняет Дт из пор гранул АС.

Предлагаемое изобретение направлено на создание малогигроскопичного взрывчатого вещества без взрывчатого сенсибилизатора со стабильными взрывчатыми характеристиками.

Сущность изобретения заключается в том, что во взрывчатом малогигроскопичном веществе, содержащем гранулированную аммиачную селитру, жидкое поверхностно-активное горючее и горючий сорбент, в качестве жидкого поверхностно-активного горючего использовано талловое масло, а в качестве горючего сорбента использован порошкообразный кероген, ферросилиций или угольный порошок с влажностью не более 3,5%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Талловое масло - 2-4
Порошкообразный кероген, порошкообразный ферросилиций или угольный порошок с влажностью не более 3,5% - 3-5
Гранулированная аммиачная селитра - Остальное до 100%
Предлагаемое взрывчатое вещество обладает низкой гигроскопичностью (увлажняемостью), что стабилизирует его детонационную способность при изготовлении вблизи мест применения.

Технология приготовления предлагаемого ВВ заключается в следующем.

Гранулированную аммиачную селитру сначала смешивают с талловым маслом, предварительно подогретым до температуры 25-30^o. Смешивание длится около 3-5 мин, чтобы дать возможность большему количеству таллового масла абсорбироваться гранулами АС. Затем обмасленные гранулы опудривают или порошкообразным керогеном, или порошкообразным ферросилицием, или угольным порошком с влажностью не более 3,5 %. ВВ перемешивают до образования на гранулах АС сплошного покрытия однородного цвета, сухого на ощупь.

Порошок горючего сорбента предназначен для того, чтобы впитывать избыток таллового масла, которое не впиталось в гранулы АС, и не давать ему возможность стекать с гранул в межгранульное пространство, а также для того, чтобы максимально увеличить энергию взрыва.

По данной технологии были изготовлены опытные образцы предлагаемого ВВ и проведены их испытания на увлажняемость, бризантность в кольцах, критический диаметр и скорость детонации. Скорость детонации определяем методом Дотриша.

Увлажняемость образцов ВВ определялась показателем прироста влажности, выраженным в процентах, после выдержки их навесок в открытых бюксах над водой в закрытых эксикаторах (относительная влажность 100%) заданные интервалы времени. После истечения установленного времени бюксы с навесками вынимаются из эксикатора, закрываются крышками и взвешиваются.

Одним из основных показателей детонационной способности является критический диаметр детонации. Для определения критического диаметра детонации были приготовлены заряды цилиндрической формы в бумажных гильзах, которые инициировались промдетонатором.

Методом испытания ВВ на бризантность является проба на обжатие свинцовых столбиков, или проба Гесса. Для определения бризантности гранулированных ВВ пробу Гесса видоизменяют, помещая ВВ в стальные кольца, и увеличивают длину заряда и его массу (с 60 до 100 г).

При малой восприимчивости ВВ к детонации для возбуждения детонации применяют шашки прессованного тротила или заряды мелкоизмельченного тротила массой 5 г.

При замене дизельного топлива на адекватное количество таллового масла, равное 2%, и содержании 4% порошкообразного керогена увлажняемость этого состава резко снизилось (табл.1), а детонационная способность возросла. В сравнении с прототипом критический диаметр детонации уменьшился со 100 до 80 мм.

Гранулиты на базе таллового масла и керогена стабильно инициируются промдетонатором, в качестве которого использовались заряды аммонита 6 ЖВ и мелкоизмельченного тротила, масса которых была равна 10% массы испытуемых ВВ (табл.1).

При увеличении содержания таллового масла и адекватном уменьшении содержания керогена увлажняемость составов уменьшается. Однако, если содержание керогена в два раза меньше, чем содержание таллового масла, то гранулы АС слипаются, то есть ВВ теряет сыпучесть. При равном содержании обоих компонентов гранулы АС не слипаются, ВВ остается сыпучим.

Талловое масло является идеальной гидрофобизирующей жидкостью, так как в основном состоит из поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Талловое масло (плотность 0,96 - 0,99 г/см³) содержит 30-50% смоляных кислот (C₁₉H₂₉COOH), 30-55% жирных кислот, среди которых присутствуют: пальмитиновая (C₁₅H₃₁COOH), олеиновая (С₁₇Н₃₃СООН), линоленовая (C₁₇H₂₉COOH) и другие, а также нейтральные вещества. У смоляных и жирных кислот карбоксил гидрофилен, а углеводородный радикал гидрофобен. Карбоксил этих кислот повернут в сторону гранул АС и взаимодействует с их поверхностью, образуя водородно-кислородную связь. Гидрофобные радикалы повернуты в противоположную сторону и выстраивают вокруг гранул АС гидрофобизирующий частокол, который с наружной стороны покрывается слоем гидрофобного порошка из керогена или другого материала. Гидрофобизирующий частокол высокомолекулярных кислот и гидрофобной пыли препятствует проникновению паров воды к гранулам АС. Порошкообразное горючее в основном препятствует слипанию гранул АС и выполняет функции энергетической добавки.

Исследовалась значимость каждого компонента в процессе понижения гигроскопичности гранулированной АС. В связи с этим проверялось влияние малогигроскопичного ферросилиция и угля с влажностью менее 3,5% на гигроскопичность гранулированной АС (табл.2).

Состав, содержащий 94% гранулированной АС, 3% таллового масла и 3 % порошкообразного ферросилиция или 3% угольного порошка с влажностью менее 3,5%, обладает низкой увлажняемостью и удовлетворительной детонационной способностью (табл.2). Следовательно, талловое масло является доминирующим фактором в процессе понижения гигроскопичности гранулированной АС.

Образец прилагаемого ВВ, состоящий из 94% гранулированной АС, 3% таллового масла и 3% порошкообразного керогена, устойчиво детонирует от промдетонатора со скоростью 3,5 - 4,0 км/с как свежеизготовленный, так и после восьми месяцев хранения в бумажном мешке. Через 10 сут нахождения в сырой скважине заряд предлагаемого ВВ устойчиво детонировал при взрывании промдетонатором.

Следовательно, предлагаемое ВВ является малогигроскопичным и стабильно детонирующим и сохраняющим это свойство длительное время. Его применение повысит безопасность, эффективность и экологическую чистоту взрывных работ на открытых разработках при добыче полезных ископаемых.

Изобретение относится к взрывным работам, а именно к взрывчатым веществам без детонирующего сенсибилизатора, изготовляемым вблизи мест их применения, и может быть использовано в горном деле для производства взрывных работ на открытых разработках угля и руды в неопасных по газу и пыли подземных выработках шахт и рудников. Согласно изобретению взрывчатое малогигроскопичное вещество содержит гранулированную аммиачную селитру, жидкое поверхностно-активное горючее - талловое масло и горючий сорбент - порошкообразный кероген, порошкообразный ферросилиций или угольный порошок с влажностью не более 3,5%. Изобретение направлено на создание малогигроскопичного взрывчатого вещества со стабильными взрывчатыми характеристиками. 2 табл.

Вещество взрывчатое малогигроскопичное, содержащее гранулированную аммиачную селитру, жидкое поверхностно-активное горючее и горючий сорбент, отличающееся тем, что в качестве жидкого поверхностно-активного горючего оно содержит талловое масло, в качестве горючего сорбента - кероген, ферросилиций или уголь с влажностью не более 3,5% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Талловое масло 2-4

Порошкообразный кероген или порошкообразный ферросилиций, или угольный порошок с влажностью не более 3,5% 3-5

Гранулированная аммиачная селитра Остальное до 100%