ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ Российский патент 2004 года по МПК C06B31/28 C06B31/38 

Изобретение относится к порошкообразным промышленным взрывчатым веществам (ВВ) средней мощности на основе аммиачной селитры, которые могут быть использованы в патронированном и непатронированном видах на открытых и подземных работах в условиях, неопасных по газу и пыли.

В технике известны различные взрывчатые составы средней мощности на основе аммиачной селитры.

Аммонит N6 ЖВ (Росси Б.Д., Поздняков З.Г. Промышленные взрывчатые вещества и средства взрывания. Справочник. - М.: Недра, 1971) содержит аммиачную селитру и тротил при следующем соотношении компонентов, %:
Тротил - 21
Аммиачная селитра - 79
Основным достоинством аммонита является сравнительно низкая его стоимость и достаточно высокие, для взрывания по породам средней крепости, взрывчатые свойства.

Недостатками данного взрывчатого состава является его склонность к пылению и электризации, причем как самого состава, так и тротила - в процессе его подготовки перед запуском в состав (измельчение, просейка, дозирование).

Тротил является высокотоксичным и в виде пыли чувствительным к механическим воздействиям и электрической искре. Он способен электризоваться и накапливать заряд статического электричества. Из-за пыления и электризации аммонит N6 ЖВ не допущен Госгортехнадзором к пневмозаряжанию.

Наиболее близким к заявляемому взрывчатому составу является состав, содержащий аммиачную селитру, древесную муку, в качестве нерастворимого в воде жидкого углеводородного горючего - индустриальное масло, в качестве металлического горючего - алюминий (Noue Berglauttechnik, 1981г., 11, 14, 218-221), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Индустриальное масло - 1,0
Алюминий - 3,0
Древесная мука - 7,0
Аммиачная селитра - 89,0
Данный взрывчатый состав не пылит, не электризуется и не содержит в себе высокотоксичных веществ чипа тротила, однако и этот состав имеет недостатки:
низкую плотность в патронах (0,82 г/см);
низкую теплоту взрыва (820 ккал/л);
низкую работоспособность (280 см).

Указанные 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 средней мощности с улучшенными эксплуатационными свойствами за счет повышения его плотности, теплоты взрыва, работоспособности.

Поставленная задача решается предлагаемой рецептурой взрывчатого состава, который содержит аммиачную селитру, древесную муку, металлическое горючее, в качестве нерастворимого в воде жидкого углеводородного горючего - эвтектическую смесь из 50-55% динитротолуола и 45-50% динитроксилола при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Металлическое горючее - 3-7
Древесная мука - 2-5
Эвтектическая смесь из 50-55% динитротолуола и 45-50% динитроксилола - 4-8
Аммиачная селитра - 84-87
При этом в качестве металлического горючего может быть использован алюминий, или ферросилиций, или ферросиликоалюминиевый или алюминиевокремневый сплав.

Так же, как и в прототипе, в заявляемом техническом решении аммиачная селитра является окислителем. Металлическое горючее - высокоэнергетическая добавка, позволяющая повысить теплоту взрыва и детонационные характеристики, а древесная мука играет роль рыхлителя, то есть предотвращает слеживаемость состава. В качестве нерастворимого в воде жидкого углеводородного горючего используют эвтектическую смесь из 50-55% динитротолуола и 45-50% динитроксилола. Преимуществом эвтектической смеси перед углеводородными маслами является наличие в ее составе двух нитрогрупп, которые придают ей свойства, близкие к термодинамическим свойствам тринитротолуола (тротила). Поэтому данная эвтектическая смесь является, как и тротил, "активным" горючим, что создает условия для компоновки на ее основе взрывчатых смесей, способных детонировать в более тонком слое, то есть смесей с меньшим критическим диаметром детонации (d_кр).

Заявляемая рецептура взрывчатого состава имеет иной, чем прототип, и количественный состав входящих в него компонентов, что позволило получить такое сочетание компонентов, благодаря которому данный состав и приобретает более высокие эксплуатационные свойства: по плотности, работоспособности, теплоте взрыва.

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 5,0% недопустимо понижает его плотность.

Снижение содержания металлического горючего ниже 3,0% ведет к снижению теплоты взрыва, увеличение его количества выше 7,0% ведет к повышению кислородного баланса (более 5%) и увеличению критического диаметра детонации. Для подземных работ допускаются ВВ с нулевым или близким нулевому кислородным балансом (Поздняков В.Г., Росс Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: Недра, 1977, с. 32).

Содержание аммиачной селитры и эвтектической смеси, состоящей из 50-55% динитротолуола и 45-50% динитроксилола в указанных пределах продиктовано условием обеспечения составу нулевого или близким к нулевому кислородного баланса.

Предлагаемый состав характеризуется хорошими эксплуатационными показателями.

Образцы в виде патронов в бумажной оболочке диаметром 36 мм со штатным влагоизоляционным покрытием с содержанием в составе аммиачной селитры 84-87%, эвтектической смеси 4-8%, древесной муки 2-5% и металлического горючего 3-7% при хранении в течение 12 месяцев в условиях температур от +18 ди -25^oС и влажности окружающей среды от 60 до 90% по плотности в патронах, признаков слеживаемости и по детонационным характеристикам изменений 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 типа СНД. При этом предпочтительнее смешивать сначала аммиачную селитру с эвтектической смесью, а затем - с остальными компонентами.

Сравнение заявляемого взрывчатого состава с прототипом показало, что хотя они имеют ряд одинаковых компонентов, но заявляемый состав отличается иным, чем в прототипе, нерастворимым в воде жидким углеводородным горючим, а также иным, чем в прототипе, количественным составом, 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 сочетание компонентов. А именно такое сочетание компонентов позволило получить взрывчатый состав средней мощности с высокими эксплуатационными характеристиками: высокой работоспособностью, теплотой взрыва, плотностью, 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 состава 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 пять рецептур, три из которых показали оптимальные результаты (таблица).

Состав рецептуры 5 обладает низкой теплотой взрыва, низкой передачей детонации между патронами. Кроме того, он имеет более допустимого отрицательный кислородный баланс.

Рецептура 1 хотя и имеет хорошие эксплуатационные характеристики: высокую плотность, теплоту взрыва и работоспособность, но имеет более допустимого положительный кислородный баланс.

Следует отметите, что в таблице приведен взрывчатый состав, где в качестве металлического горючего взят ферросилиций. По сравнению с алюминием, ферросиликоалюминиевым и алюминиевокремниевым сплавами ферросилиций является менее калорийным горючим. Поэтому составы, где в качестве металлического горючего используются или алюминий, или ферросиликоалюминиевый или алюминиевокремниевый 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.

Изобретение относится к промышленным порошкообразным взрывчатым веществам средней мощности на основе аммиачной селитры, которые могут использоваться в патронированном и непатронированном видах на открытых и подземных работах в условиях, неопасных по газу и пыли. Взрывчатый состав содержит аммиачную селитру, древесную муку, металлическое горючее, в качестве нерастворимого в воде жидкого углеводородного горючего - эвтектическую смесь из 50-55% динитротолуола и 45-50% динитроксилола при соответствующем соотношении компонентов. При этом в качестве металлического горючего может быть использован алюминий, или ферросилиций, или ферросиликоалюминиевый или алюминиевокремниевый сплав. Данный взрывчатый состав обладает высокими эксплуатационными характеристиками: высокой работоспособностью, теплотой взрыва, плотностью. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Взрывчатый состав, содержащий аммиачную селитру, древесную муку, металлическое горючее и нерастворимое в воде жидкое углеводородное горючее, отличающийся тем, что в качестве нерастворимого в воде жидкого углеводородного горючего он содержит эвтектическую смесь из 50-55% динитротолуола и 45-50% динитроксилола при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Металлическое горючее 3 - 7

Древесная мука 2 - 5

Эвтектическая смесь из

50-55% динитротолуола и

45-50% динитроксилола 4 - 8

Аммиачная селитра 84 - 87