ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАМЕДЛИТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2004 года по МПК C06B33/00 C06B33/12 C06C7/00 

Изобретение относится к области пиротехнических замедлительных составов, предназначенных для изготовления взрывательных устройств с заданными параметрами по времени срабатывания в диапазоне от 15 до 10000 мс при проведении взрывных работ в горнорудной и угледобывающей отраслях промышленности.

Известно, что при ведении взрывных работ в горнодобывающей промышленности эффективность разрушения и качество дробления горных пород зависит от их физико-механических свойств и разновременности взрывания зарядов взрывчатого вещества, размещенных в горной массе. Разновременность - последовательное срабатывание зарядов взрывчатого вещества через определенные временные интервалы - обеспечивается точностью времени срабатывания взрывательного устройства, а в конечном итоге - точностью времени горения заряда замедлительного пиротехнического состава.

Известны пиротехнические составы, используемые при изготовлении электродетонаторов замедленного действия, где в качестве горючего используют кремний Si, ферросиликохром FeCiCr, ферросилиций FeSi, а в качестве окислителей - свинца двуокись РbO₂, свинцовый сурик Рb₃O₄, меди окись СuО, хромат свинца РbСrO₄, хромат бария ВаСrO₄ (ОСТ В 84-207-78, ДИШВ.773951.300ТУ).

При 23-серийной периодизации диапазона от 15 до 10000 мс эти составы обеспечивали время срабатывания электродетонаторов, удовлетворяющее требованиям технических условий, но при переходе на 36-серийную международно признанную периодизацию с уменьшенным интервалом между сериями основным недостатком этих составов явилось неудовлетворительное отклонение времени срабатывания электродетонаторов от номинального значения, которое приводит к перехлесту максимального значения времени срабатывания предыдущей и минимального значения последующей серий диапазона.

Известны также пиротехнические замедлительные составы, содержащие в качестве окислителей перхлорат калия КСlO₄ и хромат бария ВаСrO₄, а в качестве горючего - порошкообразный хром или молибден, или вольфрам в сочетании с инфузорной землей (US 3028229A, опубл. 03.04.1962), либо порошкообразный вольфрам с размером частиц по меньшей мере 20 мкм в сочетании с гексафторсиликатом бария (US 4963204А, опубл. 16.10.1990).

Недостатком этих составов являются: зависимость скорости горения от температуры заряда, обусловленная дисперсностью металла, например вольфрама, низкая чувствительность к тепловому импульсу.

Ближайшим аналогичным техническим решением является пиротехнический малогазовый медленногорящий состав, содержащий окислители - хромат бария ВаСrO₄ и перхлорат калия КСlO₄, горючее - карбид титана TiС, замедлитель - фторопласт, связующее - нитроцеллюлозу, при следующем содержании компонентов, мас.%: хромат бария 68-72, перхлорат калия 8-10, карбид титана 6-8, фторопласт 11-13, нитроцеллюлоза 1-3 (RU 2185355 С2, опубл. 20.07.2002).

Недостатками известного состава, выбранного за прототип, являются: неудовлетворительная воспламеняемость (чувствительность к тепловому импульсу) при небольшой скорости нагрева и маленькой массе заряда, неспособность состава при маленькой массе заряда нормально функционировать при оптимальной массе стандартного зажигательного состава.

Используя состав, выбранный за прототип, сложно изготовить заряды в постоянной конструкторской базе взрывательного устройства при выполнении условия: диаметр заряда/высота заряда = 0,7-1,0, надежно обеспечивающие многоступенчатое время срабатывания устройства при 36-серийной периодизации диапазона от 15 до 10000 мс при перепаде эксплуатационных температур от минус 50 до плюс 85°С.

Техническая задача предложения заявителя заключается в создании рецептуры пиротехнического состава, обеспечивающей время горения его зарядов в составе взрывательных устройств в широком диапазоне с заданными интервалами путем комбинации компонентов и их количественного соотношения, удовлетворяющее заданным техническими условиями параметрам точности.

Поставленная задача решена тем, что на основе анализа химической природы, физико-химических свойств, функционального назначения горючих компонентов металлокерамических порошковых композиций создан пиротехнический состав, в котором в качестве горючего используют твердосплавные металлокерамические порошковые композиции на основе карбида или карбидов переходных металлов, принадлежащих к IV-VI группам периодической системы, цементированные металлами подгруппы железа, основные рецептуры которого приведены в таблице 1.

Согласно изобретению настоящий пиротехнический замедлительный состав содержит в качестве горючего твердосплавную металлокерамическую порошковую композицию на основе карбида или карбидов переходных металлов IV-VI групп периодической системы, цементированную металлом подгруппы железа в количестве 2-30 мас.%, и окислители - перхлорат калия КСlO₄ и хромат бария ВаСrO₄ при следующем содержании компонентов, мас.%:

Твердосплавная металлокерамическая

порошковая композиция на основе

карбида или карбидов переходных

металлов IV-VI групп Периодической

системы, цементированная металлом

подгруппы железа

в количестве 2-30 мас.% 14-30

Перхлорат калия КСlO₄ 5-15

Хромат бария ВаСrO₄ 60-80

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что твердосплавная металлокерамическая порошковая композиция на основе карбида или карбидов переходных металлов IV-VI групп периодической системы, цементированная металлами подгруппы железа, создает ступенчато-изменяемую теплопроводность и вязкость композиции при ее горении в сочетании с окислительной парой: перхлорат калия КСlO₄ - хромат бария ВаСrO₄, в которой действие хромата бария начинает проявляться на стадии самораспространения горения в связывании образующихся окислов металла, образует горючую теплопроводную систему, позволяющую при различных пропорциях компонентов плавно регулировать скорость горения, управлять коэффициентом вариации времени горения независимо от дисперсности горючего, обеспечивающую устойчивое воспламенение состава от низкоэнергетического теплового импульса длительностью от 2 до 5 мс и равномерную скорость прохождения фронта горения по заряду, сформированному по условию: диаметр заряда/высота заряда = 0,7-1,0, в интервале рабочих температур от минус 50 до плюс 85°С с заданной техническими условиями точностью.

Указанные компоненты впервые используются в предлагаемом сочетании и соотношении для изготовления пиротехнического состава, используемого для изготовления взрывательных устройств с заданными параметрами по времени срабатывания в диапазоне от 15 до 10000 мс.

Входящая в заявленный пиротехнический состав твердосплавная металлокерамическая порошковая композиция относится к группе металлокерамических твердых сплавов систем карбид-металл, используемых в инструментальной технике для механической обработки металлов (Материалы в машиностроении. Справочник под ред. Кудрявцева И.В. - М.: Машиностроение, 1969, том 5, с.417-426). Из этой группы карбидов наиболее важными являются карбиды вольфрама, титана, тантала, ванадия, ниобия, молибдена, цементированные металлом подгруппы железа, например кобальтом или никелем. Для предлагаемого пиротехнического состава используют композиции, содержащие как карбиды отдельных переходных металлов IV-VI групп периодической системы, так и сложные карбиды - бинарные или тройные карбидные системы переходных металлов.

Предлагаемый пиротехнический состав может быть приготовлен в смесительном оборудовании любого типа, используемом в пиротехническом производстве.

Для иллюстрации пиротехнического замедлительного состава согласно изобретению в качестве горючего были использованы твердосплавные металлокерамические порошковые композиции на основе карбида вольфрама (марки ВК2, ВК8, ВК25), на основе бинарных карбидов - титана и вольфрама (марки Т30К4, Т5К12) и тройных карбидных систем - титана-тантала-вольфрама (марка ТТ10К8), цементированные металлом подгруппы железа в количестве 2-30 маc.% (ГОСТ 3882-74).

Данные испытаний заявленного пиротехнического состава представлены в таблице 2.

Как следует из таблицы 2, экспериментально подобранный компонент предлагаемого состава - твердосплавные металлокерамические порошковые композиции на основе карбидов переходных металлов IV-VI групп периодической системы, цементированные металлами подгруппы железа, в сочетании с окислительной парой в различных пропорциях позволяют регулировать скорость горения зарядов, а изменение высоты последних - время горения в узком интервале с отклонениями от номинала, удовлетворяющими требованиям технических условий.

Предлагаемый состав дает возможность вести массовое изготовление взрывательных устройств с временем срабатывания в диапазоне от 15 до 10000 мс с интервалом 15, 20, 25, 50, 100, 250, 500 и 1000 мс в единой конструкторской базе устройства.

Предлагаемый авторами состав прошел контрольные испытания в составе взрывательных устройств и рекомендован к промышленному применению.

Источники информации

1. ОСТ В 84-207-78.

2. ДИШВ.773951.300ТУ.

3. Патент США US 3028229 А, опубл. 03.04.1962.

4. Патент США US 4963204 А, опубл. 16.10.1990.

5. Патент РФ RU 218535 C2, опубл. 20.07.2002.

6. Материалы в машиностроении. Справочник под ред. Кудрявцева И.В. - М.: Машиностроение, 1969, том 5, с.417-426.

7. ГОСТ 3882-74.

Изобретение относится к области пиротехнических замедлительных составов. Предложен пиротехнический замедлительный состав, содержащий горючее - твердосплавную металлокерамическую порошковую композицию на основе карбида или карбидов переходных металлов IV-VI групп периодической системы, цементированную металлом подгруппы железа в количестве 2-30 мас.%, и окислители - перхлорат калия и хромат бария. Изобретение позволяет получить прецизионные по скорости горения пиротехнические замедлительные составы, чувствительные к низкоэнергетическому тепловому импульсу длительностью от 2 до 5 мс в интервале рабочих температур от минус 50 до плюс 85°С, и дает возможность вести массовое изготовление взрывательных устройств (например, капсюлей-детонаторов, электродетонаторов) с временем срабатывания в диапазоне от 15 до 10000 мс с интервалом 15, 20, 25, 50, 250, 500 и 1000 мс в единой конструкторской базе устройства. 2 табл.

Пиротехнический замедлительный состав, содержащий горючее и окислители - перхлорат калия и хромат бария, отличающийся тем, что он содержит в качестве горючего твердосплавную металлокерамическую порошковую композицию на основе карбида или карбидов переходных металлов IV-VI групп Периодической системы, цементированную металлом подгруппы железа в количестве 2-30 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Твердосплавная металлокерамическая

порошковая композиция на основе

карбида или карбидов переходных

металлов IV-VI групп Периодической

системы, цементированная металлом

подгруппы железа

в количестве 2-30 мас.% 14-30

Перхлорат калия 5-15

Хромат бария 60-80