СОСТАВ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК C06B31/28 C06B21/00 C06B45/32 

Изобретение относится к области ведения взрывных работ и может быть использовано при изготовлении гранулированных и водонаполненных смесевых взрывчатых веществ (ВВ) для взрывания горного массива на разрезах и рудниках в горнодобывающей промышленности.

В последние годы широкое применение в различных странах при взрывных работах получили взрывчатые механические смеси, основу которых составляют компоненты, богатые кислородом (окислитель), а также компоненты, сгорающие в процессе взрыва за счет кислорода окислителя.

В качестве окислителя обычно используют гранулированную аммиачную селитру, а в качестве сгорающих компонентов - нефтепродукты, уголь, карбомид (мочевина), аллюминий, феррасилиций и т.д. или ВВ (тротил), содержащие недостаточное количество кислорода для полного окисления углерода и водорода, входящих в их состав.

Известны механические смеси приготовления гранулированных ВВ (гранулиты, граммониты, игданиты и т.д.), которые производятся в России, содержащие гранулированную плотную (непористую) аммиачную селитру 79-96% и горючие добавки - остальное до 100% (Б.Н.Кутузов. Взрывные работы. - М.: Недра, 1980, с.113-124).

Технология изготовления заключается в том, что при приготовлении ВВ гранулированная плотная аммиачная селитра смешивается с углем, углеродо- и азотосодержащими органическими веществами в количествах, обеспечивающих стехиометрическое соотношение компонентов (то же, с.119).

Недостатком известных ВВ является нестабильность и недостаточная эффективность взрывных свойств из-за низкой чувствительности плотной аммиачной селитры к инициирующему импульсу, а также из-за ее плохой удерживающей способности жидких горючих добавок.

Ближайшими к предлагаемому составу являются механические смеси из гранулированной пористой аммиачной селитры и дизельного топлива (АС+ДТ), а также взрывчатые водонаполненные смеси АС+ДТ с эмульсией, предназначенной для изготовления эмульсионных взрывчатых веществ (В.А.Барон и др. Техника и технология взрывчатых работ в США. - М.: Недра, 1989, с.92-95). Для этого обычно используют обратную эмульсию типа "вода в масле", где водный раствор аммиачной селитры с помощью эмульгатора введен в жидкие горючие органического вида топлива или их смеси.

Способ изготовления известных, взрывчатых смесей заключается в том, что в зависимости от свойств и назначения ВВ раздельно готовятся составы ВВ, причем гранулированное ВВ получают путем смешивания пористой селитры с горючей добавкой, а водонаполненное ВВ - путем смешивания гранулированного ВВ с эмульсией.

Количество компонентов в смесях АС+ДТ, а также в смесях АС+ДТ с эмульсией соответствует их стехиометрическому соотношению или близко к нему.

Добавка эмульсии к смесям АС+ДТ осуществляется для повышения водостойкости гранулированной взрывчатой смеси, которая при взрывании сухих скважин применяется как самостоятельное взрывчатое вещество.

Составы водонаполненных, а также гранулированных взрывчатых смесей содержат следующие компоненты, мас.%:

Гранулированная пористая аммиачная селитра 23,5-96

Дизельное топливо 4-6

Эмульсия 25-75

Основным недостатком известных взрывчатых смесей является недостаточная эффективность гранулированных ВВ типа АС+ДТ, изготовленных на пористой селитре из-за ее низкой насыпной плотности (0,6-0,84 кг/м³), что способствует снижению объемной концентрации энергии взрыва. Кроме того, стоимость пористой аммиачной селитры в 1,5-2,5 раза выше стоимости плотной селитры, что приводит к значительному удорожанию гранулированных и водонаполненных ВВ.

Сущность изобретения заключается в том, что все взрывчатые смеси на основе гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя с добавкой в соотношении, близком к стехиометрическому, в качестве окислителя содержат смесь пористой гранулированной аммиачной селитры и плотной гранулированной аммиачной селитры в соотношении от 1:4 до 4:1.

Состав может быть изготовлен в виде гранулированного ВВ, содержащего горючие компоненты 2-23 мас.% и смесь пористой и плотной гранулированных аммиачных селитр в соотношении от 1:4 до 4:1 - остальное до 100.

Состав может быть изготовлен в виде водонаполненного ВВ, содержащего указанные выше компоненты и дополнительно эмульсию для приготовления водонаполненных ВВ в количестве 25-75 мас.%.

Способ получения предлагаемых взрывчатых смесей на основе окислителя с добавкой горючих компонентов характеризуется тем, что в качестве окислителя используют смесь пористой и плотной гранулированной аммиачной селитры в соотношении от 1:4 до 4:1, при этом смешивание всех компонентов производят одновременно.

Для изготовления водонаполненных ВВ в приготовленную взрывчатую смесь вводят эмульсию для приготовления водонаполненных ВВ в количестве 25-75 мас.%. При нарушении данного условия взрывчатые свойства водонаполненных ВВ резко ухудшаются из-за возможности снижения их чувствительности к инициирующему импульсу промдетонатора, а у гранулированных ВВ возрастает стоимость, т.к. пористая значительно дороже плотной селитры.

Эффективность взрывчатых смесей во многом зависит от их стабильности, чувствительности к инициирующему импульсу и плотности. Известные гранулированные взрывчатые смеси, приготовленные на основе плотной гранулированной аммиачной селитры, отличаются расслаиванием компонентов ВВ, низкой чувствительностью к инициирующему импульсу, что не позволяет на их основе готовить водонаполненные ВВ путем смешивания с эмульсией. В то же время гранулированные ВВ на основе пористой селитры отличаются низкой насыпной плотностью, что усложняет процесс заряживания обводненных скважин и снижает энергию взрыва.

В предложенных же составах за счет совместного использования гранулированных плотной и пористой аммиачной селитры обеспечиваются необходимая насыпная плотность ВВ, их стабильность и чувствительность к инициирующему импульсу.

Таким образом, совместное использование плотной и пористой гранулированной аммиачной селитры во взрывчатых смесях обеспечивает достижение нового положительного эффекта - повышение стабильности и чувствительности гранулированных ВВ при необходимой насыпной плотности и возможности использования более дешевой плотной гранулированной аммиачной селитры в водонаполненных ВВ за счет необходимой ее насыпной плотности (0,8-0,9 кг/м³) и чувствительности к инициирующему импульсу, а также свойству пористой селитры хорошо удерживать жидкие горючие компоненты. До настоящего времени плотная и гранулированная аммиачная селитра применялась в составах ВВ по отдельности, где эффект достигался за счет использования положительных свойств той или другой селитры. В предлагаемых же составах плотная и пористая селитра используется совместно с получением нового положительного эффекта. Количество той или иной суммарной селитры ограничено определенными пределами - соотношением от 1:4 до 4:1. Результаты испытаний показывают, что эффективность взрыва как гранулированных, так и в водонаполненных ВВ сохраняется высокой в пределах указанных соотношений.

Верхний предел соотношения содержания пористой гранулированной селитры или плотной гранулированной селитры в составах ВВ соответствует граничному пределу снижения чувствительности к инициирующему импульсу.

Нижний предел соотношения соответствует значениям, когда содержание пористой или плотной гранулированной аммиачной селитры еще доказывает заметное влияние на свойство ВВ.

Для определения свойств предлагаемых ВВ были приготовлены опытные образцы различных составов.

Технология изготовления заключалась в том, что в одной емкости готовились гранулированные ВВ путем смешивания плотной и пористой селитр с горючими добавками (нефтепродукты, уголь, карбамид и т.д.). В другой емкости полученные ранее гранулированные ВВ смешивали с эмульсией эмульсионных ВВ Порэмит 1А (ТУ 7511903-627-93) заводского изготовления.

Для определения физико-химических и взрывных характеристик были приготовлены соответственно образцы гранулированных и водонаполненных ВВ. Результаты сравнительных испытаний приведены в табл.1.

Результаты испытании показывают, что совместное использование плотной и пористой гранулированной аммиачной селитры обеспечивает необходимые физико-химические свойства ВВ и сохраняет (или улучшает) основные характеристики взрыва: эффективность, бризантность, критический диаметр и т.д.

С целью определения возможности использования предлагаемого способа изготовления ВВ были проведены соответствующие испытания образцов ВВ, изготовленных на окислителе, состоящим из пористой и плотной гранулированной аммиачной селитры и штатных ВВ (табл.2).

Результаты испытаний показывают, чтo взрывные смеси, приготовленные на основе использования совместно пористой и плотной аммиачной селитры, обладают более эффективными взрывчатыми свойствами по сравнению со штатными ВВ, приготовленными только на плотной гранулированной аммиачной селитре.

Предложенные составы ВВ имеют следующие преимущества перед известными:

- обеспечивается стабильность физико-химических и взрывных свойств гранулированных ВВ, особенно типа АС+ДТ (игданит);

- повышается эффективность ВВ (гранулированных и водонаполненных) за счет снижения критического диаметра зарядов ВВ, обусловленного чувствительностью ВВ к инициирующему импульсу;

- снижается стоимость водонаполненных ВВ за счет использования в их составах более дешевой плотной гранулированной аммиачной селитры.

Группа изобретений относится к области ведения взрывных работ и может быть использована при изготовлении гранулированных и водонаполненных взрывчатых веществ для взрывания в горнодобывающей промышленности. Предложен состав взрывчатой смеси, содержащий в соотношении, близком к стехиометрическому, смесь пористой гранулированной аммиачной селитры с плотной гранулированной аммиачной селитрой в соотношении от 1:4 до 4:1 и добавку горючих компонентов. В состав взрывчатой смеси может быть дополнительно введена эмульсия для изготовления водонаполненных взрывчатых веществ. Предложен способ изготовления взрывчатой смеси, включающий одновременное механическое смешивание смеси пористой гранулированной аммиачной селитры с плотной гранулированной селитрой в соотношении от 1:4 до 4:1 и добавки горючих компонентов. Изобретение направлено на создание взрывчатой смеси со стабильными характеристиками и оптимальной чувствительностью к инициирующему импульсу. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав взрывчатой смеси на основе гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя с добавкой горючих компонентов в соотношении, близком к стехиометрическому, отличающийся тем, что в качестве окислителя он содержит смесь пористой гранулированной аммиачной селитры с плотной гранулированной аммиачной селитрой в соотношении от 1:4 до 4:1.2. Состав по п.1, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Добавка горючих компонентов 2-23

Смесь пористой гранулированной

аммиачной селитры с плотной

гранулированной аммиачной се-

литрой в соотношении от 1:4

до 4:1 Остальное до 100