1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к взрывчатым веществам и, в частности, неводонаполненным взрывчатым веществам, к способу их изготовления и может быть использовано при проведении взрывных работ в карьерах.
2. Уровень техники
Флегматизаторы взрывчатых веществ (ВВ) - вещества, не вступающие с ними (ВВ) в реакцию и снижающие чувствительность ВВ к механическим воздействиям.
Известны флегматизирующие вещества (тальк, вода) [1, 4]. Однако они являются инертными веществами и ухудшают термодинамические показатели взрывчатого вещества.
Известны также горючие флегматизирующие вещества - парафины или масла [1, 4].
Эти вещества в эффективных для флегматизации количествах (1-5 мас.%) значительно нарушают кислородный баланс вещества и также приводят к снижению эффективности ВВ.
Известно применение карбамида при изготовлении ВВ в качестве:
- вещества, снижающего содержание воды в ВВ при сохранении текучести ВВ и повышении энергетического уровня ВВ (11);
- вещества, позволяющего уменьшить содержание тротила (до 10%) или полностью исключить его из ВВ(11).
Известны смесевые взрывчатые вещества (см., например, патент Украины №45074 от 25.04.2001 - прототип).
Упомянутые взрывчатые вещества включают различные сочетания компонентов - индивидуальное ВВ, или порох, или их смесь, жидкое горючее, твердое углеводородное или углеродное горючее, загуститель, флегматизатор, неорганический окислитель, набухающий компонент, металлическое горючее.
Однако используемые в них в качестве флегматизаторов вещества (глицерин, или гликоль, или олеиновая кислота, или гидроксохлорид алюминия, или тальк, или их смесь в различных сочетаниях) также не обеспечивают безопасности при изготовлении, транспортировке и хранении ВВ и ухудшают термодинамические показатели ВВ.
Известны традиционные способы изготовления ВВ, в которых осуществляется перемешивание всех компонентов ВВ на предприятии, изготавливающем ВВ, и затем готовые к применению ВВ транспортируют к месту применения.
Такие способы изготовления ВВ не обеспечивают их безопасной транспортировки и хранения как в пределах предприятия, так и на месте применения ВВ. Кроме того, требуется особый режим их охраны, что значительно увеличивает риск работы с ними и, в конечном итоге, стоимость взрывных работ.
Существуют способы раздельного изготовления компонентов ВВ и их частичного смешивания на предприятии-изготовителе ВВ и окончательного приготовления непосредственно на месте применения ВВ (см. ТУ 84-08628424-731-99).
Известны способы изготовления неводонаполненных взрывчатых веществ, включающих объединение в одну группу жидких горючих веществ и окислителя, их перемешивание, объединение полученной смеси с твердым компонентом (уголь, железорудный концентрат и др.) и перемешивание смеси в целом [1, 2].
Известны также способы изготовления неводонаполненных взрывчатых веществ, включающих объединение в группу жидких компонентов [3, 4] или жидких и растворимых в них твердых [5] с последующим постадийным объединением и перемешиванием с окислителем и твердыми компонентами.
Известен также способ формирования (изготовления) взрывчатого вещества (см. патент Украины №45074 от 25.04.01 - прототип), состоящего из смеси различных компонентов, включающих окисляющие, индивидуальные взрывчатые, загущающие, жидкие и нерастворимые твердые, в том числе горючие и флегматизирующие вещества, который заключается в объединении компонентов в одну или более групп с остатком или без остатка компонентов, перемешивание компонентов в группах, объединение групп и остатка компонентов, перемешивание смесей в целом.
Однако в указанных способах, в том числе и прототипе, сложно получить равномерное распределение компонентов, а именно выдержать постоянным заданное соотношение между содержанием компонентов в микрообъемах взрывчатого вещества. Это является следствием малого объемного содержания горючих, вспомогательных и прочих невзрывчатых компонентов по отношению к окислителю, особенно в многокомпонентных ВВ; частицы потенциально опасных при механическом воздействии на ВВ твердых компонентов, особенно металлов, прилипая к поверхности гранул окислителя, покрытого клейкой жидкостью, недостаточно зафлегматизированы, поскольку снижается вероятность покрытия их клейкой жидкостью с наружной стороны; процесс изготовления взрывчатых веществ является сравнительно опасным, так как перемешивание смеси, содержащей горючее и окислитель, являющейся взрывчатым веществом, осуществляется, по крайней мере, в течение двух этапов: перемешивания жидкого горючего и окислителя и перемешивания жидкого горючего, окислителя и твердого вещества.
Кроме того, изготовленные этими способами ВВ не исключают риска работы с ними потому, что они остаются взрывоопасными и их транспортировка требует особых мер предосторожности, так как исключает перевозку необходимых компонентов в виде подготовленных к окончательному перемешиванию невзрывчатых полуфабрикатов на месте их применения, где они окончательно приготавливаются в смесительных машинах, что также представляет повышенную степень риска при смешивании и загрузке в скважины.
3. Сущность изобретения
Технической задачей изобретения является снижение чувствительности ВВ к механическим воздействиям, повышение безопасности изготовления, транспортирования ВВ, расширение возможностей изготовления ВВ на месте их применения, снижение риска взрывоопасности и, при этом, повышение эффективности высвобождения энергии взрыва.
Указанная задача достигается применением карбамида в качестве флегматизатора неводонаполненного ВВ.
Улучшенные характеристики применения карбамида в качестве флегматизатора проявляются при его применении в неводонаполненных ВВ на основе нитратов аммония или щелочных металлов.
Применяемый карбамид (мочевина) - белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы солоновато-горьковатого вкуса, без запаха, горюч.
Применение карбамида в качестве флегматизатора основывается на его физических свойствах:
- низкой прочности (предельная прочность на сжатие 3,0-7,0 Н на гранулу);
- относительно высокой теплоемкости (молярная теплоемкость при постоянном давлении - 22,6 кал·град-моль);
- низкой собственной температуре плавления (132°С);
- способностью образовывать эвтектические смеси с нитратами аммония и щелочных металлов, которые обладают еще более низкими температурами плавления (до 48°С).
При использовании карбамида в качестве флегматизатора обеспечивается повышение безопасности изготовления, хранения и транспортирования ВВ, что позволяет приготавливать ВВ на месте его применения и улучшает эффективность действия взрывчатых веществ.
В результате введения карбамида во ВВ резко возрастает критическое давление возбуждения детонации [2, 3] и, следовательно, снижается их чувствительность к механическим воздействиям.
Кроме того, введение карбамида в качестве флегматизатора взрывчатых веществ, которые наполняются водой в процессе заряжания, повышает их детонационные и энергетические характеристики.
Это связано с уменьшением содержания воды в солевом растворе, образующемся в межгранульном пространстве взрывчатого вещества, повышением его плотности и снижением его температуры замерзания.
Указанная задача реализуется в следующих вариантах взрывчатых веществ, в которых в качестве флегматизатора используется карбамид.
Вариант 1
В неводонаполненном взрывчатом веществе, включающем индивидуальное взрывчатое вещество или порох, или их смесь, жидкое горючее, твердое углеводородное или углеродное горючее, загуститель, флегматизатор, в качестве флегматизатора используют карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
индивидуальное взрывчатое вещество или порох, или их смесь 4,0-25,0
жидкое горючее 0,3-4,0
твердое углеводородное или углеродное горючее 0,5-5,0
загуститель 0,3-3,0
карбамид 1,0-10,0
неорганический окислитель остальное
Вариант 2
В неводонаполненном взрывчатом веществе, включающем индивидуальное взрывчатое вещество или порох, или их смесь, твердое углеводородное или углеродное горючее, жидкое горючее, набухающий компонент, загуститель, флегматизатор, неорганический окислитель, в качестве флегматизатора используют карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
индивидуальное взрывчатое вещество или порох, или их смесь 4,0-25,0
твердое углеводородное или
углеродное горючее 0,5-5,0
жидкое горючее 0,3-4,0
набухающий компонент 0,5-4,0
загуститель 0,3-3,0
карбамид 1,0-10,0
неорганический окислитель остальное
Вариант 3
В неводонаполненном взрывчатом веществе, включающем индивидуальное взрывчатое вещество или порох, или их смесь, металлическое горючее, жидкое горючее, набухающий компонент, загуститель, флегматизатор, неорганический окислитель, в качестве флегматизатора используют карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
индивидуальное взрывчатое вещество или порох, или их смесь 4,0-25,0
металлическое горючее 1,0-15,0
жидкое горючее 0,3-3,0
набухающий компонент 0,5-4,0
загуститель 0,3-3,0
карбамид 1,0-15,0
неорганический окислитель остальное
Для улучшения энергетических характеристик ВВ оно:
- в качестве индивидуального взрывчатого вещества содержит тротил или гексоген флегматизированный, или их смесь;
- в качестве пороха содержит порох баллиститный молотый или дробленый, или порох пироксилиновый зерненый или дробленый, или их смесь в различных сочетаниях;
- в качестве твердого углеводородного или углеродного горючего содержит каменный или древесный уголь, или сажу, или резину, или углерод, или их смесь в различных сочетаниях;
- в качестве металлического горючего содержит алюминий или кремний, или ферросилиций, или силикокальций, или кремнистый алюминий, или их смесь в различных сочетаниях;
- в качестве жидкого горючего содержит жидкий нефтепродукт, например дизельное топливо или смесь нефтепродуктов;
- в качестве набухающего компонента содержит органическое набухающее вещество, например древесную муку или муку или отруби сельскохозяйственных культур, или неорганическое набухающее вещество, например глину, или их смесь в различных сочетаниях;
- в качестве неорганического окислителя содержит аммиачную или натриевую, или калиевую, или кальциевую селитры, или их смесь в различных сочетаниях;
- в качестве загустителя содержит гуаргам или полиакриламид и структурирующее вещество, например алюмокалиевые квасцы при следующем соотношении, мас.%:
гуаргам или полиакриламид 0,28-2,98
структурирующее вещество,
например алюмокалиевые
квасцы 0,02-0,1
- в качестве загустителя содержит гуаргам или полиакриламид, муку или высевки злаков, технологическую добавку и структурирующее вещество, например алюмокалиевые квасцы при следующем соотношении, мас.%:
гуаргам или полиакриламид 0,2-2,0
мука или высевки злаков 0,05-1,0
технологическая добавка 0,13-0,3
структурирующее вещество 0,02-0,1
- в качестве технологической добавки содержит гидрофобную жидкость, например индустриальное масло;
- в качестве технологической добавки содержит гидрофильную жидкость, например этиленгликоль или глицерин.
Указанная задача также решается тем, что в известном способе изготовления неводонаполненного взрывчатого вещества, состоящего из смеси заданного количества компонентов, включающих по одному или более жидких горючих и нерастворимых в них твердых горючих, окислителей, индивидуальных взрывчатых веществ, загустителей и флегматизаторов, заключающийся в объединении компонентов и их перемешивании используют флегматизатор, включающий карбамид, а при объединении компонентов объединяют часть или заданное количество по одному или более жидкие горючие и нерастворимые в них твердые горючие в одну или более групп с остатком или без остатка компонентов, не объединенных в группы, перемешивают компоненты в группах, объединяют группы и остатки компонентов и перемешивают их.
Кроме того, предварительно объединяют в группу твердые загустители и жидкие горючие.
Кроме того, предварительно объединяют в одну группу и перемешивают часть заданного количества одного или более жидких горючих с частью или заданным количеством одного или более окислителей и дополнительно ее объединяют и перемешивают с другой группой, содержащей часть или заданное количество по одному или более жидких и твердых горючих.
Кроме того, в группу объединяют и перемешивают часть или заданное количество по одному или более жидких и твердых горючих и объединяют их с одним или более индивидуальным взрывчатым веществом.
Кроме того, в группу объединяют и перемешивают часть или заданное количество жидких и твердых горючих и дополнительно объединяют их с частью или заданным количеством одного или более окислителей.
Эффективность заявленного способа объясняется тем, что при объединении в группу жидких и нерастворимых твердых веществ и их отдельного перемешивания ввиду их сравнимого количества образуется полуфабрикат с равномерно распределенными компонентами. При этом жидкие вещества, флегматизирующие твердые частицы равномерно их обволакивают, а твердые флегматизаторы (например, карбамид) находятся в непосредственной близости к твердым частицам, а следовательно, и к потенциальным очагам реакции в составе ВВ при перемешивании состава в целом. С объединением полуфабрикатов также упрощается задача получения равномерности смеси ввиду относительно малого соотношения количества отдельных частей смеси.
Это приводит к улучшению характеристик смеси, а также повышению работоспособности, снижению чувствительности к механическим воздействиям и, в случае наличия загустителя, повышению водоустойчивости.
4. Материалы, поясняющие сущность изобретения
В дальнейшем настоящее изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих его примеров реализации, в соответствии с поясняющими графическими материалами (таблицей).
5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Для проверки эффективности флегматизирующего действия карбамида были изготовлены взрывчатые составы для сравнения содержащие карбамид и не содержащие карбамид (с повышенной опасностью в изготовлении, применении, хранении и транспортировке), приведенные в таблице.
Пример выполнения способа
Взрывчатое вещество, содержащее, мас.%: тротил 5,0-15,0, дизельное топливо 1,0-1,5, индустриальное масло 0,15-0,25, древесную муку 0,8-1,2, ферросилиций 2,0-7,0, карбамид 2,5-4,0, загущающую композицию, включающую гуаргам 0,45-0,6, пшеничную муку 0,2-0,3, алюмокалиевые квасцы 0,02-0,04, а также аммиачную селитру - остальное, изготавливают по следующей технологии.
Раздельно перемешивают в лопастном смесителе компоненты загустителя и индустриальное масло и группу компонентов, содержащую дизельное топливо, древесную муку, ферросилиций и карбамид.
Далее объединяют обе группы и перемешивают дополнительно.
В итоге образуется комплексный горючий набухающий компонент (ГНК), который подлежит хранению и перевозке.
На месте производства взрывных работ ГНК объединяют с тротилом и селитрой с окончательным перемешиванием в смесителе гравитационного типа. Возможно окончательное перемешивание непосредственно в зарядной смесительной машине на месте применения ВВ.
Таким образом обеспечивается снижение чувствительности к механическим воздействиям и при большом количестве тротила во ВВ.
Группирование в процессе перемешивания невзрывчатых компонентов при необходимости обеспечивает получение взрывчатого состава на последней стадии изготовления. Это, в свою очередь, резко снижает опасность технологии изготовления взрывчатого вещества, так как материал, находящийся во взрывчатом состоянии, меньшее количество времени находится под действием механических нагрузок.
Важно, что появляется возможность хранения и перевозки материалов в невзрывчатом состоянии в виде полуфабрикатов и изготовление взрывчатого вещества на последней стадии, либо вблизи места потребления, либо непосредственно перед размещением его в зарядную полость. Это также снижает опасность обращения с взрывчатым веществом.
Источники информации
1. Б.Н.Кутузов. Взрывные работы. - М.: Недра, 1974, с.368.
2. Афанасьев Г.Т., Боболев В.К., Карпухин И.А. Чувствительность ВВ к механическим воздействиям и способы флегматизации //Взрывное дело. - Сб. №59/д. - Промышленные взрывчатые вещества. - М., 1963, с.5-10.
3. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - 2-е изд., перераб. и дополн. - М., Недра, 1982, с.327.
4. Патент Украины №2340010, С 06 В 33/14.
5. Ту 84-08628424-731-99. Вещества взрывчатые промышленные. Граммонит марок ТК и ТКЗ.
6. Патент Украины №11023, С 06 В 31/28.
7. А.с. №955668, С 06 В 31/40.
8. А.с. №1621435, С 06 В 31/28.
9. А.с. №1722012, С 06 В 31/40.
10. Патент Украины №47074, С 06 В 31/28 - прототип.
11. Р.С.Крысин, В.Н.Домничев “Современные взрывчатые вещества местного приготовления”, Днепропетровск, Наука и образование, 1998, с.52.
12. “Совершенствование промышленных взрывчатых веществ и методов их применения”./Под ред. Н.С. Бахаревича //Взрывное дело - Сб. №80/37 М., Наука, 1978, с.184.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАРЯДА ВОДОСОДЕРЖАЩЕГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА, ВОДОСОДЕРЖАЩАЯ ЖИДКОСТЬ (ВАРИАНТЫ) И ВОДОСОДЕРЖАЩЕЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО | 2004 |
|
RU2279419C2 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОНАПОЛНЯЕМОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА И ЗАРЯДА ВОДОНАПОЛНЕННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА, ВОДОНАПОЛНЯЕМОЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО (ВАРИАНТЫ) | 2001 |
|
RU2207331C2 |
| ВЗРЫВЧАТАЯ СМЕСЬ (ВАРИАНТЫ) | 2004 |
|
RU2253643C1 |
| ПРОМЫШЛЕННОЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО | 2007 |
|
RU2364581C2 |
| ВОДОСОДЕРЖАЩИЙ ПОРОХОВОЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ | 1994 |
|
RU2076089C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОСОДЕРЖАЩИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ | 2000 |
|
RU2204544C2 |
| ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО | 1993 |
|
RU2078751C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОСОДЕРЖАЩИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ | 1996 |
|
RU2116283C1 |
| ПРОМЫШЛЕННОЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО | 2012 |
|
RU2525550C2 |
| ВОДОСОДЕРЖАЩИЙ ПОРОХОВОЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ | 2000 |
|
RU2183209C1 |
Изобретение относится к неводонаполненным взрывчатым веществам (ВВ). Согласно изобретению в качестве флегматизатора неводонаполненного взрывчатого вещества применяется карбамид. Представлено три варианта неводонаполненного ВВ, в состав которого входят индивидуальное ВВ или порох, или их смесь, жидкое горючее, металлическое горючее, твердое углеводородное или углеродное горючее, загуститель, набухающий компонент, неорганический окислитель и карбамид в качестве флегматизатора. Представлен способ изготовления неводонаполненного ВВ из смеси заданного количества компонентов, включающих по одному или более жидких горючих и нерастворимых в них твердых горючих, окислителей, индивидуальных взрывчатых веществ, загустителей и флегматизаторов, заключающийся в объединении компонентов и их перемешивании, в котором используют флегматизатор, включающий карбамид, а при объединении компонентов объединяют часть или заданное количество по одному или более жидкие горючие и нерастворимые в них твердые горючие в одну или более групп с остатком или без остатка компонентов, не объединенных в группы, перемешивают компоненты в группах, объединяют группы и остатки компонентов и перемешивают их. Изобретение направлено на снижение чувствительности неводонаполненного ВВ к механическим воздействиям и повышение безопасности его изготовления и транспортирования. 5 н. и 34 з.п. ф-лы, 1 табл.
Индивидуальное взрывчатое
вещество, или порох, или их смесь 4,0-25,0
Жидкое горючее 0,3-4,0
Твердое углеводородное или
углеродное горючее 0,5-5,0
Загуститель 0,3-3,0
Карбамид 1,0-10,0
Неорганический окислитель Остальное
Гуаргам или полиакриламид 0,28-2,98
Структурирующее вещество 0,02-0,1
Гуаргам или полиакриламид 0,2-2,0
Мука или отруби злаков 0,05-1,0
Технологическая добавка 0,13-0,3
Структурирующее вещество 0,02-0,1
Индивидуальное взрывчатое
вещество, или порох, или их смесь 4,0-25,0
Твердое углеводородное или
углеродное горючее 0,5-5,0
Жидкое горючее 0,3-4,0
Набухающий компонент 0,5-4,0
Загуститель 0,3-3,0
Карбамид 1,0-10,0
Неорганический окислитель Остальное
Гуаргам или полиакриламид 0,28-2,98
Структурирующее вещество 0,02-0,1
Гуаргам или полиакриламид 0,2-2,0
Мука или отруби злаков 0,05-1,0
Технологическая добавка 0,13-0,3
Структурирующее вещество 0,02-0,1
Индивидуальное взрывчатое
вещество, или порох, или их смесь 4,0-25,0
Металлическое горючее 1,0-15,0
Жидкое горючее 0,3-3,0
Набухающий компонент 0,5-4,0
Загуститель 0,3-3,0
Карбамид 1,0-15,0
Неорганический окислитель Остальное
Гуаргам или полиакриламид 0,28-2,98
Структурирующее вещество 0,02-0,1
Гуаргам или полиакриламид 0,2-2,0
Мука или отруби злаков 0,05-1,0
Технологическая добавка 0,13-0,3
Структурирующее вещество 0,02-0,1
| Прибор для сортировки хлопковых волокон по длине | 1935 |
|
SU45074A1 |
| Устройство для трехосного нагружения образца грунта | 1987 |
|
SU1538092A1 |
| US 3321344 А, 23.05.1967 | |||
| US 3546035 А, 08.12.1970 | |||
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ТИПА АКВАТОЛ | 1998 |
|
RU2144524C1 |
| ПОЗДНЯКОВ З.Г., РОССИ Б.Д | |||
| Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания | |||
| - М..: Недра, 1977, с.69-75 | |||
| СМИРНОВ Л.А., ТИНЬКОВ О.В., Конверсия | |||
| Кипятильник для воды | 1921 |
|
SU5A1 |
| Конверсионные промышленные взрывчатые вещества - М., 1998, с.189-191. | |||
