ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ СЕРНЫХ И КОЛЧЕДАННЫХ РУДНИКОВ Российский патент 2004 года по МПК C06B31/38 C06B25/04 

Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано на колчеданных рудниках и серных шахтах, связанных с опасностью взрывов серной и сульфидной пыли.

Взрывы серной и сульфидной пыли при проведении взрывных работ на серных, колчеданных, антимонитовых и полиметаллических рудниках в значительной мере повышают опасность производства, а также затрудняют проветривание выработок, ухудшают санитарно-гигиенические условия и снижают производительность труда в результате выброса ядовитых газов.

Известны предохранительные взрывчатые вещества - сульфидные аммониты ВС-1 и ВС-2 для колчеданных рудников (аналоги) [Предохранительные взрывчатые вещества для рудников, опасных по сульфидной пыли. Бахаревич Н.С., Романов А.И., Павловский Л.Х., Хорев В.А. Сб. Взрывное дело №49/6. - М.: Недра, 1962]. Недостатком аналогов является низкая взрывчатая эффективность.

Согласно "Перечню взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных Госгортехнадзором России к постоянному применению" для ведения взрывных работ на серных шахтах и колчеданных рудниках рекомендовано непредохранительное взрывчатое вещество II класса, Аммонит №6 ЖВ (прототип) [аммонит №6 ЖВ, ГОСТ 21984-76, журнальное постановление 5/57, 12.03.57].

Недостатки прототипа:

1) частые случаи вторичных взрывов серной и сульфидной пыли;

2) образование значительного количества сернистого газа.

Задачами настоящего изобретения являются:

1) исключение случаев взрыва серной и сульфидной пыли;

2) снижение образования количества сернистого газа при взрыве.

Поставленные задачи достигаются тем, что взрывчатое вещество для серных и колчеданных рудников, содержащее в своем составе тротил, аммиачную селитру, согласно изобретению дополнительно содержит ингибитор взрыва серной и сульфидной пыли - карбонат кальция, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Тротил 18-19,5

Аммиачная селитра 68-72,5

Карбонат кальция 8-14

Основным правилом составления бинарных взрывчатых веществ, содержащих горючее и окислитель, является соотношение между ними, образующее нулевой кислородный баланс [Взрывные работы. Кутузов Б.Н. - М.: Недра, 1988, с.67-70]. В данном случае на одну часть тротила (горючего) будет приходиться 3,75 части аммиачной селитры (окислитель). Таким образом, процентное соотношение содержаний тротила и селитры в заявленном взрывчатом веществе между собой постоянно и зависит только от величины инертной добавки - наполнителя.

При взрыве часть ингибитора (СаСО₃) при давлении взрыва сульфидной пыли 88 кПа, температуре воспламенения 673 К и температуре взрыва 1143 К взаимодействует с пылью по реакции:

Т=673 К

Fe_5,25S_10,5Ca_0,7C_0,7O_20,84→_{1,64Fe2O3+0,7CO2+l,96FeS2+0,7CaSO4+5,8SO2;}

Т=1143 К:

Fe_5,25S_10,5Ca_0,7C_0,7O_20,84→_{2,67FeS+0,69CO2+0,24S2+0,7CaSO4+0,66SO2+0,85Fе3O4,}

что позволяет сделать вывод о том, что карбонат кальция является ингибитором по отношению к взрыву сульфидной пыли, а экспериментальные исследования показали, что при детонации 10% ингибитора (СаСО₃) в составе взрывчатого вещества температура воспламенения сульфидной пыли повышается с 690 до 790 К, при этом наиболее взрывоопасные фракции пыли не взрываются. Также температура продуктов взрыва за счет высокой теплоемкости ингибитора снижается с 4200 до 3200 К, что не приводит к цепной реакции взрыва сульфидной пыли [Предотвращение взрывов сульфидной пыли. Парамонов Г.П. - СПб, 1999, с.22, 116-119]. При температуре взрыва взрывчатого вещества более 1200° С часть ингибитора, не прореагировавшая с сульфидной пылью, разлагается по реакции СаСO₃→_{СаO+СO2, оксид кальция является катализатором реакции нейтрализации окисла серы и взаимодействует с ним по реакции СаO+SO2→СаSO3.}

Предполагаемое ВВ прошло испытания на подземном руднике Гайского ГОКа в забое с содержанием 39% пиритной серы.

Примеры.

Пример №1. Взрыв аммонита №6 ЖВ (прототип): взрыв пыли присутствует, концентрация SO₂ через 5 минут % - 0,320, качество дробления - удовлетворительное.

Пример №2. Взрыв заявленного взрывчатого вещества в соотношении компонентов, мас.: тротил - 20%, аммиачная селитра - 74%, ингибитор (СаСО₃) - 6%. Взрыв пыли присутствует, концентрация SO₂ через 5 минут % - 0,255, качество дробления - удовлетворительное.

Пример №3. Взрыв заявленного взрывчатого вещества в соотношении компонентов, мас.: тротил - 19,5%, аммиачная селитра - 72,5%, ингибитор (СаСO₃) - 8%. Взрыв пыли отсутствует, концентрация SO₂ через 5 минут % - 0,220, качество дробления - удовлетворительное.

Пример №4. Взрыв заявленного взрывчатого вещества в соотношении компонентов, мас.: тротил - 19%, аммиачная селитра - 71%, ингибитор (СаСO₃) - 10%. Взрыв пыли отсутствует, концентрация SO₂ через 5 минут % - 0,075, качество дробления - удовлетворительное.

Пример №5. Взрыв заявленного взрывчатого вещества в соотношении компонентов, мас.: тротил - 18%, аммиачная селитра - 68%, ингибитор (СаСO₃) - 14%. Взрыв пыли отсутствует, концентрация SO₂ через 5 минут % 0,065, качество дробления - удовлетворительное.

Пример №6. Взрыв заявленного взрывчатого вещества в соотношении компонентов, мас.: тротил - 17,5%, аммиачная селитра - 66,5%, ингибитор (СаСO₃) - 16%. Взрыв пыли отсутствует, концентрация SO₂ через 5 минут % - 0,062, качество дробления - неудовлетворительное.

Таким образом, примеры 2 и 6 являются запредельными, а оптимальные соотношения компонентов, мас.% заявленного взрывчатого вещества:

Тротил 18-19,5

Аммиачная селитра 68-72,5

Ингибитор (СаСO₃) 8-14

В результате применения заявленного взрывчатого вещества, как показывают анализы результатов расчета и эксперимента, достигается:

- технический эффект - повышение безопасности ведения взрывных работ -отсутствие вторичных взрывов;

- экологический эффект - снижение в 5 раз (с 0,320% до 0,065%) выброса в призабойное пространство ядовитого сернистого газа, образующегося при взрыве.

Изобретение относится к области взрывных работ. Предложено взрывчатое вещество для серных и колчеданных рудников, содержащее тротил, аммиачную селитру и ингибитор взрыва серной и сульфидной пыли - карбонат кальция. Изобретение направлено на создание взрывчатого вещества, исключающего случаи взрыва серной и сульфидной пыли, снижающего образование сернистого газа при взрыве.

Взрывчатое вещество для серных и колчеданных рудников, содержащее в своем составе тротил, аммиачную селитру, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ингибитор взрыва серной и сульфидной пыли - карбонат кальция, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Тротил 18-19,5

Аммиачная селитра 68-72,5

Карбонат кальция 8-14