Настоящее изобретение касается способа получения сенсибилизированного взрывчатого вещества, представляющего собой водомасляную эмульсию (далее называемого эмульсионным взрывчатым веществом). В частности, настоящее изобретение касается способа снижения образования токсичных оксидов азота (NOx) в взрывчатом веществе, которое подвергается быстрой сенсибилизации; или процесса, в котором газообразование осуществляется с помощью нитрита при низких значениях рН.
Предпосылки настоящего изобретения
Эмульсионные взрывчатые вещества хорошо известны в этой области технологии. Их получают в виде жидкостей (и их можно разработать такими, чтобы они оставались жидкими при температуре эксплуатации); эмульсионные взрывчатые вещества используют как в расфасованной, так и в бестарной форме. Для получения тяжелого ANFO, обладающего более высокой энергией и (в зависимости от соотношения компонентов) лучшей водостойкостью, чем чистый ANFO, эти вещества можно использовать в виде неразбавленных эмульсий или в виде смеси с гранулами нитрата аммония и/или ANFO. Плотность таких эмульсий можно снизить, добавив поры в виде полых микросфер, других твердых агентов, переносящих воздух, или воздушных пузырьков, которые по существу сенсибилизируют такую эмульсию к процессу детонации. Для детонационных характеристик указанной эмульсии важно, чтобы дисперсия агентов, переносящих воздух, или дисперсия воздушных пузырьков, была однородной и устойчивой. Воздушные пузырьки, если таковые присутствуют, продуцируются в результате взаимодействия химических агентов, выделяющих газ.
Когда в шпур (взрывную скважину) загружают эмульсионное взрывчатое вещество, выделяющее газы или сенсибилизируемое химически, то для того, чтобы предотвратить разлетание породы и нанесение возможного вреда людям и имуществу необходимо, чтобы соответствующая часть шпура была незагружена. Если выделение газа проходит медленно, то тогда трудно узнать, когда следует остановить процесс загрузки, а также насколько указанная эмульсия в шпуре будет расширяться по направлению наверх; это требуется для того, чтобы соответствующая часть шпура была незагружена.
С другой стороны, если процесс выделения газа происходит быстро, за такое же (или за меньшее) время, что и загрузка шпура, то можно одновременно найти соответствующее соотношение загрузка-высота и осуществить забойку шпура. При взрывных работах в туннеле важно, чтобы выделение газа и процесс расширения проходили настолько быстро, насколько это возможно, в особенности при загрузке вертикальных шпуров.
Стандартным средством сенсибилизации является нитрит, который при своем взаимодействии с аммонием выделяет в эмульсию пузырьки азота, это предпочтительно происходит в присутствии ускорителя. Реакцию между этими компонентами можно представить следующим образом:
NH4 ++NO2 -→N2+2H2O
Однако, если в качестве агента газообразования используют нитрит, а также при низком значении рН эмульсионное взрывчатое вещество быстро выделяет газы, тогда, помимо образования газообразного азота как основного газообразного продукта, часто может происходить получение и некоторых токсичных оксидов азота.
Газированные эмульсионные взрывчатые вещества могут при определенных условиях осаждаться или незаметно выходить из шпура, и поэтому возможен выпуск некоторого количества сенсибилизирующего газа. При стендовой загрузке некоторое количество сенсибилизированной эмульсии может разрушиться и выпустить газ, в особенности если забойка шпуров производилась эмульсионным взрывчатым веществом с низкой плотностью. При слабой вентиляции как в полевых, так и в лабораторных условиях, работая в непосредственной близости от сенсибилизированного эмульсионного взрывчатого вещества, выпускающего сенсибилизирующий газ, люди могут подвергаться вредному влиянию NO2. NO2 представляет собой сильно токсичный газ, его пороговым уровнем в Европе является концентрация до 2×10-6.
Настоящее изобретение обеспечивает новый способ быстрой сенсибилизации эмульсионных взрывчатых веществ, при котором в процессе выделения газов будет снижена или устранена токсичность газообразных NOx.
Предшествующая технология:
Процесс получения компонентов эмульсионных взрывчатых веществ, а также используемое для этого оборудование раскрываются в патенте США №6,165,297. В этом патенте ссылаются также на различные ускорители. Например, в пункте 12 патентной формулы упоминаются тиомочевина, тиоцианат, иодид, цианат, ацетат, а также их комбинации.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ получения сенсибилизированных эмульсионных взрывчатых веществ в шпуре или в расфасованной форме, при котором
а) горючую фазу, а также
б) раствор окислителя, содержащий аммонийные породы и соль-окислитель, имеющие рН в диапазоне 0-3, эмульгируют, получая эмульсию; последнюю насыщают газом, смешивая ее с
в) газированным раствором, содержащим неорганический нитрит, а в качестве ускорителя газообразования присутствует мочевина; и при котором эмульсионное взрывчатое вещество доставляется в шпур или в стандартный блок загрузкой в трубу или в рукав, что допускает протекание процесса газообразования у торца этой трубы или рукава.
Значение рН следует довести до величины 0-3, предпочтительно это сделать с помощью органической кислоты, содержащей по крайней мере 3 атома углерода, типа лимонной и/или винной кислоты. Предпочтителен диапазон рН от 0,4 до 2,0; в частности рН, приблизительно равный 1.
Это означает, что обычно раствор окислителя в указанной эмульсии должен содержать органическую кислоту (типа лимонной кислоты) при ее концентрации от 0,2 до 5%, предпочтительно от 1,5 до 3%.
Если в качестве ускорителя образования газов используют мочевину, то при этом практически не происходит получения газообразных соединений азота (NOx) или других токсичных газов, которые могут быть продуцированы при использовании других ускорителей образования газов.
Мочевину используют (или предлагают для использования) в содержащей воду низкочувствительной взрывной смеси эмульсионного и водно-гелевого типа, а также в низкочувствительной взрывной смеси ANFO. Например, в патенте США №5,159,153 раскрывается применение мочевины как раствора соли-окислителя в эмульсии низкочувствительной взрывной смеси в целях стабилизации указанной смеси в отношении термического разложения в присутствии реакционно-способных сульфидных и пиритных руд. Патент США №4,338,146 раскрывает применение мочевины в качестве добавки к эмульсии взрывчатого вещества, детонирующего от капсюля-детонатора; количество этой добавки составляет менее 5 вес.%. Патент США №4,500,369 раскрывает использование мочевины в эмульсии низкочувствительной взрывной смеси в целях снижения ее температуры кристаллизации. В патенте США №3,708,356 раскрывается применение мочевины для стабилизации ANFO в отношении взаимодействия с пиритными рудами.
Патент США №5,608,185 раскрывает способ снижения образования токсичных оксидов азота NOx в дыме, образующемся после взрыва. Это осуществляется применением эмульсии низкочувствительной взрывной смеси, содержащей в растворе соли-окислителя заметные количества мочевины. Следовательно, в указанном патенте мочевину используют для снижения количества оксидов азота, образующихся в дыме после взрыва; в то же время согласно настоящему изобретению мочевину вместе с газообразующим средством используют для сенсибилизации эмульсионного взрывчатого вещества в целях предотвращения образования NOx в указанной сенсибилизированной эмульсии до процесса ее детонации.
USP 5,972,137 касается выделения газа из эмульсионного взрывчатого вещества; однако целью этого патента является не снижение NOx в сенсибилизированной эмульсии, а использование органического растворителя для газообразующего агента для минимизации общего количества воды в составе взрывчатого вещества, а следовательно, в целях увеличения энергии взрыва. Используют относительно высокое значение рН, а газообразующий агент представляет собой сочетание смазки для рукава и собственно газообразующего агента. Ускоритель образования газа добавляют в фазу легковоспламеняющегося вещества, и при получении эмульсии он будет экстрагироваться в верхний слой над раствором окислителя. Используя этот патент, осуществить быстрое газообразование с помощью окислителя с низким значением рН невозможно, поскольку при таких условиях мочевина (являющаяся ускорителем газообразования) будет разрушаться.
В USP 3,711,678 описана также методика образования газов, но в этом случае процесс образования газов происходит на очень ранней стадии, а именно на стадии, когда образуется исходная эмульсия. Процесс, описанный в этом патенте, не может быть использован для быстрого газообразования, поскольку такая эмульсия должна образовываться при повышенной температуре, составляющей приблизительно 60°С, а попытка использовать в этих условиях низкое рН вызовет насыщение указанной эмульсии газом за несколько секунд (как это показано в настоящем изобретении, см. ниже пример 14). Быстрое образование газов в эмульсии может быть осуществлено только при использовании торца рукава смесителя, в противном случае указанная эмульсия потеряет газ-сенсибилизатор в насосе для эмульсии и в загрузочном рукаве.
Сенсибилизированное эмульсионное взрывчатое вещество, полученное по настоящему изобретению, доставляют в шпур или в комплект (картридж) по загрузочной трубе или по рукаву, на которые в целях снижения трения указанного взрывчатого вещества о трубу или о рукав нанесена смазка, в качестве которой используют воду. К воде для смазки может быть также добавлена мочевина. Возможно добавление и других веществ в воду для смазки. Примерами таких веществ являются органические кислоты, которые снижают до необходимого уровня значение рН, а также средства, уменьшающие энергию и пламя.
В газообразующем растворе концентрация мочевины должна предпочтительно составлять от 10 до 45 вес.%, в частности от 20 до 30 вес.%. В воде для смазки концентрация мочевины должна предпочтительно составлять от 5 до 50 вес.%, в частности от 20 до 40 вес.%.
Современный технический уровень (такой, как описан в упомянутом выше USP 6,165,297) предполагает внесение мочевины в газообразующий состав в небольших количествах. Согласно этому патенту непосредственно перед процессом газирования необходимо смешать два различных газообразующих ингредиента, поскольку эти ингредиенты должны сами представлять собой газ. В патенте USP 6,165,297 (см. столбец 12, строки 8-31) процесс газообразования описан в примере 3 следующим образом: "Водный раствор нитрита натрия (SNI) и мочевина содержатся в одном контейнере устройства по настоящему изобретению, в то время как водный раствор нитрата аммония (AN) и мочевина находятся в отдельном контейнере. Растворы SNI и раствор AN/мочевина из указанных контейнеров по отдельным трубам закачивают в небольшую емкость, где их перемешивают, используя быстро вращающийся пропеллер. Полученный при этом премикс впрыскивают в водно-масляную эмульсию непосредственно перед тем, как эту эмульсию пропускают через ряд неподвижных элементов смесителя, которые по всей водно-масляной эмульсии равномерно распределяют компоненты, применимые для образования газа. Эту водно-масляную эмульсию, содержащую указанные компоненты, пропускают через трубу из нержавеющей стали, в гибкий загрузочный рукав, а его другой конец загружают в шпур.
Шпур заполняют сочетанием водно-эмульсионных эмульсий со смешанными компонентами. Эти смешанные компоненты спустя приблизительно 30 с начинают взаимодействовать, а для завершения реакции газообразования требуется приблизительно 30 мин. Плотность газированной водно-масляной эмульсии составляет приблизительно 1,00 г/см3, а плотность негазированной водно-масляной эмульсии была 1,38 г/см3. Детонация шпура была успешна. В патенте USP 6,165,297 описан процесс образования газов, существенно отличный от аналогичного процесса по настоящему изобретению. Несмотря на то, что и патентом USP 6,165,297 и настоящим изобретением предусматривается применение мочевины, два эти патента очень сильно различаются.
- В патенте USP 6,165,297 образование газов происходит медленно (обычно для достижения плотности, составляющей 1,05 г/см3, необходимо 30 мин); и этот патент не касается NOx, который должен продуцироваться непосредственно в процессе образования газов.
- Целью настоящего изобретения является быстрое газообразование при одновременном исключении или минимизации продуцирования NOx в процессе образования газов. Эти цели достигаются использованием в растворе окислителя органической кислоты, причем предпочтительными органическими кислотами являются лимонная и/или винная кислота.
- В патенте USP 6,165,297 два газообразующих ингредиента смешивают непосредственно перед впрыском в эмульсию. Такой премикс является самогазирующимся, рН собственно водно-масляной эмульсии относительно высокий и составляет 4, 2 (см. столбец 10, строка 45), а аммиачные смеси в растворе окислителя непосредственно не взаимодействуют с нитритом газированного раствора (или взаимодействуют очень медленно).
- В настоящем методе раствор мочевины используют в качестве смазки для загрузочного рукава, и этот раствор смешивают с эмульсией в распылительной насадке у торца загрузочного рукава. рН водно-масляной эмульсии очень низкий (менее 3). Или же газообразующий компонент можно дополнительно ввести в центр эмульсии (см. PCT/NO98/00275), или его можно смешать непосредственно перед подачей указанной эмульсии в загрузочный рукав, используя для этого статический или механический миксер.
USP 5,608,185 использует мочевину в качестве компонента дискретной фазы соли-окислителя в целях снижения образования оксида азота в дыме, образующемся после взрыва. Этот патент также отличается от настоящего изобретения по следующим причинам.
- Патент USP 5,608,185 использует мочевину для снижения образования дыма после взрыва.
- Настоящее изобретение использует мочевину для устранения пре-детонационных оксидов азота, которые могут возникнуть при быстром газообразовании.
- Патент USP 5,608,185 использует мочевину в количестве от 5 до 30%. Предпочтительно, чтобы эта мочевина была растворена в растворе соли-окислителя.
- Настоящее изобретение использует мочевину в качестве добавки к водному раствору смазки, которую необходимо применять для того, чтобы прокачать эмульсию через длинный и тонкий загрузочный рукав. У торца этого загрузочного рукава (или трубы) указанная эмульсия и смазочный раствор смешивают в смесительной насадке.
- Согласно настоящему изобретению его целью является быстрая сенсибилизация эмульсии, а следовательно, быстрое насыщение газом. Для того чтобы насыщение газом происходило быстро, эмульсия в растворе окислителя должна иметь низкий рН, а в этом случае невозможно, чтобы компонентом раствора окислителя была мочевина, поскольку в кислом растворе мочевина будет медленно разлагаться. В этих условиях мочевина будет разлагаться на диоксид углерода и аммиак, что повышает рН и снижает скорость газообразования.
USP 5,159,153 также описывает применение мочевины во взрывчатых веществах, представляющих собой водно-масляную эмульсию, но этот патент также очень отличается от настоящего изобретения по следующим причинам.
- В патенте USP 5,159,153 мочевину добавляют в целях стабилизации эмульсии в отношении термического разложения под действием реакционно-способных сульфидно/пиритных руд. Таким образом, цель этого патента полностью отличается от цели патента USP 5,08,185 и от настоящей патентной заявки, целью которой является снижение дымов после взрыва, а также удаление из эмульсии NOx в процессе образования газа (или сенсибилизации) соответственно.
- В патенте USP 5,159,153 мочевину предпочтительно вводят из 5-20% окислителя в растворенной фазе, но возможно ее добавление в виде порошкообразной или твердой фазы.
- В настоящем способе мочевину растворяют в водном растворе смазки и смешивают с эмульсией у торца трубы, где мочевина действует в качестве ускорителя газообразования; она минимизирует или снижает количество NOx, продуцируемое при быстром процессе образования газов. Или же мочевину используют в газированном растворе, или как в газированном растворе, так и в водном растворе смазки.
В некоторых патентах описывается применение ускорителей образования газов в целях увеличения скорости продуцирования газов с помощью химических средств газообразования. В патентах USP 4,960,475; USP 5,017,251; USP 5,076,867; USP 5,346,564 и USP 6,165,297 упоминается использование ускорителей образования газов, но ни в одном из них не указывается применения в этом качестве мочевины.
В патенте USP 6,165,297 указывается применение таких ускорителей образования газов, как соли тиоцианата, иодиды, сульфокислота и ее соли или тиомочевина (см. столбец 3, строки 11-12). Для этих патентов наиболее стандартным является добавление ускорителя образования газов к раствору окислителя водно-масляной эмульсии или добавление ускорителя образования газов в газированном растворе.
В настоящем способе в качестве ускорителя образования газов используют мочевину и ее добавляют в водный раствор для смазки или в газированный раствор. Или же мочевину можно добавить как в водный раствор для смазки, так и в химически газированный раствор.
В патентах USP 4,273,147 и USP 4,259,977 описан способ снижения давления перекачивания в трубопроводах путем использования смазочной жидкости, которая перемещается в кольцевом потоке вокруг эмульсии. Такая смазочная жидкость содержит раствор нитрата аммония или водный раствор соли, в котором соль этой смазочной жидкости соответствует основной соли, присутствующей в эмульсионном взрывчатом веществе. Главной целью этих двух патентов является снижение давления перекачивания в трубопроводе, а также предотвращение закупорки этого трубопровода при перебое в процессе перекачивания.
В настоящем изобретении смазочная жидкость не содержит соль, присутствующую в эмульсионном взрывчатом веществе, а основным назначением мочевины в указанной смазочной жидкости является не снижение давления перекачивания, а устранение или снижение количества NOx, продуцированного в процессе газообразования с использованием нитрита.
Вывод
Целью настоящего патента является способность производить быстрое насыщение газом эмульсионного взрывчатого вещества химическим способом, осуществляемое как при низких, так и при высоких температурах без продуцирования NOx в течение процесса газообразования. Для реализации этого необходимо, чтобы значение рН этой эмульсии было низким, а также следует использовать ускоритель образования газов. Неожиданно было обнаружено, что снижение рН с применением органической кислоты (типа лимонной кислоты) практически исключает продуцирование NOx в течение процесса газообразования, если в качестве ускорителя газообразования используют мочевину. Настоящее изобретение предусматривает добавление мочевины в газированный раствор в качестве ускорителя образования газов и/или применение мочевины как ускорителя образования газов в смазочной жидкости. Неожиданно также было обнаружено, что снижение рН окисляющего раствора в эмульсии с помощью лимонной кислоты (СА) полностью исключает продуцирование NOx в течение процесса газообразования. Как можно видеть из приведенных примеров, увеличение количество СА вызывает снижение рН, но рост количества СА уменьшает также и количество NOx. Было установлено, что особенно предпочтительно количество СА, при котором NOx полностью исключается из процесса газообразования, составляет 2%. Скорость газообразования с увеличением СА также растет. Было установлено, что винная кислота (ТА) также оказывает позитивное воздействие на уменьшение количества NOx в газированной эмульсии.
С другой стороны, при замене СА уксусной кислотой (НАс) тоже происходит увеличение скорости газообразования, но при этом продуцируется также и больше NOx. А поскольку увеличивается количество НАс, то продуцируется больше NOx, то есть НАс не оказывает такого же предпочтительного воздействия, как СА и ТА.
Также неожиданно было установлено, что при замещении некоторого количества нитрата аммония (AN) в неразбавленной эмульсии AN (см. пример 16) на другие неорганические нитраты, типа нитрата натрия (см. примеры 6-8 и 10-15) и нитрата кальция (см. пример 17), в таких эмульсиях с низким значением рН увеличивается также скорость газообразования. Количество NOx, продуцируемое в течение процесса газообразования, по-прежнему оставалось на очень низком уровне.
Для того чтобы проиллюстрировать, что мочевина действует как ускоритель газообразования (что заявляется настоящим изобретением), была проанализирована скорость газообразования в газированной композиции при использовании различных ускорителей газообразования. Проводилось также измерение концентрации NOx в сенсибилизированном эмульсионном взрывчатом веществе.
Различные газированные композиции содержали одну и ту же (15%) концентрацию нитрита натрия, а их испытания проводили при концентрации стандартного эмульсионного взрывчатого вещества, составляющей 1%.
ПРИМЕР 1 (не связан с настоящим изобретением)
Для использования в дальнейших примерах приготовили стандартную водно-масляную эмульсию следующего состава:
Раствор окислителя:
94 вес.%, включая:
72,5 вес.% нитрата аммония
9,8 вес.% нитрата натрия
15,7 вес.% воды
2,0 вес.% лимонной кислоты
рН указанного окислителя измеряли с точностью до 0,98
Горючая фаза:
6 вес.%, включая:
углеводородное масло и
эмульгирующую смесь
Указанный эмульгатор представлял собой эмульгатор полимерного типа.
Эмульсию получали путем медленного добавления в горючую фазу раствора окислителя с быстрым перемешиванием в целях получения водно-масляной эмульсии. В процессе приготовления указанной эмульсии обе фазы выдерживались при повышенной температуре, составляющей 80°С. Полученную в результате эмульсию оставляли на сутки для охлаждения до комнатной температуры.
Для получения газообразующего состава произвели объединение в водном растворе следующих компонентов: нитрата натрия (15,0%) и воды (85%).
В водно-масляную эмульсию добавили 1,0% указанного газообразующего состава. Смесь перемешивали 40 с, а потом перенесли в пластиковую емкость на 160 см3. Емкость заполнили эмульсией доверху и выровняли с помощью жесткого плоского лезвия. По мере газообразования в эмульсии она, расширяясь, выходила за пределы верхней части указанной емкости, и тогда удаляли лишнее, оставляя плоскую поверхность. Емкость с выровненной поверхностью взвешивали каждую минуту и фиксировали вес эмульсионного взрывчатого вещества. Плотность газированного эмульсионного взрывчатого вещества определяли делением ее веса на объем емкости, составляющий 160 см3. Когда эмульсионное взрывчатое вещество достигло своей конечной плотности, то емкость с сенсибилизированной эмульсией взрывчатого вещества перенесли в сделанную самостоятельно защитную камеру. Эта камера имела 100 л объем и была оснащена небольшим вентилятором на 12 В (в целях перемешивания воздуха внутри камеры), а также газовым монитором (рт-7400) компании Metronics Inc. Камера имела съемную крышку из плексигласа, а прикрепленные перчатки давали возможность для удаления сенсибилизирующего газа из эмульсионного взрывчатого вещества путем взбалтывания пользоваться лопаточкой. Вентилятор проводил эффективное перемешивание сенсибилизирующего газа во всем 100 л объеме воздуха внутри камеры, а монитор измерял концентрацию NOx. При применении этого лезвия для того, чтобы получить газообразующую композицию, не использовали никакого ускорителя, и, как было обнаружено, скорость газообразования составляла более 3 ч, а концентрация NOx, измеренная внутри защитной камеры, составила 1×10-6.
ПРИМЕР 2 (не связан с настоящим изобретением)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Тиоцианат натрия 30%
Вода 55%
В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с провели перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см3 за 6 мин, а конечная плотность составила 0,68 г/см3. После удаления газа из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 130×10-6.
ПРИМЕР 3 (не связан с настоящим изобретением)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Тиомочевина 5%
Вода 80%
В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см3 за 55 мин, а конечной плотности в 0,75 г/см3 достигает спустя 2 ч. Когда газ вытеснили из эмульсии в защитную камеру, то газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 300×10-6.
ПРИМЕР 4 (не связан с настоящим изобретением)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Иодид калия 30%
Вода 55%
В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см3 за 70 мин, а конечной плотности в 0,75 г/см3 достигает спустя 2,5 ч. Когда газ вытеснили из эмульсии в защитную камеру, то газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 22×10-6.
ПРИМЕР 5 (не связан с настоящим изобретением)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Сульфат аммония 30%
Вода 55%
В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см3 за 160 мин. Когда газ удалили из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, то газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 33×10-6.
ПРИМЕР 6 (согласно настоящему изобретению)
Добавили ту же эмульсию, а также такой же тип газообразующего компонента и такое же его количество, как и в примере 1. Помимо этого, добавили также 2% раствора для смазки, содержащего 50% мочевины и 50% воды. Это осуществлялось путем первоначального перемешивания газообразующего компонента в течение 10 с и последующего перемешивания в воде для смазки в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия за 9 мин газируется до плотности, составляющей 0,80 г/см3, а конечная плотность, достигаемая этой эмульсией, составляет 0,68 г/см3. После того как сенсибилизирующий газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, NOx невозможно было выявить. Это пример показывает, что мочевина действует и как ускоритель, и устраняет продуцирование NOx во время процесса газообразования.
ПРИМЕР 7 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен следующий газообразующий компонент:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 42%
Вода 43%
В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см3 за 9 мин, при этом конечная плотность составляет 0,68 г/см3. Когда газ вытеснили из эмульсии в защитную камеру, то газовый монитор компании Metronics Inc. не смог выявить NOx.
ПРИМЕР 8 (согласно настоящему изобретению)
Добавили стандартную эмульсию, а также такой же тип газообразующего компонента и такое же его количество, как и в примере 7. Помимо этого, добавили также 2% раствора для смазки, содержащего 50% мочевины. Это осуществлялось путем первоначального перемешивания газообразующего компонента в течение 10 с и последующего перемешивания в воде для смазки в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия за 9 мин газируется до плотности, составляющей 0,80 г/см3, а конечная плотность, достигаемая этой эмульсией, составляет 0,68 г/см3. После того как сенсибилизирующий газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, NOx невозможно было выявить.
ПРИМЕР 9 (не связан с настоящим изобретением)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 42%
Вода 43%
В эмульсию, в которой 2% лимонной кислоты заменили 2% уксусной кислоты (60%), добавили 1% газообразующего компонента приведенного выше состава. Газообразующий компонент и эту эмульсию перемешивали в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, спустя 40 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 45×10-6.
ПРИМЕР 10 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Вода 85%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Вода 60%
Мочевина 40%
В стандартную эмульсию добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водного раствора для смазки и при 50°С проводили перемешивание в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, в течение 1 мин, а конечную плотность, составляющую 0,68 г/см3,- спустя 3 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. не выявил NOx.
ПРИМЕР 11 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 42%
Вода 43%
В стандартную эмульсию, содержащую 0,3% лимонной кислоты в растворе окислителя, добавили 1% указанного газообразующего компонента. В течение 40 с и при комнатной температуре проводили перемешивание. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, через 180 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 2,5×10-6.
ПРИМЕР 12 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 20%
Вода 65%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Вода 50%
Мочевина 50%
В модифицированную стандартную эмульсию добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водного раствора для смазки. В течение 40 с и при температуре 23°С проводили перемешивание. Модифицированная стандартная эмульсия содержала 3% лимонной кислоты в растворе окислителя (вместо 2%, как это описано в примере 1). рН раствора окислителя составлял 0,65. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, через 9 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 2,9×10-6.
ПРИМЕР 13 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 42%
Вода 43%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Мочевина 42%
Лимонная кислота 14%
Вода 44%
В стандартную эмульсию, содержащую 0,8% лимонной кислоты в растворе окислителя, добавили 1% указанного газообразующего компонента и перемешивали в течение 40 с при комнатной температуре. После этого добавили 2% водного раствора для смазки и в течение 40 с проводили перемешивание при комнатной температуре. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, через 15 мин; при этом конечная плотность, составляющая 0,76 г/см3 была достигнута через 20 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 0,2×10-6.
ПРИМЕР 14 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 20%
Вода 65%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Вода 70%
Мочевина 30%
Эти растворы поместили в Dyno's SME (Site Mixes emulsion) контейнеры. Полученная таким образом эмульсия эквивалентна эмульсии, приведенной в примере 1, за исключением того, что в качестве эмульгатора в горючей фазе используют моноолеат сорбита (SMO) неполимерного типа. Эмульсия образовывалась при температуре, составляющей приблизительно 80°С, и ее закачивали в ствол скважины через 80 метровый загрузочный рукав.
В центр эмульсии ввели 0,8% газообразующего компонента так, как это было описано в PCT/NO/00275; в целях смазывания загрузочного рукава использовали 2% водный смазочный раствор. На торце загрузочного рукава была закреплена смесительная насадка. Закачку через загрузочный рукав в скважины проводили со скоростью 100 кг/мин, а у торца этого загрузочного рукава указанный газообразующий компонент и водный раствор для смазки смешивали с эмульсией. Полученную смесь загрузили в 40 скважин с диаметром 102 мм, все скважины были успешно заряжены. В процессе загрузки скорость газообразования регистрировалась, и было обнаружено, что такая эмульсия полностью насыщается газом за 10 с, достигая при этом конечной плотности, составляющей 0,80 г/см3. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. не выявил присутствия NOx.
ПРИМЕР 15 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 20%
Вода 65%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Вода 50%
Мочевина 50%
В стандартную эмульсию, в которой 2% лимонная кислота была заменена 2% винной кислотой, добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водной смазки. До приготовления эмульсии рН раствора окислителя был равен 0,55. В эмульсию добавили газированный раствор, а также водный раствор для смазки и перемешивали в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, через 6 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 2,1×10-6.
ПРИМЕР 16 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 20%
Вода 65%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Вода 50%
Мочевина 50%
В эмульсию, приготовленную так, как это описано в примере 1, добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водной смазки. Для приготовления эмульсии был использован раствор окислителя, а также полимерная горючая фаза в количестве 6,5%. Значение рН раствора окислителя до приготовления эмульсии составляло 0,0. Указанный раствор окислителя содержал: 55% нитрата аммония, 30% нитрата кальция (Hydro TQ), 13% воды, 2% лимонной кислоты. В эмульсию добавили газированный раствор и водный раствор для смазки и в течение 40 с проводили перемешивание. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, через 4 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 0,0×10-6.
ПРИМЕР 17 (согласно настоящему изобретению)
Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:
Нитрит натрия 15%
Мочевина 20%
Вода 65%
Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:
Вода 50%
Мочевина 50%
В эмульсию, приготовленную так, как это описано в примере 1, добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водной смазки. Для приготовления эмульсии был использован раствор окислителя, а также полимерная горючая фаза в количестве 5,6%. Значение рН раствора окислителя до приготовления эмульсии составляло 0,75. Указанный раствор окислителя содержал: 82% нитрата аммония, 16% воды и 2% лимонной кислоты. В эмульсию добавили газированный раствор и водный раствор для смазки и в течение 40 с проводили перемешивание. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см3, через 18 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NOx, составляющую 1,7×10-6.
Указанные примеры сведены в следующую таблицу:
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА И СПОСОБ ДОСТАВКИ В СКВАЖИНУ | 2015 |
|
RU2722781C2 |
| ИНГИБИРОВАННЫЕ ЭМУЛЬСИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ В РЕАКЦИОННОСПОСОБНОМ ГРУНТЕ ИЛИ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР | 2019 |
|
RU2759888C1 |
| ЭМУЛЬСИОННОЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО | 1994 |
|
RU2157358C2 |
| СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ СПОСОБЫ | 2013 |
|
RU2627059C2 |
| ЭМУЛЬСИОННОЕ ВОДОУСТОЙЧИВОЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО И ЭМУЛЬСИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ВОДОУСТОЙЧИВЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ | 2013 |
|
RU2544680C1 |
| СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ВОДОСОДЕРЖАЩИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ В ШПУРЫ ИЛИ ПАТРОНЫ | 1998 |
|
RU2200932C2 |
| ВЗРЫВЧАТЫЕ КОМПОЗИЦИИ | 2012 |
|
RU2632450C2 |
| ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ | 2016 |
|
RU2691721C1 |
| КОМПОЗИЦИИ ВЗРЫВЧАТОЙ ЭМУЛЬСИИ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 2008 |
|
RU2469013C2 |
| Эмульсионное взрывчатое вещество (варианты) | 2020 |
|
RU2753071C1 |
Группа изобретений относится к эмульсионным взрывчатым веществам. Предложен способ получения сенсибилизированного эмульсионного взрывчатого вещества без образования токсичных оксидов азота и применение мочевины в качестве ускорителя газообразования при сенсибилизации эмульсионного взрывчатого вещества. Способ включает получение эмульсии типа «вода в масле» путем эмульгирования горючей фазы и водного раствора окислителя с рН от 0 до 3, содержащего нитрат аммония, неорганический нитрат и одну или более органических кислот, имеющих по меньшей мере три атома углерода, и газирование полученной эмульсии путем смешивания ее с газирующим раствором, содержащим неорганический нитрит, в присутствии мочевины в качестве ускорителя газообразования. Эмульсионное взрывчатое вещество доставляют в шпур или в стандартный блок с помощью загрузочной трубы или шланга, что допускает осуществление газирования у торца указанной трубы или шланга. Мочевина присутствует в газирующем растворе и/или в смазочной жидкости, вводимой в загрузочную трубу или шланг. Изобретение обеспечивает быструю сенсибилизацию эмульсионного взрывчатого вещества химическим способом без образования токсичных оксидов азота. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл.
| US 5972137 А, 26.10.1999 | |||
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ СОСТАВОВ | 1995 |
|
RU2113423C1 |
| ЭМУЛЬСИОННЫЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ ТИПА "ВОДА В МАСЛЕ" | 1995 |
|
RU2110506C1 |
| US 4992118 А, 12.02.1991 | |||
| JP 11012075 А, 19.01.1999 | |||
| ЭМУЛЬСИОННОЕ ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО | 1994 |
|
RU2157358C2 |
