ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ИЛИ ПОРОШКООБРАЗНЫЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2009 года по МПК C06B31/28 C01C1/18 

Описание патента на изобретение RU2354635C2

Изобретение относится к составам промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) и технологии их приготовления на основе гранулированных кристаллических продуктов, предназначенных для проведения взрывных работ в горнорудной промышленности и строительстве. Предложен гранулированный кристаллический продукт, сплошной или пористый, имеющий кристаллические и микрокристаллические дефекты (дислокации).

Известно ПВВ из гранулированной аммиачной селитры с применением пропитки ее жидким горючим, согласно которому гранулы селитры сначала обрабатывают жидким горючим, а затем покрывают порошкообразным горючим материалом, например алюминиевой пудрой [1]. Поскольку гранулированная селитра имеет характерный размер порядка 0.5-3.0 мм, то распределение горючего и окислителя в такой смеси будет существенно неоднородным, что приведет к потере могущества ПВВ на ее основе.

Известна также гранулированная пористая аммиачная селитра, смешиваемая с дизельным топливом, для получения ПВВ типа АС-ДТ, содержащая модифицирующую кристаллическую решетку добавку, порообразующие добавки и поверхностно-активные вещества, распределенные по телу гранул, а также кондиционирующие добавки на поверхности гранул [2]. Заявляемые характеристики состава устойчивы в течение ограниченного времени (порядка 6 месяцев), но что более существенно, степень равномерности распределения дизельного топлива в порах и межпоровом пространстве (между гранулами) окислителя определяется средним размером пор (пустот) в пористой структуре аммиачной селитры и степенью ее пористости (удельной поверхностью). Заявляемое соотношение АС:ДТ=94.4:5,6 соблюдается интегрированно (суммарно по объему получаемого продукта), но при этом локальная степень распределения топлива в окислителе (аммиачной селитре) должна быть существенно неравномерной, как и адсорбционная способность при динамическом воздействии, имеющем место при заряжании скважины или шпура, поскольку размеры пор и агломератов весьма велики. Поэтому заявляемый состав, сбалансированный по содержанию окислителя и нефтепродукта, все же не может обеспечить оптимального эффекта взрывного превращения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, по нашему мнению, является ПВВ, содержащее пористый гранулированный продукт в виде пористой гранулированной аммиачной селитры, имеющей дефекты кристаллической структуры в виде полых микросфер [3], например полимерных, в концентрации от 2 до 500 частей на миллион. Согласно патенту микросферы имеют оптимальный разброс диаметров от 2 до 150 мкм, что изначально предопределяет недостаточную степень равномерности распределения и удерживания в условиях заряжания скважин нефтепродукта в полостях окислителя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание промышленных взрывчатых веществ на основе кристаллического продукта (окислителя), гранулы которого содержат структурные несовершенства кристаллической решетки в виде дислокации, что позволит обеспечить повышенную восприимчивость продукта с такой микроструктурой к инициирующему (детонационному) импульсу при одновременном достижении полноты эффекта взрывного превращения ПВВ на основе такого продукта.

В заявляемом техническом решении поставленная задача решается тем, что гранулы кристаллического продукта дополнительно подвергают физическому воздействию, например, магнитно-импульсным способом, что приводит к разрушению микроструктуры кристаллов продукта и возникновению в них дефектов (дислокации).

Известно [4], что физические воздействия на кристаллическую структуру твердых ВВ типа магнитоимпульсного, СВЧ или ультразвукового воздействия различной интенсивности могут как способствовать развитию структурных несовершенств кристаллической решетки в виде дислокации, так и возникновению обратного процесса аннигиляции отдельных дислокации с восстановлением совершенной структуры. Кроме того, такие физические воздействия большой интенсивности могут способствовать разложению продукта в микрообластях, прилегающих к границам блочных несовершенств микроструктуры кристаллов. Так, если в качестве гранулированного продукта использовать поликристаллическую аммиачную селитру, то возможно разложение продукта с образованием азотной кислоты (сильного окислителя). Таким образом, воздействие на кристаллы твердого ВВ физическими полями различной интенсивности может обеспечить как сенсибилизацию продукта, приводящую к повышению его чувствительности к внешним воздействиям (например, инициирующему импульсу), так и ее снижению (флегматизации). В процессе возбуждения взрывного превращения в кристаллическом ВВ с несовершенной структурой повышение чувствительности продукта и его детонационной способности обеспечивается тем, что при прохождении детонационной волны происходит аннигиляция дислокации, приводящая к выделению в области дислокации значительной дополнительной (свободной) энергии, что, в свою очередь, приводит к микроразогревам кристаллов ВВ. Кроме того, блочные несовершенства кристаллов продукта приводят к увеличению скорости и полноты химического превращения и тем самым ускоряют процесс перехода от состояния инициирования начальным импульсом до полной детонации, при этом стабилизируется сам процесс детонации. При этом достижение полноты взрывного превращения ПВВ на основе такого продукта благоприятно сказывается на экологической обстановке при массовых взрывах, вследствие отсутствия в выбросах окислов азота.

Для достижения перечисленных эффектов в заявляемом техническом решении блочные несовершенства микроструктуры кристаллов продукта имеют размер доменов блоков от 20 до 120 нм, соответствующую высокую плотность и равномерность дислокации. Плотность дислокации рассчитывается по формуле

P=3/Д2,

где P - плотность дислокаций, см-2; Д - размер доменов блоков микрокристаллической структуры, нм.

Плотность дислокации при размерах доменов 20 и 120 нм составляет соответственно 208×106 и 7500×106.

В качестве гранулированного продукта, как правило, может быть использована поликристаллическая сплошная или пористая аммиачная селитра, полученная известными способами.

Изменение характера и плотности распределения дислокации определялось методом рентгенографического и электронно-графического анализа посредством анализа уширения линий на дефектограммах, полученных на дифракторе ДРОН-4.

Анализ полученных результатов исследований позволил сделать следующие выводы:

1. Во всех исследованных образцах изменение микроструктуры аммиачной селитры обусловлено только изменением блочности поликристаллов продукта.

2. При обработке кристаллов аммиачной селитры физическими полями возрастающей интенсивности дефектность ее кристаллической решетки (уменьшение размеров блоков мозаичной структуры) поначалу возрастает (происходит сенсибилизация продукта), а затем падает (обратный процесс - флегматизация продукта).

В результате испытаний смесевых ПВВ, приготовленных с использованием модифицированной таким образом аммиачной селитры, установлено, что взрывные характеристики такого смесевого ПВВ в сравнении с традиционно получаемыми смесями изменились: достигается увеличение скорости детонации на 20-30%, а критический диаметр заряда может быть уменьшен в 2.0-2.5 раза.

Источники информации

1. А.с. №136654, МКИ С06В 21/00, 1961 г.

2. Патент РФ №2265002, МПК С06В 31/28, 2004 г.

3. Патент РФ №2205167, МПК С06В 31/28, опубликовано 27.05.2003 г.

4. Дубнов Л.Б., Сухих В.А., Тимошевич И.И. О связи несовершенств кристаллической решетки с возбудимостью твердых взрывчатых веществ при механическом воздействии. // В кн.: Взрывное дело. М.: Недра, 1973, с.191-198.

Похожие патенты RU2354635C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА 2004
  • Ефремовцев Н.Н.
  • Ефремовцев П.Н.
RU2262498C1
СОСТАВЫ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2014
  • Ефремовцев Никита Николаевич
  • Квитко Сергей Иванович
RU2595709C2
ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ 2002
  • Смагин Н.П.
  • Белин В.А.
  • Ефремовцев П.Н.
  • Ефремовцев А.Н.
  • Авдеев А.Ф.
RU2237645C1
СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА НА ОСНОВЕ ЭМУЛЬСИИ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА 2019
  • Ефремовцев Никита Николаевич
  • Жданов Юрий Викторович
  • Андержанов Саит Ряшитович
  • Левачев Сергей Михайлович
  • Харлов Александр Евгениевич
RU2760534C2
Смесительно-зарядная машина для роботизированной технологии создания скважинных зарядов с переменной энергетической насыщенностью и способы формирования детонационных систем на их основе 2019
  • Ефремовцев Никита Николаевич
  • Трубецкой Климент Николаевич
  • Жданов Юрий Викторович
RU2789093C2
СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОЙ СМЕСИ 2017
  • Викторов Сергей Дмитриевич
  • Захаров Валерий Николаевич
  • Вартанов Александр Зараирович
  • Закалинский Владимир Матвеевич
  • Ефремовцев Никита Николаевич
  • Франтов Александр Евгеньевич
  • Лапиков Иван Николаевич
  • Симонов Алексей Владимирович
  • Антюфеев Владимир Анатольевич
RU2666426C1
Состав простейшего ВВ и способ его реализующий 2016
  • Викторов Сергей Дмитриевич
  • Захаров Валерий Николаевич
  • Франтов Александр Евгеньевич
  • Поставнин Борис Николаевич
  • Жариков Игорь Федорович
  • Мингазов Рафаэль Якубович
  • Строгий Иван Борисович
  • Ефремовцев Никита Николаевич
  • Лапиков Иван Николаевич
  • Дидюра Анастасия Эдуардовна
  • Опанасенко Петр Иванович
RU2663037C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕВОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА НА ОСНОВЕ ТВЕРДОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ С ЧАСТИЦАМИ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ, РАЗМЕРОВ И ПОРИСТОСТИ 2018
  • Старшинов Александр Васильевич
  • Викторов Сергей Дмитриевич
  • Кулецкий Валерий Николаевич
  • Костылев Сергей Святославович
  • Куприянов Илья Юрьевич
  • Иванов Дмитрий Валерьевич
RU2693758C1
ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО 2007
  • Белин Владимир Арнольдович
  • Виноградов Валерий Иванович
  • Галковский Владимир Сергеевич
RU2382755C2
Гранулит 2023
  • Банных Григорий Анатольевич
  • Коломинов Илья Александрович
  • Юсов Андрей Дмитриевич
  • Курдаева Елена Александровна
RU2816070C1

Реферат патента 2009 года ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ИЛИ ПОРОШКООБРАЗНЫЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам. Предложена кристаллическая аммиачная селитра в гранулированном или порошкообразном виде для производства взрывчатых веществ. Она имеет микроструктуру с размером доменов блоков от 20 до 120 нм и равномерную плотность распределения дислокации, при этом плотность распределения дислокации определена по формуле Р=3/Д2, где Д - размер доменов блоков, нм. Гранулы могут быть выполнены сплошными или пористыми. Изобретение направлено на повышение восприимчивости аммиачной селитры к инициирующему импульсу и обеспечение полноты взрывчатого превращения промышленного взрывчатого вещества на ее основе. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 354 635 C2

1. Кристаллическая аммиачная селитра в гранулированном или порошкообразном виде для производства взрывчатых веществ, отличающаяся тем, что она имеет микроструктуру с размером доменов блоков от 20 до 120 нм и равномерную плотность распределения дислокации, при этом плотность распределения дислокации определена по формуле Р=3/Д2, где Д - размер доменов блоков, нм.

2. Кристаллическая аммиачная селитра по п.1, отличающаяся тем, что гранулы выполнены сплошными или пористыми.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2354635C2

ПОРИСТЫЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ПРОДУКТ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПРОДУКТА 1997
  • Балс Эдвин
  • Бридт Джакобус
  • Спитери Уильям Лучиано
  • Гузен Эдриан Йоханнес
RU2205167C2
ПОРИСТАЯ АММИАЧНАЯ СЕЛИТРА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2004
  • Бердичевский Н.И.
  • Вильдяев В.И.
  • Гидаспов Б.В.
  • Додух В.Г.
  • Мелихов Ю.А.
  • Старшинов А.В.
  • Суханов А.И.
  • Черемисинов С.Д.
  • Черниловский А.М.
RU2265002C1
US 5540793 А, 30.07.1996
US 4093478 А, 06.06.1978.

RU 2 354 635 C2

Авторы

Белин Владимир Арнольдович

Ефремовцев Никита Николаевич

Гончаров Степан Алексеевич

Ефремовцев Александр Николаевич

Авдеев Андрей Федорович

Ефремовцев Петр Никитич

Даты

2009-05-10Публикация

2006-12-29Подача