СОСТАВ ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2012 года по МПК C06B31/28 C06B47/14 

Изобретение относится к области взрывных работ в горной промышленности на земной поверхности с ручным и механизированным заряжанием скважин любой степени обводненности эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ) по крепким, средним, слабым породам и углю.

С 1955-1957 г. в США, Канаде и СССР начали применять взрывчатые смеси, состоящие из аммиачной селитры (АС) и дизельного топлива (ДТ). В наиболее простой взрывчатой смеси (АС-ДТ) аммиачная селитра составляет 94%, дизельное топливо 6% [1, с.8]. Однако она легко теряет детонационную способность под воздействием воды и поэтому не может применяться в обводненных условиях, которые характерны для значительной части взрывных работ. Недостаточная водоустойчивость этой смеси требует использование сложных методов осушения скважин. Отмеченные недостатки смесей АС-ДТ обусловили необходимость проведения исследований, направленных на создание водоустойчивых взрывчатых смесей. В результате были созданы [1, с.9] эмульсионные водосодержащие взрывчатые смеси.

Эмульсия порэмита 1А (эмульсионная водосодержащая взрывчатая смесь, эмульсионное промышленное взрывчатое вещество) состоит из аммиачной селитры 64,3 мас.%, кальциевой селитры 15,0 мас.% и воды 20,7 мас.% [2, с.166, таблица 6.35]. В качестве газообразователей используют нитрит натрия [2, с.187].

Газовая вредность порэмита 1А равна 40 л/кг [2, с.185, таблица 6.48]. Для снижения газовой вредности путем приближения кислородного баланса к нулю в эмульсионные промышленные взрывчатые вещества (ПВВ) добавляют гранулированную аммиачную селитру.

Наиболее близким изобретением того же назначения, прототипом к заявляемому изобретению по совокупности признаков является патент RU №2252926 от 25.08.2003 [3]. Приведенный состав содержит водоустойчивую эмульсию, гранулированную аммиачную селитру, жидкие нефтепродукты; в качестве водоустойчивой эмульсии он содержит эмульсию порэмита при следующем соотношении компонентов, мас.%: эмульсия порэмита 60±2,2; гранулированная аммиачная селитра 39,5±2,0; жидкие нефтепродукты 0,5±0,2; газогенерирующая добавка 1,0±0,5 сверх 100%.

Прототип содержит только невзрывчатые компоненты, поэтому эффективность действия взрыва состава незначительна.

Для устранения имеющегося недостатка прототипа предлагается состав эмульсионного взрывчатого вещества.

Технический результат заявляемого изобретения - увеличение эффективности действия взрыва - достигается тем, что состав эмульсионного взрывчатого вещества, содержащий эмульсию и аммиачную селитру, содержит аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии при следующем соотношении компонентов, мас.%: частицы аммиачной селитры 10-45; газифицированная обратная эмульсия - остальное до 100, при этом газифицированная обратная эмульсия содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: масло индустриальное 3,0-9,5; эмульгатор 1,0-3,5; вода 13,0-18,0; аммиачная селитра - остальное до 100; газогенерирующая добавка 0,4-2,5 сверх 100, причем газифицированная обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас.% дополнительного компонента, образующего ионы металлов.

В качестве дополнительного компонента, образующего ионы металлов, используют хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла.

В качестве эмульгатора используют эмульгатор РЭМ или любой другой эмульгатор, не уступающий по своим техническим характеристикам указанному эмульгатору.

Газифицированная обратная эмульсия дополнительно содержит карбамид 0,5-2,5 мас.%.

Состав содержит частицы аммиачной селитры со средней удельной поверхностью не менее 11900 мм²/г.

Газогенерирующая добавка содержит 8-12 мас.% нитрита натрия в водном растворе.

Предлагаемый состав обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва по сравнению с прототипом за счет каталитического влияния ионов металлов на реакцию взрывчатого превращения.

Оптимальное содержание частиц аммиачной селитры от 10 до 45 мас.%. Если содержание частиц больше 45 мас.%, то вязкость состава значительно возрастает.

Если масла индустриального меньше 3,0 мас.%, то эмульсия не устойчивая, если больше 9,5 мас.%, то эмульсионное взрывчатое вещество существенно смещается по кислородному балансу.

При содержании эмульгатора менее 1,0 мас.% образуется неустойчивая эмульсия, а при содержании - более 3,5 мас.% существенно возрастает стоимость предлагаемого состава.

Если содержание воды менее 13,0 мас.%, то образуется очень вязкая эмульсия, если больше 18,0 мас.%, то существенно снижается эффективность действия взрыва. При содержании газогенерирующей добавки менее 0,4 мас.% оно не достаточно для поддержания детонационной волны, а если больше 2,5 мас.%, то газогенерирование будет в избыточном количестве. Если газогенерирующая добавка содержит менее 8 мас.% нитрита натрия в водном растворе, то газогенерирование не достаточное, а если больше 12 мас.%, то газогенерирование будет избыточное.

Оптимальное содержание в газифицированной обратной эмульсии дополнительного компонента, образующего ионы металлов, проявляющееся в каталитическом влиянии на взрывчатое превращение предлагаемого состава изменяется от 0,09 мас.% до 6,0 мас.%.

В качестве дополнительного компонента, образующего ионы металлов в водной среде, используют хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла.

Предлагаемый состав обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва по сравнению с прототипом за счет каталитического влияния ионов металлов на реакцию его взрывчатого превращения.

Для получения устойчивой эмульсии используют эмульгатор РЭМ. Эмульгатор РЭМ производят по ТУ 75 11903-631-93 [4].

Карбамид дополнительно входит в состав газифицированной обратной эмульсии для использования предлагаемого состава при дроблении сульфидных пород и руд путем взрыва. Если содержание карбамида менее 0,5 мас.%, то влияние карбамида не существенное, если больше 2,5%, то эффективность действия взрыва уменьшается.

Эффективность действия взрыва составов определяли по величине обжатия стандартного свинцового цилиндра. Методика проведения исследований была следующей.

Испытуемый состав массой 1000 г помещали в полиэтиленовую оболочку диаметром 120 мм. Промежуточный детонатор (промдетонатор) заполняли тротилом в виде порошка массой 100 г. Диаметр промдетонатора 50 мм. Сверху по оси заряда погружали в исследуемый патрон промдетонатор на 2/3 его высоты. Свинцовый цилиндр помещали на ровную стальную плиту. Цилиндр имеет диаметр 40 мм и высоту 60 мм. На цилиндр устанавливали стальной конусный боек с наибольшим диаметром, равным 300 мм.

Затем на боек помещали картонную стойку, обеспечивающую заданное расстояние (150 мм) от бойка до заряда (картонную стойку сгибали в виде боковой поверхности прямой треугольной призмы). На картонную стойку устанавливали приготовленный состав в оболочке. После центровки исследуемого образца в промдетонатор помещали электродетонатор и проводили подрыв. В результате резкого удара продуктов детонации по стальному бойку свинцовый цилиндр деформируется. После взрыва измеряли высоту свинцового цилиндра в четырех взаимно перпендикулярных направлениях.

Мерой эффективности действия взрыва является величина обжатия цилиндра (разность между средними его высотами до и после взрыва). Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов приведены в таблице «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов».

Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов п/п Наименование показателей Прототип Предлагаемый состав 1 Компоненты, мас.%               1.1 Гранулированная аммиачная селитра* 37,5 41,5 - - - - - 1.2 Частицы аммиачной селитры** - - 10 15 35 40 20 1.3 Эмульсия порэмита 62,2 57,8 - - - - - 1.4 Жидкие нефтепродукты 0,3 0,7 - - - - - 1.5 Газифицированная обратная эмульсия - - 90 85 65 60 80 1.5.1 Масло индустриальное - - 3,0 5 6 7 8 1.5.2 Эмульгатор марки РЭМ - - 1,0 2 3 4 3 1.5.3 Вода - - 18 17 16 15 14 1.5.4 Аммиачная селитра - - 78 73 74,91 71,41 69 1.5.5 Хлорид натрия - - - - - 0,09 6 1.5.6 Стеарат натрия - - - - 0,09 - - 1.5.7 Таловое мыло - - - 2,5 - - - 1.5.8 Карбамид - - - 0,5 - 2,5 - 2 Газогенерируюая добавка, (сверх 100 мас.%) 0,5 1,5 0,4 1,0 1,3 1,5 2 3 Водный раствор нитрата натрия 9 11 8 8,5 9 10 11 4 Эффективность действия взрыва, мм 4 5 17 24 22 23 26 * - массовая доля гранул от 1 до 3 мм 93%; массовая доля гранул размером менее 1 мм 4%; ** - удельная поверхность частиц не менее 11900 мм²/г

Из таблицы «Сравнительные экспериментальные данные по определению эффективности действия взрыва составов» видно, что эффективность действия взрыва прототипа, определенная по величине обжатия свинцового цилиндра, изменяется от 4 до 5 мм, а предлагаемого состава эмульсионного взрывчатого вещества существенно больше и изменяется от 17 до 26 мм.

Следовательно, состав эмульсионного взрывчатого вещества обеспечивает заявленный технический результат - увеличение эффективности действия взрыва.

Источники информации

1. Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ. Учеб. пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.

2. Михайлов Ю.М., Колганов Е.В., Соснин В.А. Безопасность аммиачной селитры и ее применение в промышленных взрывчатых веществах. - Дзержинск, ООО «Партнер-плюс», 2008.

3. Патент на изобретение RU 2252926 от 25.08.2003.

4. ТУ 7511903-631-93. Эмульгатор полимерный для эмульсионных промышленных взрывчатых веществ. Технические условия.

Изобретение относится к области взрывных работ в горной промышленности на земной поверхности с ручным и механизированным заряжанием скважин любой степени обводненности, а именно взрывчатым веществам по крепким, средним, слабым породам и углю. Состав эмульсионного взрывчатого вещества содержит аммиачную селитру (10-45 мас.%) в газифицированной обратной эмульсии (остальное до 100), при этом газифицированная обратная эмульсия содержит, в мас.%: масло индустриальное 3,0-9,5; эмульгатор 1,0-3,5; воду 13,0-18,0; аммиачную селитру - остальное до 100; газогенерирующую добавку 0,4-2,5 сверх 100, причем обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас.% дополнительного компонента, образующего ионы металлов, например хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла. Эмульсия может содержать карбамид 0,5-2,5 мас.%, а частицы аммиачной селитры имеют среднюю удельную поверхность не менее 11900 мм²/г. Предлагаемый состав обеспечивает увеличение эффективности действия взрыва за счет более равномерного распределения аммиачной селитры и большей удельной поверхности мелких частиц аммиачной селитры. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав эмульсионного взрывчатого вещества, содержащий эмульсию и аммиачную селитру, отличающийся тем, что он содержит аммиачную селитру в газифицированной обратной эмульсии при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Частицы аммиачной селитры 10-45 Газифицированная обратная эмульсия остальное до 100,

при этом газифицированная обратная эмульсия содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:
Масло индустриальное 3,0-9,5 Эмульгатор 1,0-3,5 Вода 13,0-18,0 Аммиачная селитра остальное до 100 Газогенерирующая добавка 0,4-2,5 сверх 100,
причем газифицированная обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас.% дополнительного компонента, образующего ионы металлов.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного компонента, образующего ионы металлов, используют хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла.

3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве эмульгатора используют эмульгатор марки РЭМ или любой другой эмульгатор, не уступающий по своим техническим характеристикам указанному эмульгатору.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что газифицированная обратная эмульсия дополнительно содержит карбамид 0,5-2,5 мас.%.

5. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит частицы аммиачной селитры со средней удельной поверхностью не менее 11900 мм²/г.