ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО Российский патент 2013 года по МПК C06B31/28 

Изобретение относится к области химии, а более конкретно к взрывчатым веществам и может использовано для качественной отбойки руды при разработке слабых жил, залегающих в неустойчивых вмещающих породах.

Наиболее технологически простым способом качественной отбойки таких месторождений является использование маломощных простейших взрывчатых веществ (ВВ). Из данного класса ВВ наибольшее применение в горной промышленности имеет игданит, содержащий следующие ингредиенты в масс.%:

NH₄NO₃, аммоний азотнокислый (гранулы величиной 1,0-1,5 мм) - 92,5; Соляр - 7,5.

Недостатком игданита является стекание соляра в нижние слои заряда, а также неустойчивость детонационного процесса в металлической трубе диаметром 36 мм со стенкой 3 мм после 3-х суточной просушки аммиачной селитры [1, 2].

Известны составы игданита, содержащие гранулированную аммиачную селитру дисперсностью 0,28-0,5 мм с уменьшенным содержанием соляра и поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в расплав аммиачной селитры. При этом наилучшую детонационную способность имеют составы игданита, содержащие следующие ингредиенты в масс.% [3]:

Аммоний азотнокислый NH₄NO₃ (гранулы величиной 0,28-0,5 мм) - 89,5; Смесь алкилированных фенол-производных полиэтиленоксида (ОП-7) 5,0; Соляр - 5,5.

Недостатком данного ВВ является то, что увеличение детонационной способности игданита (2,4 км/с) может быть связано с малой прочностью гранул аммиачной селитры, содержащей ПАВ. Скорость детонации состава игданита имеет более мелкую фракцию аммиачной селитры, а сам детонационный процесс прерывался даже в металлической трубе. Кроме того, поверхностно-активное вещество ОП-7 и другие ПАВ имеют высокую стоимость и выпускаются промышленностью в ограниченных количествах.

В сложных горно-геологических условиях снижение разрушающего действия взрыва на массив за проектным контуром очистного забоя становится первоочередной задачей при совершенствовании параметров взрывной отбойке руды.

В наиболее неблагоприятных горно-геологических условиях при наличии исключительно неустойчивых вмещающих пород применение игданита даже в малых диаметрах зарядов не позволяет использовать его для качественной отбойки руды. В этих условиях необходимо значительно уменьшить общую энергию каждого шпурового заряда. Необходимо максимальное снижение диаметра шпуров, а не использование рассредоточенных зарядов. Однако использование игданита в малых диаметрах (менее 35 мм) нереально, так как в металлических трубах состав дает отказы при указанном диаметре шпура даже при использовании боевика массой 50 г, изготовленного из мощного ВВ - детонита-15А10 [4].

Техническим результатом изобретения является значительное упрощение технологии получения и удешевление взрывчатого вещества с одновременным снижением его мощности при повышении детонационной способности, что позволяет осуществить широкое промышленное внедрение данного ВВ.

Для решения поставленной задачи в расплав аммиачной селитры в качестве катализатора вводят 3-5% сернокислого бария BaSO₄ дисперсностью 0,15-0,2 мм, при следующем количественном соотношении ингредиентов в масс.%:

Азотнокислый аммоний NH₄NO₃ - 95-97; Сернокислый барий BaSO₄ - 5-3.

Введение в кристаллы аммиачной селитры сернокислого бария (барита) способствует резкому повышению ее детонационной способности, и состав приобретает свойства индивидуального взрывчатого вещества. При дисперсности кристалла 0,2-0,25 мм ВВ взрывается в бумажном патроне диаметром 36 мм и длиной 200 мм от капсюля-детонатора. ЭД-8.

Были проведены всесторонние исследования предлагаемого ВВ, содержащего аммиачную селитру дисперсностью 0,2-0,25 мм, в расплав которой добавлялся сернокислый барий (барит) дисперсностью частиц 0,15-0,2 мм. В эксперименте испытывалось 3 состава ВВ, содержащего разное количество сернокислого бария.

Определение критического диаметра проводилось в бумажной гильзе с целью установления оптимального количества сернокислого бария. Результаты исследований представлены в Таблице 1. Инициирование патронов проводилось электродетонатором ЭД-8.

Таблица 1 № п/п Количество сернокислого бария, содержащегося в аммиачной селитре Критический диаметр детонации в патроне, мм Количество детонаций патрона длиной 200 мм из 10 опытов 1 2,0 28 3 2 2,0 30 5 3 2,0 32 4 4 2,0 34 7 5 2,0 36 8 6 3,0 36 10 7 3,0 28 8 8 4,0 28 10 9 4,0 26 9 10 5,0 24 10 11 5,0 22 8 12 7,0 22 7

Как видно из Таблицы 1, содержание сернокислого бария в аммиачной селитре в количестве менее 3% не позволяет обеспечить надежные взрывчатые свойства аммиачной селитре. Наличие же в составе аммиачной селитры более 5% сернокислого бария нецелесообразно, так как не способствует дальнейшему повышению детонационных свойств селитры, и уже 5% указанной добавки позволяет получить необходимые мощностные параметры для решения поставленной задачи.

Таким образом, критический диаметр ВВ, полученного по упрощенной технологии, равен 24-36 мм при содержании в расплаве аммиачной селитры 3-5% сернокислого бария. Плотность порошкообразного ВВ составляет 0,85-0,87 мм.

Был также проведен эксперимент для сравнения взрывчатых свойств прототипа с предлагаемым взрывчатым веществом (табл.2). В эксперименте использовались взрывчатые составы следующих рецептур, масс.%:

1) Азотнокислый аммоний NH₄NO₃ - 89,5; Смесь алкилированных фенол-производных полиэтиленоксида (ОП-7) - 5,0; Соляр - 5,5. 2) Азотнокислый аммоний NH₄NO₃ - 95;   Сернокислый барий BaSO₄ - 5.  

В таблице приводятся сравнительные испытания игданита, содержащего гранулированную аммиачную селитру дисперсностью 0,28-0,5 мм, в расплав которой введено поверхностно-активное вещество. Игданит испытывался в стеклянных трубках с толщиной стенки 1,5 мм.

Предлагаемое взрывчатое вещество дисперсностью 0,2-0,25 мм содержит 5% сернокислого бария, введенного в плав аммиачной селитры.

Таблица 2 № п/п Наименование ВВ Плотность, г/см³ Критический диаметр, мм Скорость детонации, м/с Бризантность по Гессу, мм Работоспо
собность, см³ Примечание 1 Игданит с 5% ОП-7 0,69…0,75 более 33,8 2420 16…18 240 Опыты по определению критического диаметра и скорости детонации выполнялись в стеклянных трубках, по бризантности - в металлической трубе. 2 Аммиачная селитра с 5% сернокислым барием 0,7…08 24 1200 2…4 180 Скорость детонации и бризантность определялись в бумажных патронах диаметром 36 мм. *⁾ бризантность определялась в металлических кольцах толщиной 3 мм           (10…12)*    

Из Таблицы 1 и 2 следует, что предлагаемое взрывчатое вещество устойчиво детонирует в диаметре 24 мм в бумажной оболочке. Оно имеет меньшую работоспособность, что снижает разрушающее действие взрыва на массив, устраняет избыточное разубоживание руды и действие продуктов детонации ВВ за проектным контуром очистного забоя.

Источники информации

1. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации. Серия 13. Выпуск 2 / Колл. авт. - М.: ФГУП «научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004. - 80 с.

2. В.А.Усачев (ИГД им. Скочинского) Влияние дисперсности и удельной поверхности аммиачной селитры на критический диаметр игданитов // «Взрывное дело» Сб. №65/22, М. - 1968, с.24-30.

3. С.А.Мельников, Б.Н.Кукиб (ИГД им. Скочинского) Определение скорости детонации игданитов, приготовленных на селитре с добавками поверхностно-активных веществ // «Взрывное дело» Сб. №74/31, М. - 1974, с.33-35.

4. Ю.П.Галченко (ИФЗ АН СССР) Полигонные исследования детонационной способности рассредоточенных шпуровых зарядов игданита. // «Взрывное дело» Сб. №74/31, М. - 1974, с.41-44.

Изобретение относится к взрывчатым веществам, предназначенным для отбойки руды при разработке слабых жил, залегающих в неустойчивых вмещающих породах. Основой вещества является аммиачная селитра в количестве 95-97 мас.%, в расплав которой в качестве катализатора введено 3-5 мас.% сернокислого бария дисперсностью 0,15-0,2 мм. Техническим результатом является значительное упрощение технологии получения и удешевление взрывчатого вещества с одновременным снижением его мощности при повышении детонационной способности, что позволяет осуществить широкое промышленное внедрение данного ВВ. 1 табл.

Взрывчатое вещество на основе аммиачной селитры, содержащее катализатор, введенный в плав, отличающееся тем, что в качестве катализатора используют сернокислый барий дисперсностью 0,15-0,2 мм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Азотнокислый аммоний NH₄NO₃ 95-97 Сернокислый барий BaSO₄ 5-3