Состав простейшего ВВ и способ его реализующий Российский патент 2018 года по МПК C06B31/30 

Описание патента на изобретение RU2663037C2

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для повышения эффективности взрывания горных пород в физико-технической и физико-химической геотехнологии. Состав предназначен для производства на стационарных пунктах изготовления гранулированных промышленных ВВ и в смесительно-зарядных машинах.

Известен взрывчатый состав (смесевое ракетное твердое топливо), состоящий из окислителя (перхлората аммония), связующего-горючего (полиуретанов или углеводородных каучуков), теплопроводных добавок (алюминий) [Введение в технологию энергонасыщенных материалов. 2-е изд. (Д.И. Дементьева, И.С. Кононов) - 2009 год].

Недостатком данных составов является высокая токсичность продуктов взрыва, оказывающая вредное воздействие на окружающую среду.

Известен состав взрывчатого вещества, включающий гранулированную аммиачную селитру, дизельное топливо, угольный порошок, в качестве угольного порошка он содержит бурый уголь и дополнительно сульфат аммония [Патент РФ №2005705 М.Кл. С06В 31/28 от 27.12.1991 г. (прототип)].

Недостатками данного состава является сложность и трудоемкость процесса его изготовления, т.к. требуется проведение многочисленных технологических операций, например, таких как пропитывание дизельным топливом гранулированной аммиачной селитры, опудривание порошком угля, сульфата аммония, и т.п. при этом при использовании в его составе гладкой гранулированной селитры технологические операции пропитывания и опудривания служащие повышению физической стабильности состава не возможны. Содержащаяся в сульфате аммония сера при взрыве образует окислы, способные к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Кроме того, известный состав не имеет перспективы использования при изготовлении смесительно-зарядными машинами.

Технической задачей изобретения является обеспечение полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ, повышение физической стабильности и детонационной способности простейшего ВВ.

Указанная цель достигается за счет количественного соотношения между жидкой и твердой фазами горючего на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, а стабильность простейших ВВ - свойствами используемых компонентов: гранулированной аммиачной селитры (удельной поверхностью, формой и размером гранул, наличием и размером пор и каверн в гранулах, шероховатостью поверхности), жидкого горючего (вязкостными характеристики нефтепродуктов), твердого горючего (физико-химическими и адгезионными свойствами порошков, дисперсностью состава, формой и размерами частиц). Кроме того, на детонационную способность смесевых систем оказывает влияние химический состав, физико-технические, термические свойства, структура и строение гранул АС.

Количество удерживаемого жидкого горючего возрастает с увеличением удельной поверхности гранул АС. Строение и структура гранул являются существенным характеристиками, определяющими возможность изготовления физически стабильных смесевых простейших ВВ.

Кроме того, используемую для повышения адгезионной способности твердой фазы горючего предварительно измельченную аммиачную селитру заменяют на нитраты металлов щелочной группы.

Изготовление простейшего ВВ и способ реализуется следующим образом.

В состав простейшего ВВ, включают окислитель в виде порошкообразных материалов например: предварительно измельченной аммиачной селитры, а также гранулированной аммиачной селитры и горючее в виде жидкой и твердой фазы, при этом для обеспечения полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ количественное соотношение между жидкой и твердой фазами горючего определяют на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, при этом физическую стабильность ВВ усиливают за счет повышенной адгезионной способности твердой фазы горючего, обеспечиваемой при использовании порошков фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6, а также порошкообразных материалов, обладающих химическим сродством с окислителем, при отношении 0,015-0,030 от массы гранулированной ГАС в составе ВВ.

Количество горючего, состоящего из жидкой и твердой фазы, рассчитывают с обеспечением нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, а усиление адгезионной способности гранулированной аммиачной селитры к топливу обеспечивают за счет порошков твердого горючего, имеющих фракционный состав -0,5+0,063 мм, коэффициент анизодиаметричности формы частиц 1-6 и предварительно измельченной аммиачной селитрой, количество которой составляет 0,015-0,030 от массы гранулированной аммиачной селитры (ГАС).

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру - 1, затем подают твердое горючее, представленное либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и производят их смешение, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра и в полученную смесь заливают жидкое горючее ЖГ (дизельное топливо, соляровое масло и т.п.).

На стабильность простейших ВВ оказывают влияние физико-химические свойства используемых компонентов: аммиачной селитры (удельная поверхность, форма и размеры гранул, наличие и размер пор и каверн в гранулах, шероховатость поверхности), жидких нефтепродуктов (вязкостные характеристики нефтепродуктов), твердого горючего (физико-химические и адгезионные свойства порошков, дисперсность состава, форма и размеры частиц). На детонационную способность смесевых систем оказывает влияние химический состав, физико-технические, термические свойства, структура и строение гранул ГАС.

Количество удерживаемого дизельного топлива возрастает с увеличением удельной поверхности гранул ГАС. Строение и структура гранул являются существенным характеристиками, определяющими возможность изготовления физически стабильных смесевых простейших ВВ. Исследование твердой фазы горючего - дисперсного состава резиновой крошки ТУ 2511-001-33068450-2014, коксовой мелочи (АО «Разрез Березовский»), угля (Тугнуйский разрез), проведенное с использованием вибросит FRITSCH SPARTAN, показало следующие параметры распределения по фракциям (см. таблицу).

Исследованиями формы частиц твердого топлива показано, что частицы резиновой крошки фракции -0,063 мм имеют форму прямоугольника с размерами от 30-40×70-100 мкм, квадрата с размерами от 60×60 до 80×80 мкм, трапеции с размерами от 50×60 до 70×80 мкм. Встречаются отдельные частицы округлой формы с диаметром 50-70 мкм. Частицы неправильной формы размером от 30×50 до 60×100 мкм. Коэффициент анизодиаметричности формы (dmax/dmin) частиц резиновой крошки фракции -0, 063 мм составляет 1-2,5.

Частицы мелочи коксовой, например, фракции -0,063 мм приближаются к форме прямоугольника с размерами от 7,8×15,68 до 29,68×60,42 мкм, трапеции с размерами от 10,53×14,28 до 31,47×49,14 мкм, ромба с размерами от 13,08×16,76 до 33,88×49,31 мкм. Коэффициент анизодиаметричности формы частиц коксовой мелочи фракции -0,063 мм составляет 1,4-3,5.

Частицы угольной пыли фракции -0,063 характеризуются следующими геометрическими параметрами частиц: квадрата с размерами от 4,7×4,7 до 10,0×10,0 мм; прямоугольника с размерами от 3,1×6,3 до 8,4×29,4 мм; трапеции с размерами от 2,0×3,67 до 10,4×20,9 мм; равнобедренного треугольника с размерами от 1,8×3,3 до 13,5×19,7 мм. Коэффициент анизодиаметричности формы частиц угольной пыли крошки фракции -0,063 мм составляет от 1-6.

На распределение порошков твердого топлива влияют свойства поверхности гранул ГАС (в том числе макропористость гранул), форма и шероховатость поверхности порошкового материала. Распределение частиц твердого горючего (коксовой мелочи и угольного порошка) по поверхности гранул АС показывают, что при изменении концентрации порошков от 1,5 до 2,5% на поверхности гранул ГАС 0,5-0,66% удерживается коксовой мелочи, 0,62-0,98% угольного порошка, что свидетельствует об их разной адгезионной способности.

Исследования порошковых материалов (коксовой мелочи и угольного порошка) выявили влияние формы материала на способность к адгезии гранул ГАС. Наилучшей адгезией обладают частицы с коэффициентом анизодиаметричности формы равным 1-6.

Для определения количественных соотношений между жидкой и твердой фазами горючего в простейшем ВВ, состоящим из аммиачной селитры, жидкого горючего (ЖГ) и порошка кокса или угля, используют следующее допущение: имеется 100 (г) NH4NO3, х (г) ЖГ и у (г) кокса или угля. Кислородный баланс - КБ (NH4NO3)=0.2; КБ (ЖГ)=-3,47; КБ (кокса или угля)=-2,667. При соотношении кислородного баланса КБ кокса или угля и КБ жидкого горючего, равном 2,667/3,47, паритетным соотношением (паритетным вкладом, паритетным допущением и т.п.) является 40%/60%. Осуществляют определение соотношений между окислителем и горючим и составляют уравнение:

100⋅0,2+(-3,47)⋅0,4х+(-2,667)⋅0,6у=0

у=1,5х

Проводят преобразования

100⋅0,2+(-3,47)⋅0,4х+(-2,667)⋅0,6 1,5х=0.

Решением системы является

х=5,27 г,

у=7,9 г

и получают массовое соотношение компонентов:

m(NH4NO3)=100 (г)

m(ДТ)=5,27 (г)

m(кокса или угля)=7,9 (г)

Баланс по массе составляет 100+5,27+7,9=113,17 г. В процентах соотношения компонентов простейшего ВВ составят: содержание АС - 88,36%; жидкого горючего - 4,66%, кокса или угля - 6,98%. Технологическое соотношение между жидкой и твердой фазами горючего составляет с учетом округления 4,5% и 7% соответственно.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру ГАС, затем подают твердое горючее, представленное резиновой крошкой и производят их перемешивание, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра и в полученную смесь заливают жидкое горючее ЖГ.

Для определения количественных соотношений между жидкой и твердой фазами горючего в простейшем ВВ, состоящим из аммиачной селитры, жидкого горючего (ЖГ) и резиновой крошкой (РК) используют следующее допущение. Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее (ТГ), представленное резиновой крошкой и производят их перемешивание, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра, в полученную смесь заливают жидкое горючее (ЖГ) и рассчитывают трехкомпонентную взрывчатую смесь, состоящую из гранулированной аммиачной селитры, жидкого горючего (ЖГ) и твердого горючего (резиновой крошки) с нулевым кислородным балансом. Например: имеют 100 (г) NH4NO3, х (г) ЖГ и у (г) резиновой крошки. КБ (NH4NO3)=0.2; КБ (ЖГ)=-3,47; КБ (резиновой крошки)=-3,259.

При соотношении КБ горючего (ДТ и резиновой крошки), равном 3,47/3,259, паритетным соотношением ЖГ и порошка мономера каучука бутадиенового является порядок 50%/50%. Осуществляют определение соотношений между окислителем и горючим, для этого составим уравнение:

100⋅0,2+(-3,47)⋅0,5х+(-3,259)⋅0,5у=0

х=у

Решением системы является

тогда получим массовое соотношение компонентов:

m(NH4NO3)=100 (г)

m(ДТ)=2,438 (г)

m(резиновой крошки)=2,438 (г)

Баланс по массе составляет 100+2,348+2,348=104,696 г. В процентах соотношения компонентов простейшего ВВ составят: содержание АС - 95,5%; ЖГ - 2,25%, резиновой крошки - 2,25%. Технологическое соотношение между жидкой (ЖГ) и твердой (резиновой крошкой) фазами горючего составляет с учетом округления 2,25% и 2,25% соответственно.

Варианты:

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой, после этого производят смешение с гранулированной селитрой, а затем подают предварительно измельченную аммиачную селитру.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, а затем подают предварительно измельченную аммиачную селитра, после этого отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и полученную смесь подают в смеситель.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель подают предварительно измельченную аммиачную селитру, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и подают в смеситель.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель подают предварительно измельченную аммиачную селитра, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и подают в смеситель затем засыпают гранулированную аммиачную селитру.

Для изготовления простейшего ВВ отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и полученную смесь подают в смеситель, затем в смеситель подают предварительно измельченную аммиачную селитра, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру.

Кроме того, использование для повышения адгезионной способности твердой фазы горючего предварительно измельченную аммиачную селитру заменяют на нитраты металлов щелочной группы т.е. заменяют на другие виды селитры: калиевую, натриевую.

Похожие патенты RU2663037C2

название год авторы номер документа
Гранулированное промышленное взрывчатое вещество для заряжания скважин, способ изготовления этого взрывчатого вещества и способ изготовления топливного компонента для этого взрывчатого вещества 2019
  • Брагин Павел Александрович
  • Маслов Илья Юрьевич
RU2708858C1
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
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ АММИАЧНО-СЕЛИТРЕННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ 1996
  • Ерофеев Иван Евгеньевич
  • Белов В.И.(Ru)
  • Андрусенко Анатолий Александрович
  • Горковенко В.П.(Ru)
  • Кульбаев Р.Г.(Ru)
  • Хохленко Василий Александрович
RU2120927C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АММИАЧНО-СЕЛИТРЕННЫХ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ (ГРАНУЛИТА ЭТ) 1996
  • Трубецкой Климент Николаевич[Ru]
  • Милетенко Игорь Васильевич[Ru]
  • Викторов Сергей Дмитриевич[Ru]
  • Раузин Владимир Густавович[Kz]
  • Тамбиев Геннадий Иссаевич[Kz]
  • Фадеев Вячеслав Юрьевич[Kz]
  • Аграфенин Виктор Николаевич[Kz]
  • Старшинов Александр Васильевич[Ru]
RU2111197C1
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
СОСТАВЫ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2014
  • Ефремовцев Никита Николаевич
  • Квитко Сергей Иванович
RU2595709C2
СОСТАВ ГРАНУЛИРОВАННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2008
  • Панчишин Виктор Ярославович
  • Варнаков Юрий Владимирович
  • Агапитова Елена Михайловна
  • Образцов Сергей Александрович
  • Образцова Елена Филимоновна
  • Левкоев Сергей Борисович
RU2421436C2
ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ 2002
  • Кантор В.Х.
  • Потапов А.Г.
  • Фалько В.В.
  • Текунова Р.А.
  • Лапшин В.Н.
RU2209197C1
Взрывчатый состав и способ его изготовления 2021
  • Ольшанский Евгений Николаевич
  • Тамбиев Петр Геннадьевич
  • Гаврилко Роман Валерьевич
  • Макешин Андрей Андреевич
  • Бейсебаев Нуркен Ержанулы
  • Тамбиев Сергей Геннадьевич
RU2773247C1
СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА 1997
  • Чикунов В.И.
  • Щапов Ю.С.
  • Мамонов П.И.
  • Долбилин И.И.
RU2128156C1

Реферат патента 2018 года Состав простейшего ВВ и способ его реализующий

Изобретение относится к взрывным работам, а именно простейшим взрывчатым веществам (ВВ). Состав включает окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы. Соотношение жидкой и твердой фаз горючего определяется на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ. В качестве порошкового материала содержит измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы, в качестве жидкой фазы горючего используют нефтепродукты, а в качестве твердой фазы - угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6. Получают состав путем смешения компонентов. Состав предназначен для производства на стационарных пунктах изготовления гранулированных промышленных ВВ и в смесительно-зарядных машинах. Изобретение направлено на обеспечение полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ и повышение физической стабильности и детонационной способности ВВ. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 663 037 C2

1. Состав простейшего взрывчатого вещества (ВВ), включающий окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы, отличающийся тем, что количественное соотношение между жидкой и твердой фазами горючего определяется на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, в качестве жидкой фазы горючего содержит нефтепродукты, в качестве твердой фазы содержит угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку, при этом используют порошки твердой фазы горючего фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6, в качестве порошкообразных материалов содержит предварительно измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы, в количестве 0,015-0,030 от массы гранулированной аммиачной селитры в составе ВВ.

2. Способ изготовления простейшего взрывчатого вещества, включающий смешивание окислителя в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкообразного материала с горючим в виде жидкой и твердой фазы, отличающийся тем, что количественное соотношение между жидкой и твердой фазами горючего определяют на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, в качестве жидкой фазы горючего используют нефтепродукты, в качестве твердой фазы используют угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку, при этом используют порошки твердой фазы горючего фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6, в качестве порошкообразных материалов содержит предварительно измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы в количестве 0,015-0,030 от массы гранулированной аммиачной селитры в составе ВВ.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее и производят их смешение, после чего подают порошковый материал и в полученную смесь заливают жидкое горючее.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее, представляющее собой резиновую крошку, и производят их смешение, после чего подают порошковый материал и в полученную смесь заливают жидкое горючее.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, полученную смесь смешивают с гранулированной аммиачной селитрой, после чего подают порошковый материал.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, а затем подают порошковый материал, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и полученную смесь подают в смеситель.

7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель подают порошковый материал, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и полученную смесь подают в смеситель.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель подают порошковый материал, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и подают в смеситель, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру.

9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и полученную смесь подают в смеситель, затем в смеситель подают порошковый материал, после чего засыпают гранулированную аммиачную селитру.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2663037C2

ВЗРЫВЧАТАЯ СМЕСЬ 2003
  • Кантор В.Х.
  • Потапов А.Г.
  • Фалько В.В.
  • Текунова Р.А.
  • Гаврилов Н.И.
  • Лапшин В.Н.
RU2230724C1
ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ 2002
  • Кантор В.Х.
  • Потапов А.Г.
  • Фалько В.В.
  • Текунова Р.А.
  • Лапшин В.Н.
RU2209197C1
СОСТАВ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА 2004
  • Доманов Виктор Петрович
  • Тимошин Игорь Владимирович
  • Зыков Андрей Васильевич
RU2333191C2
Газоанализатор 1945
  • Якимов Л.К.
SU68610A1
UA 77394 U, 11.02.2013
US 5505800 A, 09.04.1996
GB 970975 A, 23.09.1964
Способ получения производных 5(6)-бензимидазола или их солей 1981
  • Чаба Генци
  • Деже Корбонитш
  • Эндре Палоши
  • Пал Кишш
  • Гергели Хейа
  • Юдит Кун
  • Мариа Сомор
  • Ида Свобода
  • Эде Марваньош
  • Карой Хорват
  • Вера Ковач
  • Ливиа Надь
SU1156596A3

RU 2 663 037 C2

Авторы

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

Даты

2018-08-01Публикация

2016-12-23Подача