КОМПОЗИЦИИ УДОБРЕНИЙ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2020 года по МПК A62D3/30 C05C1/02 C05G3/00 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

[0001] Настоящая заявка на патент является не-временной и испрашивает приоритет заявки на патент США № 61/903293, поданной 12 ноября 2013 года, и заявки на патент США № 61/909625, поданной 27 ноября 2013 года, обе они включаются в настоящий документ посредством ссылок во всей своей полноте.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] В целом, настоящее изобретение относится к композициям удобрений и к способам их получения и использования. Более конкретно, настоящее изобретение относится к взрывоподавляющим и/или взрывобезопасным композициям аммиачно-нитратных удобрений, а также к способам их получения и использования.

Уровень техники

[0003] Аммиачно-нитратное (AN) удобрение, объединенное с энергетическим маслом (ANFO) или другими горючие вещества представляет собой распространенное взрывчатое вещество, используемое по всему миру. К сожалению, из-за доступности нитрата аммония и топлив (таких как энергетическое масло, мелкий сахар или порошкообразный алюминий), злоумышленники (например, террористы) способны получать эти материалы и использовать их во взрывчатых веществах (то есть, в бомбах и самодельных взрывчатых устройствах).

Сущность изобретения

[0004] Различные варианты осуществления настоящего изобретения предлагают материалы стабилизаторов для аммиачно-нитратного удобрения, которые уменьшают, предотвращают и/или устраняют неразрешенное использование нитрата аммония для конструирования взрывчатых веществ типа ANFO. В широком смысле, настоящее изобретение направлено на: композиции удобрений и способы их получения, в которых, благодаря этой композиции, удобрение обеспечивает взрывоподавление (например, измеряемое с помощью удельного импульса) и/или десенсибилизацию (например, измеряемую с помощью свободного критического диаметра и/или инициирующего количества, необходимого для инициирования детонации) по сравнению с существующим аммиачно-нитратным удобрением (удобрениями).

[0005] В одном из аспектов, предлагается композиция удобрения, содержащая: материал нитрата аммония и эффективное количество материала стабилизатора для получения в результате удельного импульса не больше чем 13,5 кПа⋅мсек/кг, при измерении в соответствии с исследованием распространения ударной волны; где материал стабилизатора содержит побочный продукт получения металла (например, алюминия), где материал стабилизатора составляет, по меньшей мере, 5% масс от композиции удобрения в целом.

[0006] В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора содержит побочный продукт получения алюминия.

[0007] В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора содержит добавку.

[0008] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит удобрение с контролируемым высвобождением, где меньше чем 20% масс содержания азота в удобрении высвобождается в течение периода 24 часа. В некоторых вариантах осуществления, удобрение включает удобрение с контролируемым высвобождением, в котором не меньше чем 50% масс содержания азота в удобрении высвобождается в течение периода семь дней. В некоторых вариантах осуществления, удобрение включает удобрение с контролируемым высвобождением, в котором не меньше чем 80% масс содержания азота в удобрении высвобождается в течение периода 30 дней.

[0009] В другом аспекте, предлагается композиция удобрения, содержащая: материал нитрата аммония и эффективное количество материала стабилизатора для получения в результате удельного импульса не больше чем 13,5 кПа⋅мсек/кг, при измерении в соответствии с исследованием распространения ударной волны; где материал стабилизатора выбирается из группы, состоящей из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и их сочетаний; где материал стабилизатора составляет, по меньшей мере, 5% масс от композиции удобрения в целом.

[00010] Еще в одном аспекте, предлагается композиция удобрения, содержащая: материал нитрата аммония и эффективное количество материала стабилизатора, содержащего материал слоистого двойного гидроксида (LDH), для получения в результате удельного импульса не больше чем 12 кПа⋅мсек/кг, при исследовании в соответствии с исследованием распространения ударной волны; где LDH материал составляет, по меньшей мере, 10% масс от композиции удобрения в целом.

[00011] В другом аспекте, предлагается композиция удобрения, содержащая: материал нитрата аммония и эффективное количество материала стабилизатора, содержащего: композицию слоистого двойного гидроксида (например, HTC) и бокситовый шлам; для получения в результате удельного импульса не больше чем 3 кПа⋅мсек/кг, при исследовании в соответствии с исследованием распространения ударной волны; где сочетание LDH и BR составляет не больше чем 25% масс композиции удобрения.

[00012] В другом аспекте, предлагается композиция удобрения, содержащая: материал нитрата аммония и эффективное количество материала стабилизатора, содержащего апатит, для получения в результате удельного импульса не больше чем 6 кПа⋅мсек/кг, при исследовании в соответствии с исследованием распространения ударной волны, где апатит составляет не больше чем 25% масс композиции удобрения.

[00013] В некоторых вариантах осуществления, одна или несколько композиций удобрений по настоящему изобретению обеспечивают регулирование pH почвы.

[00014] В некоторых вариантах осуществления, композиции удобрений по настоящему изобретению обеспечивают медленное высвобождение соединений удобрений (по сравнению с AN удобрением).

[00015] Как используется в настоящем документе, ʺвзрывчатое вещество AN-типаʺ означает: взрывчатые вещества на основе горючих веществ на основе нитрата аммония, где горючие вещества включают энергетическое масло (взрывчатые вещества ANFO-типа) или другие горючие вещества подобные мелкому сахару или порошку алюминия.

[00016] Как используется в настоящем документе ʺудобрениеʺ означает: вещество, используемое для того, чтобы сделать почву более плодородной. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, удобрение содержит нитрат аммония. В других вариантах осуществления, удобрение представляет собой аммиачно-нитратное удобрение, которое содержит, по меньшей мере, один материал стабилизатора, где материал стабилизатора присутствует в указанном количестве, с тем, чтобы получаемый в результате удельный импульс удобрения был не больше чем заданный порог при измерении в соответствии с исследованием распространения ударной волны.

[00017] Как используется в настоящем документе, ʺформаʺ означает: форму или структуру чего-либо (в отличие от композиции его материала). В качестве нескольких неограничивающих примеров, форма удобрения включает: пеллеты, крупные зерна, гранулы, порошок и их сочетания.

[00018] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения по настоящему изобретению находится в одной форме (то есть, это пеллеты, крупные зерна, гранулы, диски или порошок). В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения по настоящему изобретению находится во множестве форм (то есть, представляет собой смесь двух или более форм, включая пеллеты, крупные зерна, гранулы, диски или порошок).

[00019] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит частицы размеров: номер сита 4, номер сита 6, номер сита 8, номер сита 10, номер сита 12, номер сита 14, номер сита 16, номер сита 18 или номер сита 20.

[00020] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит частицы размеров: номер сита 20, номер сита 30, номер сита 40, номер сита 50, номер сита 60, номер сита 70, номер сита 80, номер сита 90 или номер сита 100.

[00021] Как используется в настоящем документе, ʺкрупное зерноʺ означает: пеллету, сформированную посредством генерирования капель с предоставлением возможности каплям для отверждения. В некоторых вариантах осуществления, материал (материалы) стабилизатора добавляют в нитрат аммония перед приллированием. В некоторых вариантах осуществления, материал (материалы) стабилизатора добавляют к нитрату аммония после приллирования (то есть посредством совместного приллирования или нанесения покрытия после приллирования продукта AN).

[00022] В некоторых вариантах осуществления, номер сита продукта крупных зерен находится в пределах между 4 и 20 меш (то есть, 4700 микрон - 830 микрон).

[00023] Как используется в настоящем документе, ʺпеллетаʺ означает округленное тело (например, сферическое, цилиндрическое). В некоторых вариантах осуществления, нитрат аммония и материал (материалы) стабилизатора измельчают (например, мелят), смешивают, а затем пеллетизируют весте с формированием пеллеты, содержащей в себе как AN, так и материал (материалы) стабилизатора при желаемых процентах массовых. В некоторых вариантах осуществления, номер сита продукта пеллет находится в пределах между 4 и 20 меш.

[00024] Как используется в настоящем документе, ʺпорошокʺ означает: вещество в мелкодисперсном состоянии. В некоторых вариантах осуществления, нитрат аммония и материал (материалы) стабилизатора измельчают (либо независимо, либо в сочетании) с получением продукта порошка, имеющего конкретный средний размер частиц. В некоторых вариантах осуществления, номер сита продукта порошка больше чем 20 меш.

[00025] Как используется в настоящем документе, ʺгранулаʺ означает: малую частицу. В некоторых вариантах осуществления, нитрат аммония измельчают (то есть, уменьшают в размерах от приллированной или пеллетированной формы) в виде меньших кусков (которые представляют собой форму материала из частиц в противоположность порошку). В некоторых вариантах осуществления, нитрат аммония объединяется с материалом (материалами) стабилизатора в течение процесса получения нитрата аммония с формированием в этом процессе композиции, содержащей в себе как нитрат аммония, так и материал (материалы) стабилизатора. В некоторых вариантах осуществления, номер сита продукта гранул находится в пределах между 4 и 20 меш.

[00026] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит гомогенную смесь.

[00027] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит гетерогенную смесь.

[00028] В некоторых вариантах осуществления, композиции удобрений содержа: материалы без покрытия, материалы с покрытием и/или материалы с множеством покрытий (то есть, с несколькими покрытиями).

[00029] Как правило, добавление материала стабилизатора в соответствии с настоящим изобретением вызывает взрывоподавление и/или десенсибилизацию полученной в результате композиции удобрения.

[00030] Как используется в настоящем документе, ʺвзрывоподавлениеʺ означает: уменьшение тенденции материалов к взрыву (как измеряется с помощью удельного импульса).

[00031] Как используется в настоящем документе, ʺисследование взрывоподавленияʺ означает исследование для измерения количества и/или качества взрывоподавления исследуемого материала стабилизатора, присутствующего в композиции удобрения, для данного номера сита (например, 20, 40 или 60 меш). В некоторых вариантах осуществления, исследование взрывоподавления означает оценку исследуемого изделия, установленного поверх листа для оценки запреградного действия взрывчатого вещества, где исследуемое изделие заключает в себе композицию удобрения (которая содержит материал стабилизатора) и детонатор (воспламенитель детонатора C4) расположенный вблизи верхнего края исследуемого изделия. В некоторых вариантах осуществления, сенсоры избыточного давления, расположенные на заданном расстоянии от исследуемого изделия, используются для количественного определения удельного импульса взрыва. В некоторых вариантах осуществления, лист для оценки запреградного действия взрывчатого вещества используется для получения качественных данных от взрыва (перфорация означает, что произошла детонация композиции удобрения, отсутствие перфорации означает, что детонации композиции удобрения не произошло). В некоторых вариантах осуществления, переменные подобные диаметру исследуемого изделия, инициирующему количеству и количеству энергетического масла используются для получения измерений десенсибилизации (то есть, для увеличения диаметра исследуемого изделия, чтобы учесть увеличение свободного критического диаметра, увеличение инициирующего количества, необходимого для детонации композиции удобрения, увеличение доли энергетического масла в композиции удобрения и/или их сочетания).

[00032] Как используется в настоящем документе ʺимпульс давленияʺ относится к величине давления, измеренной во время детонации взрывчатого вещества (например, измеренной в Па*мсек). В некоторых вариантах осуществления, давления импульса (иногда его называют давлением детонации) измеряется с помощью сенсоров избыточного давления.

[00033] Как используется в настоящем документе, ʺудельный импульсʺ означает: величину силы, которую обеспечивает материал в единицу времени по отношению к используемому количеству взрывчатого вещества (например, измеренную в единицах, кПа⋅мсек/кг). Например, чем выше импульс, тем сильнее взрыв/детонация взрывчатого вещества (например, удобрения, как измерено на расстоянии 7 м).

[00034] В некоторых вариантах осуществления, удельный импульс используется в качестве переменной для выражения характеристики взрывоподавления (то есть, уменьшения, предотвращения или устранения тенденции материала к детонации/взрыву) для материалов стабилизаторов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[00035] В некоторых вариантах осуществления, удельный импульс композиции удобрения в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения меньше чем удельный импульс аммиачно-нитратного удобрения (например, когда коммерчески доступное удобрение имеет содержание нитрата аммония примерно 98-100% AN).

[00036] Удельный импульс вычисляется с помощью следующей формулы:

Удельный импульс=((Impulse_Total-Impulse_Booster)/(1-Conc.))/Charge mass

где Impulse_Total представляет собой среднее измерение сенсоров давления (сенсоров избыточного давления), которое корректируется по отношению к: (a) воспламенителю детонатора (то есть, Impulse_Booster), (b) массе заряда (измеренному значению, Charge mass) и (c) % разбавления (измеренному значению, Conc.).

[00037] В некоторых вариантах осуществления (например, по отношению к испытаниям взрывом, осуществленным в разделах Примеры), когда приготавливают компоненты для взрыва, имеется некоторый уровень разброса в значениях удельного импульса, полученных для ʺодинаковыхʺ материалов. Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, неограничивающие примеры возможных источников ошибки или разброса включают: разброс в набивке материалов, окружающей среде исследований, времени дня для взрыва, перемешивания материала, влажности, облачного покрова, формирования самого удобрения и их сочетаний.

[00038] Например, если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, разброс в набивке материалов, как предполагается, потенциально дает в результате различные количества пустот в различных образцах одного и того же материала, который может давать в результате различные значения удельного импульса для одинаковых материалов (например, дающих в результате экспериментальную ошибку и/или выбросы).

[00039] В некоторых вариантах осуществления, удельный импульс композиции по настоящему изобретению составляет: меньше чем 13,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 13 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 12,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 12 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 11,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 11 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 10,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 10 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 9,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 9 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 8,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 8 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 7,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 7 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 6,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 6 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 5,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 4,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 4 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 3,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 3 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 2,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 2 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 1,5 кПа⋅мсек/кг или меньше чем 1 кПа⋅мсек/кг.

[00040] В некоторых вариантах осуществления, удельный импульс композиции по настоящему изобретению составляет: меньше чем 1 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,8 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,6 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,5 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,4 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,2 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,1 кПа⋅мсек/кг; меньше чем 0,05 кПа⋅мсек/кг или меньше чем 0,01 кПа⋅мсек/кг.

[00041] В некоторых вариантах осуществления, удельный импульс композиции по настоящему изобретению составляет: не больше чем 13,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 13 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 12,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 12 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 11,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 11 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 10,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 10 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 9,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 9 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 8,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 8 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 7,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 7 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 6,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 6 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 5,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 4,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 4 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 3,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 3 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 2,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 2 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 1,5 кПа⋅мсек/кг или не больше чем 1 кПа⋅мсек/кг.

[00042] В некоторых вариантах осуществления, удельный импульс композиции по настоящему изобретению составляет: не больше чем 1 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,8 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,6 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,5 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,4 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,2 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,1 кПа⋅мсек/кг; не больше чем 0,05 кПа⋅мсек/кг или не больше чем 0,01 кПа⋅мсек/кг.

[00043] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения в соответствии с настоящим изобретением имеет уменьшение удельного импульса: по меньшей мере, 10% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 15% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 20% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 25% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 30% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 35% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 40% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 45% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 50% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 55% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 60% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 65% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 70% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 75% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 80% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 85% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 90% уменьшение удельного импульса или, по меньшей мере, 95% уменьшение удельного импульса, по сравнению с удельным импульсом коммерчески доступной композиции аммиачно-нитратного удобрения.

[00044] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения в соответствии с настоящим изобретением имеет уменьшение удельного импульса: по меньшей мере, 90% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 92% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 95% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 97% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 98% уменьшение удельного импульса; по меньшей мере, 99% уменьшение удельного импульса или, по меньшей мере, 99,3% уменьшение удельного импульса, по сравнению с удельным импульсом коммерчески доступной композиции аммиачно-нитратного удобрения.

[00045] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения в соответствии с настоящим изобретением имеет: не больше чем 10% уменьшение удельного импульса; не больше чем 15% уменьшение удельного импульса; не больше чем 20% уменьшение удельного импульса; не больше чем 25% уменьшение удельного импульса; не больше чем 30% уменьшение удельного импульса; не больше чем 35% уменьшение удельного импульса; не больше чем 40% уменьшение удельного импульса; не больше чем 45% уменьшение удельного импульса; не больше чем 50% уменьшение удельного импульса; не больше чем 55% уменьшение удельного импульса; не больше чем 60% уменьшение удельного импульса; не больше чем 65% уменьшение удельного импульса; не больше чем 70% уменьшение удельного импульса; не больше чем 75% уменьшение удельного импульса; не больше чем 80% уменьшение удельного импульса; не больше чем 85% уменьшение удельного импульса; не больше чем 90% уменьшение удельного импульса; не больше чем 95% уменьшение удельного импульса по сравнению с коммерчески доступной композицией аммиачно-нитратного удобрения.

[00046] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения в соответствии с настоящим изобретением имеет уменьшение удельного импульса: не больше чем 90% уменьшение удельного импульса; не больше чем 92% уменьшение удельного импульса; не больше чем 95% уменьшение удельного импульса; не больше чем 97% уменьшение удельного импульса; не больше чем 98% уменьшение удельного импульса; не больше чем 99% уменьшение удельного импульса; не больше чем 99,3% уменьшение удельного импульса по сравнению с удельным импульсом коммерчески доступного аммиачно-нитратного удобрения.

[00047] Как используется в настоящем документе, ʺдесенсибилизацияʺ означает: уменьшение критической энергии детонации материала. В качестве неограничивающего примера, десенсибилизация дает в результате уменьшенную способность или неспособность к взрыву для материала, для данного донорного заряда (то есть, воспламенителя детонатора), или когда на него воздействуют с помощью его фрагмента. В некоторых вариантах осуществления, десенсибилизация характеризуется свободным критическим диаметром композиции удобрения. В некоторых вариантах осуществления, десенсибилизация количественно определяется инициирующим количеством, необходимым, чтобы вызвать взрыв (то есть взрыв или явление отличное от взрыва при большой величине размера воспламенителя детонатора).

[00048] Как используется в настоящем документе, ʺсвободный критический диаметрʺ означает минимальный диаметр, который должен иметь взрывчатый материал при данном объеме, чтобы поддерживать фронт детонации (то есть взрываться). В некоторых вариантах осуществления, свободный критический диаметр представляет собой переменную, которую используют для измерения того, имеет ли конкретный материал стабилизатора или сочетание материалов стабилизаторов возможность десенсибилизации материала ANFO-типа по отношению к детонации/взрыву.

[00049] В некоторых вариантах осуществления, по сравнению с AN удобрениями, композиции удобрений по настоящему изобретению являются ʺдесенсибилизированнымиʺ: по меньшей мере, с коэффициентом два; по меньшей мере, с коэффициентом три; по меньшей мере, с коэффициентом четыре; по меньшей мере, с коэффициентом пять; по меньшей мере, с коэффициентом шесть; по меньшей мере, с коэффициентом семь; по меньшей мере, с коэффициентом восемь; по меньшей мере, с коэффициентом девять или, по меньшей мере, с коэффициентом десять.

[00050] В некоторых вариантах осуществления, по сравнению с AN удобрениями, композиции удобрений по настоящему изобретению являются ʺдесенсибилизированнымиʺ: с коэффициентом не больше чем два; с коэффициентом не больше чем три; с коэффициентом не больше чем четыре; с коэффициентом не больше чем пять; с коэффициентом не больше чем шесть; с коэффициентом не больше чем семь; с коэффициентом не больше чем восемь; с коэффициентом не больше чем девять или с коэффициентом не больше чем десять.

[00051] В качестве неограничивающего примера, в некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения увеличивает свободный критический диаметр (CD) от пяти дюймов (для ANFO) до шести дюймов, семи дюймов или восьми дюймов (12,5 см, 15 см, 17,5 см, 20 см).

[00052] Как используется в настоящем документе, ʺдетонацияʺ означает сверхзвуковой экзотермический фронт, ускоряющийся в среде, который, возможно, переносит фронт ударной волны, распространяющийся из нее (то есть, непосредственно перед ним).

[00053] В некоторых вариантах осуществления, показатели взрывоподавления и/или десенсибилизации измеряются качественно, посредством визуального наблюдения листа для оценки запреградного действия взрывчатого вещества после того как исследуемое изделие подвергается испытанию взрывом. Если лист для оценки запреградного действия взрывчатого вещества (то есть, стальная пластина) перфорируется, это показывает, что произошла детонация (то есть, детонирует как заряд воспламенителя C4, так и исследуемая среда - композиция удобрения с энергетическим маслом). Если лист для оценки запреградного действия взрывчатого вещества не перфорируется (включая изгиб пластины), это показывает, что взрывается только заряд воспламенителя детонатора и этот взрыв не детонирует среду - композицию удобрения в энергетическом масле.

[00054] Как используется в настоящем документе, ʺматериал нитрата аммонияʺ (также взаимозаменяемо упоминаемый как AN) означает: композицию, содержащую нитрат аммония (NH₄NO₃). В некоторых вариантах осуществления, нитрат аммония используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения с высоким содержанием азота, хотя AN удобрение может также использоваться в качестве окислительного агента во взрывчатых веществах (например, включая улучшенные взрывные устройства).

[00055] Как используется в настоящем документе, ʺматериал стабилизатораʺ означает: материал, добавляемый к другому материалу для предотвращения или замедления нежелательного изменения физического состояния. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора присутствует вместе с материалом нитрата аммония для получения композиции удобрения, которая предотвращает или замедляет нежелательное окисление/взрыв композиции. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора содержит добавку.

[00056] Как используется в настоящем документе, ʺдобавкаʺ означает: вещество, добавляемое к другому веществу в определенных количествах для осуществления желаемого изменения одного или нескольких свойств. В соответствии с настоящим изобретением, добавка добавляется к удобрению, содержащему нитрат аммония, для предотвращения, уменьшения или устранения возможности использования композиции в качестве материала (например, окисляющего материала) во взрывчатом веществе и/или взрывном устройстве.

[00057] В некоторых вариантах осуществления, присутствие материала стабилизатора в композиции удобрения (то есть, при конкретном % массовом) предотвращает взрыв композиции (то есть, когда он измеряется в соответствии с исследованием распространения ударной волны). В других вариантах осуществления, присутствие материала стабилизатора в композиции удобрения (то есть, при конкретном % массовом) уменьшает удельный импульс композиции.

[00058] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит: по меньшей мере, 5% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 7% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 10% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 15% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 20% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 25% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 30% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 35% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 40% масс материала стабилизатора; по меньшей мере, 45% масс материала стабилизатора или, по меньшей мере, 50% масс материала стабилизатора.

[00059] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит: не больше чем 5% масс материала стабилизатора; не больше чем 7% масс материала стабилизатора; не больше чем 10% масс материала стабилизатора; не больше чем 15% масс материала стабилизатора; не больше чем 20% масс материала стабилизатора; не больше чем 25% масс материала стабилизатора; не больше чем 30% масс материала стабилизатора; не больше чем 35% масс материала стабилизатора; не больше чем 40% масс материала стабилизатора; не больше чем 45% масс материала стабилизатора или не больше чем 50% масс материала стабилизатора.

[00060] Как используется в настоящем документе, ʺвзрывное устройствоʺ означает: устройство, которое обеспечивает внезапное, громкое и резкое высвобождение энергии, которое случается, когда устройство (или материал в нем) разрушается таким образом, что испускает части, вылетающие наружу. Неограничивающие примеры взрывных устройств включают бомбы и/или самодельные взрывные устройства.

[00061] Как используется в настоящем документе, ʺвоспламенитель детонатораʺ означает: вспомогательное устройство для увеличения силы, мощности, давления или эффективности. В некоторых вариантах осуществления, воспламенитель детонатора относится к части исследования распространения ударной волны, которая инициирует взрыв. В некоторых вариантах осуществления, воспламенитель детонатора в исследовании распространения ударной волны содержит взрывчатое вещество C4.

[00062] Как используется в настоящем документе, ʺдетонацияʺ означает: акт или процесс взрыва, заставляющий что-либо взрываться. В некоторых вариантах осуществления, один или несколько материалов стабилизаторов по настоящему изобретению осуществляет уменьшение или устранение детонации материала нитрата аммония (например, используемого во взрывном устройстве в качестве окисляющего материала).

[00063] Как используется в настоящем документе, ʺподавительʺ означает: агент, который имеет тенденцию к предотвращению, контролю или уменьшению интенсивности конкретного свойства материала. В некоторых вариантах осуществления, воздействия подавителя количественно определяются посредством измерения уменьшения удельного импульса композиции удобрения по сравнению с контролем (коммерчески доступным AN или AN удобрением) или существующими взрывобезопасными удобрениями (например, CAN-27). В некоторых вариантах осуществления, подавитель относится к химическому механизму ингибирования и/или предотвращения взрыва.

[00064] Как используется в настоящем документе, ʺразбавительʺ означает: разбавляющий агент. В некоторых вариантах осуществления, материалы стабилизаторов для нитрата аммония действуют в качестве наполнителя, увеличивая расстояния между частицами нитрата аммония. В некоторых вариантах осуществления, разбавитель относится к механическому механизму ингибирования и/или предотвращения взрыва (то есть, разбавления посредством добавления материала стабилизатора, который действует в качестве материала наполнителя).

[00065] Как используется в настоящем документе, ʺпо существу не активный химическиʺ означает: стабильный по размерам. В некоторых вариантах осуществления, по существу не активный химически означает инертный (не вступающий во взаимодействие). Несколько неограничивающих примеров по существу не активных химически материалов стабилизаторов включают: песок, глину (то есть, встречающиеся в природе и/или синтетические глины), щебень (то есть, скальные породы), и тому подобное.

[00066] Как используется в настоящем документе, ʺпобочный продукт получения металлаʺ означает: соединение или класс материалов, которые получаются с помощью одного или нескольких способов получения нежелезистых металлов (например, алюминия). Несколько неограничивающих способов включают: процесс Байера, плавление, рафинирование, разливку, рециклирование, получение различных продуктов, форм продуктов и их сочетания.

[00067] Несколько неограничивающих примеров материалов стабилизаторов, которые представляют собой продукты получения и/или переработки алюминия, включают: апатит, мелкодисперсные отходы на электрофильтре (ESP), побочные продукты процесса Байера и их сочетания.

[00068] Как используется в настоящем документе, ʺпобочный продукт процесса Байераʺ означает: вещество, полученное во время восстановления боксита с формированием/получения оксида алюминия. Неограничивающие примеры материалов стабилизаторов, которые представляют собой побочные продукты процесса Байера, включают: слоистые двойные гидроксиды, гидроталькит, бокситовый шлам, нейтрализованный бокситовый шлам, даусонит, фукалит, гидроксид алюминия, оксид алюминия качества для плавильной печи (SGA) и их сочетания.

[00069] Как используется в настоящем документе, ʺслоистый двойной гидроксидʺ означает: класс соединений, который характеризуется множеством (например, двумя) положительно заряженными слоями и слабо связанным, часто обмениваемым центральным ионом (ионами) (например, отрицательно заряженными ионами), расположенным в области между слоями (в средней области). В качестве неограничивающего примера, LDH упоминаются в целом с помощью следующей общей химической формулы:

(уравнение 1) [M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^q+(X^n-)_q/n-⋅yH₂O

В качестве нескольких неограничивающих примеров, z=2, M²⁺=Ca, Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, CO₂⁺, Ni²⁺, Cu²⁺ или Zn²⁺ (следовательно, q=x).

[00070] Неограничивающие примеры соединений LDH включают: гидроталькиты, гидрокалюмит, гидромагнезит, таковит, вулит и их сочетания.

[00071] В некоторых вариантах осуществления, ʺнеустранимые незначительные компонентыʺ означает: различные химикалии и минералы, которые присутствуют в материалах стабилизаторов. Несколько неограничивающих примеров включают: железосодержащие соединения (например, Fe₂O₃; FeOOH; Fe₃O₄); кремнийсодержащие соединения (например, SiO₂); титансодержащие соединения (например, TiO₂); натрийсодержащие соединения (например, NaOH; NaNO₃; Na₃PO₄; Na₂HPO₄; Na₂CO₃); кальцийсодержащие соединения (например, CaO; Ca(OH)₂; CaSO₄; CaCO₃; Ca₃(Al(OH)₄)₆; TCA (трикальций алюминат)); магнийсодержащие соединения (например, MgO; Mg(OH)₂; MgCO₃); анионные органические соединения (например, оксалат (оксалат натрия), формиат (формиат аммония), ацетат; алюминиесодержащие соединения (например, Al(OH)₃; AlOOH) и их сочетания.

[00072] В некоторых вариантах осуществления, общий процент массовый неустранимых незначительных компонентов составляет не больше чем 30% масс (то есть, для каждого соединения). В некоторых вариантах осуществления, неустранимый незначительный компонент составляет: не больше чем 30% масс; не больше чем 25% масс; не больше чем 20% масс; не больше чем 15% масс; не больше чем 10% масс; не больше чем 7% масс; не больше чем 5% масс; не больше чем 3% масс; не больше чем 1%; не больше чем 0,5% масс; не больше чем примерно 0,3% масс или не больше чем 0,1% масс.

[00073] В некоторых вариантах осуществления, неустранимый незначительный компонент составляет: не меньше чем 30% масс; не меньше чем 25% масс; не меньше чем 20% масс; не меньше чем 15% масс; не меньше чем 10% масс; не меньше чем 7% масс; не меньше чем 5% масс; не меньше чем 3% масс; не меньше чем 1%; не меньше чем 0,5% масс или не меньше примерно, чем 0,1% масс.

[00074] В некоторых вариантах осуществления, для бокситового шлама, содержание неустранимого незначительного компонента составляют не больше чем 30% масс для каждого компонента.

[00075] В некоторых вариантах осуществления, для боксита, содержание неустранимых незначительных компонентов составляет не больше чем 30% масс для каждого компонента.

[00076] В некоторых вариантах осуществления, для HTC, содержание неустранимых незначительных компонентов составляет не больше чем 20% масс для каждого компонента.

[00077] В некоторых вариантах осуществления, для апатита, содержание неустранимых незначительных компонентов составляет не больше чем 20% масс для каждого компонента.

[00078] В некоторых вариантах осуществления, для оксида алюминия сорта для плавильной печи, содержание неустранимых незначительных компонентов составляет не больше чем примерно 1% масс.

[00079] Как используется в настоящем документе, ʺинтеркалированныйʺ означает: вещество, которое имеет другое вещество или материал, вставленный между существующими элементами или слоями, или среди них. В некоторых вариантах осуществления, LDH интеркалируется, когда его центральная/межслойная область замещается другими анионами или соединениями.

[00080] Неограничивающие примеры интеркалированных LDH (иногда называемых iLDH) включают: гербициды, пестициды, противогрибковые агенты, вспомогательные питательные вещества (например, соединения фосфора, соединения азота, соединения серы, соединения микроэлементов и их сочетания). В некоторых вариантах осуществления, LDH интеркалируется нитратом. В некоторых вариантах осуществления, LDH интеркалируется сульфатом. В некоторых вариантах осуществления, LDH интеркалируется фосфатом.

[00081] В некоторых вариантах осуществления, LDH содержит гидроталькит (HTC). В некоторых вариантах осуществления, LDH содержит гидрокалюмит.

[00082] Как используется в настоящем документе, ʺгидроталькитʺ означает: слоистый двойной гидроксид следующей формулы:

(уравнение 2) Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O)

[00083] Неограничивающие примеры групп материалов в супергруппе гидроталькитов включают: группу гидроталькитов, группу квинтинита, группу фоугерита, группу вудвардита, группу глауцеринит, группу куальстибита, группу гидрокалюмита и неклассифицированные материалы.

[00084] Неограничивающие примеры гидроталькитов включают: пироаурит, стихтит, мейкснерит, айовалит, дрониноит, вудаллит, десорелит, таковит, реевизит, джамборит, квинтинит, чармарит, каресит, закканит, хлормагалюминит, фоугерит, вудвардит, цинковудвардит, хоннесит, клоцеринит, гидровудвардит, каррбоидит, гидрохонессит, маунткейтит, цинкалюминит, вермландит, шигаит, никишерит, мотукореаит, натроглокоцеринит, карчевскит, куальстибит, цинкстильбит, гидроклумит, кузелит, коалингит, бруниателлит, мусковит и их сочетания.

[00085] Неограничивающие примеры интеркалированных гидроталькитов (иногда называемые iHTC) включают: HTC-карбонат, HTC-фосфат, HTC-нитрат и их сочетания.

[00086] Как используется в настоящем документе, ʺапатитʺ означает: фосфатный минерал, имеющий фосфат кальция с некоторым количеством фтора, хлора и других элементов. В некоторых вариантах осуществления, апатит нейтрализуется с помощью группы фосфатных минералов. Один из примеров соединения апатита представляет собой гидроксиапатит.

[00087] Как используется в настоящем документе, ʺбокситовый шламʺ означает: щелочную глину в виде частиц, получаемую в качестве побочного продукта процесса Байера (например, процесса рафинирования бокситной руды с получением оксида алюминия). В некоторых вариантах осуществления, бокситовый шлам (иногда называемый красный шлам) содержит множество металлов, оксидов металл, глину и цеолиты. В некоторых вариантах осуществления, бокситовый шлам в целом не содержит дренируемых жидкостей и нейтрализуется из его исходной формы (то есть, суспензии, имеющей летучие компоненты при pH приблизительно 13).

[00088] В некоторых вариантах осуществления, бокситовый шлам может нейтрализоваться с помощью кислоты или нейтрализоваться с помощью атмосферы (например, с помощью реакции с диоксидом углерода окружающей среды и/или контакта с антропогенным диоксидом углерода).

[00089] В некоторых вариантах осуществления, BR нейтрализуется с помощью гидроксида алюминия, с формированием бокситового шлама (NO₃). В некоторых вариантах осуществления, полученное в результате соединение BR имеет содержание нитрата 5-10% масс.

[00090] В некоторых вариантах осуществления, BR нейтрализуется с помощью фосфорной кислоты, с формированием бокситового шлама (PO₄). В некоторых вариантах осуществления, полученное в результате соединение BR имеет содержание фосфата 5-10% масс.

[00091] Как используется в настоящем документе, ʺнейтрализованный с помощью кислотыʺ означает: материал, который делается химически нейтральным (или близким к нейтральному) посредством добавления кислоты. Неограничивающие кислоты включают: фосфорную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту, органические кислоты, минералы и их сочетания.

[00092] Как используется в настоящем документе, ʺдаусонитʺ означает: соединение натрия алюмината карбоната гидроксида. В некоторых вариантах осуществления, даусонит представляет собой побочный продукт стадии (стадий) рафинирования (например, после добавления гидроксида натрия в процесс Байера).

[00093] Как используется в настоящем документе, ʺфукалитʺ означает: соединение кальция силиката карбоната. В некоторых вариантах осуществления, фукалит представляет собой гидроксидное или фторидное производное соединения кальция силиката карбоната. В некоторых вариантах осуществления, фукалит представляет собой побочный продукт стадии (стадий) рафинирования (например, после добавления гидроксида натрия в процесс Байера).

[00094] В некоторых вариантах осуществления, даусонит, фукалит, гидроксиапатит и гидроксимагнезит представляют собой компоненты бокситового шлама. В некоторых вариантах осуществления, даусонит, фукалит, гидроксиапатит, и гидроксимагнезит являются компонентами боксита.

[00095] Как используется в настоящем документе, ʺESPʺ означает пыль, которая поступает от электрофильтра (то есть, используемого для очистки отработанных потоков промышленных процессов). В некоторых вариантах осуществления, ESP содержит (например, в качестве главного компонента) мелкодисперсные частицы оксида алюминия, которые удаляются из отработанных дымов промышленных процессов.

[00096] Как используется в настоящем документе, ʺбокситʺ означает: руду, из которой извлекают оксид алюминия. В некоторых вариантах осуществления, бокситная руда содержит: оксид алюминия, оксиды железа, силикаты, карбонат кальция, гидроксид натрия, оксид кальция, оксид титана, оксид марганца, оксид магния, фосфаты. В некоторых вариантах осуществления, боксит содержит, по меньшей мере, 30% масс оксида алюминия; по меньшей мере, 40% оксида алюминия; по меньшей мере, 50% оксида алюминия; по меньшей мере, 60% оксида алюминия; по меньшей мере, 70% масс; по меньшей мере, 80% масс; по меньшей мере, 90% масс или больше оксида алюминия.

[00097] В некоторых вариантах осуществления, для нейтрализации бокситового шлама используется фосфогипс.

[00098] Как используется в настоящем документе, ʺгидромагнезитʺ означает: минерал карбоната магния.

[00099] Как используется в настоящем документе, ʺдоломитʺ означает руду, имеющую в себе карбонат магния и карбонат кальция.

[00100] Как используется в настоящем документе ʺкрасный шламʺ означает: смесь трикальция алюмината (TCA) и карбоната кальция, при некотором присутствии оксидов железа, которая представляет собой побочный продукт переработки алюминия.

[00101] В некоторых вариантах осуществления, TCA представляет собой главный компонент (то есть, по меньшей мере, 51% масс) в красном шламе. В некоторых вариантах осуществления, TCA составляет: по меньшей мере, 50% масс: по меньшей мере, 55% масс; по меньшей мере, 60% масс; по меньшей мере, 65% масс; по меньшей мере, 70% масс; по меньшей мере, 75% масс; по меньшей мере, 80% масс; по меньшей мере, 85% масс; по меньшей мере, 90% масс; по меньшей мере, 95% масс или, по меньшей мере, 99% масс (при этом остальная часть представляет собой карбонат кальция и/или оксиды железа).

[00102] В некоторых вариантах осуществления, TCA представляет собой главный компонент (то есть, составляет не больше чем 51% масс). В некоторых вариантах осуществления, TCA составляет: не больше чем 50% масс: не больше чем 55% масс; не больше чем 60% масс; не больше чем 65% масс; не больше чем 70% масс; не больше чем 75% масс; не больше чем. 80% масс; не больше чем 85% масс; не больше чем 90% масс; не больше чем 95% масс или не больше чем 99% масс (при этом остальная часть представляет собой карбонат кальция и/или оксиды железа).

[00103] Как используется в настоящем документе, ʺсвязующее веществоʺ означает: материал, который используется для удерживания веществ вместе. В качестве нескольких неограничивающих примеров, варианты осуществления связующих веществ включают: отходы от бумагоделательных фабрик, сахара, полимеры, крахмалы, воду, гуаровую смолу, глины (например, бентонит), силикаты натрия и их сочетания.

[00104] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR (кислотно нейтрализованный, антропогенно нейтрализованный или нейтрализованный с помощью фосфогипса); LDH (как есть или интеркалированный); HTC (как есть или интеркалированный); апатит; боксит; фосфатные соединения (например, фосфат калия, фосфат кальция, фосфат натрия, диаммоний фосфат), соли органических кислот (например, оксалат, формиат, ацетат), красный шлам, TCA, гидроксид алюминия (также называемый гидратом), SGA, ESP и инертные агенты (например, песок, глину).

[00105] В одном из вариантов осуществления, когда композиция удобрения имеет 10% масс материала стабилизатора и имеются два присутствующих материала стабилизатора (первый и второй), содержание первого и второго материалов стабилизаторов являются следующими: 2% масс первого и 8% масс второго или 5% масс каждого из первого и второго.

[00106] В одном из вариантов осуществления, когда композиция удобрения имеет 15% масс материала стабилизатора и имеются два присутствующих материала стабилизатора (первый и второй), содержание первого и второго материалов стабилизаторов являются следующими: 5% масс первого и 10% масс второго, 7,5% масс каждого из первого и второго.

[00107] В одном из вариантов осуществления, когда композиция удобрения имеет 20% масс материала стабилизатора и имеются два присутствующих материала стабилизатора (первый и второй), содержание первого и второго материалов стабилизаторов являются следующими: 5% масс первого и 15% масс второго, или 10% масс каждого из первого и второго.

[00108] В одном из вариантов осуществления, когда композиция удобрения имеет 25% масс материала стабилизатора и имеются два присутствующих материала стабилизатора (первый и второй), содержание первого и второго материалов стабилизаторов являются следующими: 5% масс первого и 20% масс второго, 10% масс первого и 15% масс второго; по 12,5% масс каждого из первого и второго.

[00109] В одном из вариантов осуществления, когда композиция удобрения имеет 30% масс материала стабилизатора и имеются два присутствующих материала стабилизаторов (первый и второй), содержание первого и второго материалов стабилизаторов являются следующими: 5% масс первого и 25% масс второго, 10% масс первого и 20% масс второго; по 15% масс каждого из первого и второго.

[00110] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH; HTC; апатит; боксит; фосфат соединения; соли органических кислот; красный шлам; TCA; гидроксид алюминия; SGA, ESP и инертные агенты (например, песок, глину).

[00111] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и LDH. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и HTC. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и апатит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и боксит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и фосфатные соединения. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR и инертные агенты (например, песок, глину).

[00112] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH (иной чем HTC) и HTC. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и апатит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и фосфатные соединения. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH и инертные агенты (например, песок, глину).

[00113] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и апатит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и боксит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и фосфатное соединение. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: HTC и инертные агенты (например, песок, глину).

[00114] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и боксит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и фосфатные соединения. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит и инертные агенты (например, песок, глину).

[00115] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и фосфатные соединения. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит и инертные агенты (например, песок, глину).

[00116] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения и инертные агенты (например, песок, глину).

[00117] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот и инертные агенты (например, песок, глину).

[00118] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам и инертные агенты (например, песок, глину).

[00119] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: гидроксид алюминия и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: гидроксид алюминия и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: гидроксид алюминия и инертные агенты (например, песок, глину).

[00120] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: SGA и, ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: SGA и инертные агенты (например, песок, глину).

[00121] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: три вещества из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00122] В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и HTC. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и апатит. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и боксит. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и фосфатные соединения. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и соли органических кислот. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и красный шлам. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и TCA. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и гидроксид алюминия. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и SGA. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и ESP. В некоторых вариантах осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH и инертные агенты (например, песок, глину).

[00123] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и боксит. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и фосфатные соединения. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: LDH; апатит и инертные агенты (например, песок, глину).

[00124] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и фосфатные соединения. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит; и инертные агенты (например, песок, глину).

[00125] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и соли органических кислот. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: боксит; фосфатные соединения и инертные агенты (например, песок, глину).

[00126] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения; соли органических кислот и красный шлам. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения; соли органических кислот и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения; соли органических кислот и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения; соли органических кислот и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения; соли органических кислот и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: фосфатные соединения; соли органических кислот и инертные агенты (например, песок, глину).

[00127] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот; красный шлам и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот; красный шлам и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот; красный шлам и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот; красный шлам и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: соли органических кислот; красный шлам и инертные агенты (например, песок, глину).

[00128] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам; TCA и гидроксид алюминия. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам; TCA и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам; TCA и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: красный шлам; TCA и инертные агенты (например, песок, глину).

[00129] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: TCA; гидроксид алюминия и SGA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: TCA; гидроксид алюминия и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: TCA; гидроксид алюминия и инертные агенты (например, песок, глину).

[00130] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: гидроксид алюминия; SGA и ESP. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: гидроксид алюминия; SGA и инертные агенты (например, песок, глину).

[00131] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: SGA, ESP и инертные агенты (например, песок, глину). В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; апатит и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: апатит; боксит и TCA. В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; боксит и TCA.

[00132] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой четыре вещества из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00133] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой пять веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00134] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой шесть веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00135] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой семь веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00136] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой восемь веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00137] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой девять веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00138] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой десять веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00139] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой одиннадцать веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00140] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой двенадцать веществ из: BR; LDH; HTC; апатита; боксита; фосфатных соединений; солей органических кислот; красного шлама; TCA; гидроксида алюминия; SGA, ESP и инертных агентов (например, песка, глины).

[00141] В одном из вариантов осуществления, материал стабилизатора в композиции удобрения представляет собой: BR; LDH; HTC; апатит; боксит; фосфатные соединения; соли органических кислот; красный шлам; TCA; гидроксид алюминия; SGA, ESP и инертные агенты (например, песок, глину).

[00142] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, предполагается, что на одном из возможных путей, определенные материалы стабилизаторов могут действовать в качестве подавителей, вызывая химическое ингибирование нитрата аммония, предотвращая, таким образом, его использование в качестве окисляющего материала во взрывном устройстве.

[00143] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, предполагается, что на другом возможном пути, определенные материалы стабилизаторов могут действовать в качестве разбавителей, вызывая механическое ингибирование нитрата аммония, предотвращая, таким образом, его использование в качестве окисляющего материала во взрывном устройстве.

[00144] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, предполагается, что на другом пути, определенные материалы стабилизаторов могут действовать в качестве карбонизирующих агентов таким образом, что диоксид углерода, производимый материалом стабилизатора, заменяет/вытесняет кислород, необходимый для продолжения/распространения взрыва, не давая в результате увеличения энергии (необходимой для распространения взрыва).

[00145] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, предполагается, что еще на одном пути, определенные материалы стабилизаторов могут действовать в качестве гидратов таким образом, что во время явления взрыва (увеличения энергии) материал стабилизатора производит пары воды, которые также действуют, вытесняя кислород или гася тепло, поступающее от реакции, так что возникающая в результате экзотермическая энергия уменьшается (и материал не взрывается), в качестве термических модераторов.

[00146] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, предполагается, что еще на одном пути, определенные материалы стабилизаторов могут действовать в соответствии с кислотно/основным механизмом таким образом, что материал стабилизатора является основным или высвобождает основание при условиях реакции, предотвращая, таким образом, получение азотной кислоты из нитрата аммония (таким образом, реакция не происходит или не имеет места). В некоторых вариантах осуществления, материал (материалы) стабилизатора действует в качестве термического модератора для адсорбции энергии, уменьшая, таким образом, взрывную силу. В некоторых вариантах осуществления, материалы стабилизаторов действуют в качестве заместителей кислорода, вытесняя кислород и заменяя его негорючим газом (например, CO₂).

[00147] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, добавление боксита, бокситового шлама, продуктов и/или побочных продуктов к аммиачно-нитратному удобрению может обеспечить замедлитель при его потенциальном непредусмотренном использовании в качестве ингредиента в самодельных взрывчатых веществах.

[00148] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, в некоторых вариантах осуществления, к удобрению добавляют материал стабилизатора, где химические частицы в материале стабилизатора действуют, адсорбируя некоторую часть энергии, если удобрение используют в самодельных взрывных устройствах с нитратом аммония и энергетическим маслом (ANFO) или в других сочетаниях нитрата аммония и горючих веществ, используемых для взрывчатых веществ. В частности, на этом возможном механистическом пути, материалы химических стабилизаторов, как предполагается, адсорбируют часть тепла, высвобождаемого во время детонации нитрата аммония-горючего вещества, так что материалы стабилизаторов уменьшают конечную равновесную температуру системы посредством, как чувствительного поглощения тепла, так и эндотермических химических реакций. Вместе со свойством поглощения энергии, присутствие твердых частиц материала стабилизатора, как предполагается, уменьшает плотность энергии смеси посредством разбавления ее материалом наполнителя.

[00149] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит компоненты, регулирующие pH. Неограничивающие примеры компонентов для регулировки pH включают: азотную кислоту, фосфорную кислоту, бокситовый шлам.

[00150] В некоторых вариантах осуществления, композиция удобрения содержит питательное вещество для растений. Неограничивающие примеры питательных веществ для растений включают: N, P, K, Mg, Ca, K, микроскопические элементы (Fe, Mn, металлы, присутствующие в соединениях материалов стабилизаторов) и их сочетания.

[00151] Эти и другие аспекты, преимущества и новые особенности технологии представлены частично в описании, которое следует далее, и станут очевидны специалистам в данной области при изучении следующих далее описаний и Фигур, или их можно изучить посредством осуществления вариантов осуществления настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

[00152] Фигура 1 изображает схематически один из вариантов осуществления изделия для испытания взрывом в соответствии с настоящим изобретением.

[00153] Фигура 2 изображает схематически вид сбоку в разрезе изделия для испытания взрывом на Фигуре 1, изображающий воспламенитель детонатора и композицию удобрения, которая должна исследоваться.

[00154] Фигура 3 представляет собой диаграмму, изображающую относительный удельный импульс приллированных композиций удобрений, с удельным импульсом от каждого сенсора избыточного давления. Для приллированных образцов, обращаясь к Фигуре 3, осуществляются испытания взрывом, и значения удельного импульса вычисляются для множества исследуемых изделий, включая: два исследуемых изделия с коммерчески доступным AN удобрением от поставщика 1 (Контроль 1); три исследуемых изделия с коммерчески доступным AN удобрением от поставщика 2 (Контроль 2); одно исследуемое изделие с коммерчески доступным ʺвзрывобезопаснымʺ AN удобрением; два исследуемых изделия из AN удобрения от поставщика 1, покрытых бокситовым шламом (имеющих 15% масс фосфата от стадии нейтрализации с помощью фосфорной кислоты), и одно исследуемое изделие из AN удобрения от поставщика 2, покрытое бокситовым шламом (имеющее 15% масс фосфата). Как изображено на Фигуре 3, крупные зерна, покрытые BR, работают лучше, чем любые из коммерчески доступных AN крупных зерен, с двумя исследуемыми изделиями из BR крупных зерен с покрытиями, превосходящими коммерчески доступное ʺвзрывобезопасноеʺ удобрение.

[00155] Фигура 4 представляет собой диаграмму, изображающую относительный удельный импульс измельченных композиций удобрений с удельным импульсом от каждого сенсора избыточного давления (два сенсора для каждого испытания взрывом). Композиции удобрений приготавливают в соответствии с Примерами. Испытание взрывом осуществляют в соответствии с Примерами. Обращаясь к Фигуре 4, здесь, осуществляют испытание взрывом, и вычисляют значения удельного импульса для множества исследуемых изделий, включая: два исследуемых изделия с коммерчески доступным AN удобрением от поставщика 1 (Контроль 1); три исследуемых изделия с коммерчески доступным AN удобрением от поставщика 2 (Контроль 2); одно исследуемое изделие с коммерчески доступным ʺвзрывобезопаснымʺ AN удобрением (в измельченной форме); два исследуемых изделия из AN удобрения от поставщика 1, смешанного с бокситовым шламом (имеющих 15% масс нитрата, полученного посредством добавления гидроксида алюминия и антропогенного экспонирования для атмосферного диоксида углерода) и два исследуемых изделия из AN удобрения от поставщика 2, смешанного с 25 процентами массовыми бокситового шлама (имеющих 15% масс фосфата).

[00156] Как изображено на Фигуре 4, композиции удобрений из BR и нитрат аммония превосходят коммерчески доступный AN. Коммерчески доступные ʺвзрывобезопасныеʺ покрытые BR крупные зерна работают чуть лучше, чем нитрат аммония от поставщика 1, смешанный с бокситовым шламом, содержащим нитрат. Средние значения удельного импульса приводятся в таблице в соответствующей секции Примеры. Основываясь на результатах из этого набора экспериментов, дополнительное испытание взрывом осуществляется с использованием одних только измельченных материалов в исследуемых изделиях, поскольку любое уменьшение удельного импульса, реализуемое в измельченной форме, может быть преобразовано для приллированной или пеллетизированной формы.

[00157] Фигура 5 представляет собой график, изображающий размер воспламенителя детонатора (в граммах) как функцию диаметра заряда (в дюймах) для композиции удобрения из 25% масс гидроталькитов, где черные кружки показывают детонацию, в то время как ʺ×ʺ показывают отсутствие детонации. Линия на графике изображает область детонации как функцию области отсутствия детонации при чувствительности +50 г для увеличения размера воспламенителя детонатора.

[00158] Фигура 6 представляет собой график, изображающий размер воспламенителя детонатора (в граммах) как функцию диаметра заряда (в дюймах) для композиции удобрения из 22,5% масс гидроталькитов, где черные кружки показывают детонацию, в то время как ʺ×ʺ показывают отсутствие детонации. Линия на графике изображает область детонации как функцию области отсутствия детонации при чувствительности +50 г для увеличения размера воспламенителя детонатора.

[00159] Фигура 7 представляет собой график, изображающий размер воспламенителя детонатора (в граммах) как функцию диаметра заряда (в дюймах) для композиции удобрения из 20% масс гидроталькитов, где черные кружки показывают детонацию, в то время как ʺ×ʺ показывают отсутствие детонации. Линия на графике изображает область детонации как функцию области отсутствия детонации при чувствительности +50 г для увеличения размера воспламенителя детонатора.

[00160] Фигура 8 представляет собой график, изображающий размер воспламенителя детонатора (в граммах) как функцию диаметра заряда (в дюймах) для композиции удобрения из 20; 22,5 и 25% масс HTC-PO₄. Линия на графике изображает область детонации как функцию области отсутствия детонации при чувствительности +50 г для увеличения размера воспламенителя детонатора.

[00161] Фигура 9 представляет собой график, изображающий удельный импульс для исследуемых изделий, который не приводит в результате к перфорации листа для оценки запреградного действия взрывчатого вещества, где ʺ×ʺ относится к 25% масс HTC, ромбики изображают 22,5% масс и штрихи изображают 20% масс.

[00162] Фигура 10 представляет собой график, изображающий удельный импульс при различных размерах воспламенителя детонатора, где ʺ×ʺ относится к стандартному содержанию энергетического маслу (то есть, 6%, по сравнению с содержанием AN); ромбики относятся к содержанию энергетического масла, превышающему стехиометрическое на 50% (то есть, 9% по сравнению с содержанием AN); и где штрихи относятся к 100% превышению содержания энергетического масла (то есть, 12% масс по сравнению с содержанием AN).

[00163] Фигура 11 представляет собой график, изображающий удельный импульс при различных размерах воспламенителя детонатора для 20% масс HTC в трубке диаметром 5 дюймов (12,5 см) (исследуемое изделие).

[00164] Фигура 12 представляет собой график, который иллюстрирует удельный импульс для HTC при концентрации 22,5% (квадраты) и 25% (ромбики) при диаметре 8 дюймов (20 см), при размере воспламенителя детонатора в пределах 300-600 г.

[00165] Фигура 13 представляет собой график, который изображает общее падение для всех материалов стабилизаторов. График построен как номер образца в зависимости от удельного импульса. Эти данные представляют собой все данные, анализируемые в Примере взрывоподавления и десенсибилизации, и они показывают различие между отсутствием перфорации и перфорацией. Данные включают HTC-PO₄, апатит и смесь HTC-PO₄-15%/BR 10%.

[00166] Фигура 14 представляет собой график, который изображает тренды уменьшения удельного импульса по отношению к концентрации в процентах. На графике перечислены HTC-PO₄-22,5% (ромбики), HTC-PO₄-20% (×), HTC-PO₄-15% (квадраты), HTC-PO₄-10% (треугольники) и AN (кружки).

[00167] Фигура 15 представляет собой график, который иллюстрирует процент уменьшения удельного импульса в зависимости от концентрации, при 10, 15, 17,5, 20, 22,5 и 25%.

[00168] Фигура 16 представляет собой график, который изображает удельный импульс материалов стабилизаторов, которые показывают отсутствие перфорации при различных уровнях воспламенителя детонатора, при различных концентрациях. ×=HTC-PO₄-25%; треугольник=апатит; штрихи - HTC-PO₄-15%/BR 10%.

[00169] Фигура 17 представляет собой график, который изображает перфорацию по сравнению с отсутствием перфорации для материалов стабилизаторов при различных зарядах воспламенителя детонатора и процентах материала стабилизатора при диаметре 5 дюймов(12,5 см) с точностью 100%. Черные символы показывают перфорацию; не закрашенные символы изображают отсутствие перфорации. Кружки=HTC PO₄-25%; ромбики=апатит-25%; квадраты=HTC PO₄-15%/BR 10%.

[00170] Фигура 18 представляет собой график, который изображает перфорацию по сравнению с отсутствием перфорации для материалов стабилизаторов при различных зарядах воспламенителя детонатора и процентах материала стабилизатора при диаметре 6 дюймов (15 см) с точностью 100%. Черные символы показывают перфорацию; не закрашенные символы изображают отсутствие перфорации.

[00171] Фигура 19 представляет собой график, который изображает перфорацию по сравнению с отсутствием перфорации для материалов стабилизаторов при различных зарядах воспламенителя детонатора и процентах материала стабилизатора при диаметре 8 дюймов (20 см) с точностью 100%. Черные символы показывают перфорацию; не закрашенные символы изображают отсутствие перфорации.

[00172] Фигура 20 представляет собой график, который изображает удельный импульс при различных зарядах воспламенителя детонатора для HTC PO₄ при различных концентрациях; ×=25%; штрихи=20%; ромбики=22,5%. График также иллюстрирует удельный импульс альтернативного продукта (ALT PRDT) при 13,25 кПа⋅мсек/кг и контроль AN при 15,5 кПа⋅мсек/кг.

Подробное описание

Пример: Термодинамические вычисления

[00173] Осуществляют ряд изоэнтальпических равновесных вычислений на смесях различных материалов в сочетании с нитратом аммония. В этом способе, смесь помещают в ʺбоксʺ, который удерживает всю энергию системы. Равновесную химическую композицию смеси вычисляют с помощью компьютерной модели, и высвобожденная энергия вызывает рост температуры системы.

[00174] При осуществлении компьютерной модели и осуществлении вычислений этим путем, чистый нитрат аммония разлагается на N₂, H₂ и H₂O (у всех энергия ниже чем у AN) и энергия, которая высвобождается, увеличивает температуру газа (то есть, в боксе) до 970°C. Теперь можно исследовать добавление других компонентов в систему, чтобы увидеть их воздействие на конечную температуру системы. Например, смесь 1:1 AN и SiO₂ будет давать в результате конечную композицию из N₂, H₂, H₂O и SiO₂ при 604°C. Понижение температуры вызывается присутствием SiO₂ в качестве инертного материала, который поглощает некоторую часть энергии, высвобождающуюся от разложения AN. Поглощение энергии может быть увеличено, если материал стабилизатора сам по себе не является инертным, но может взаимодействовать с изменением состояния (и/или деградировать с образованием других соединений). Например, смесь 1:1 AN с мелом (CaCO₃) дает конечную композицию N₂, H₂, H₂O, CaO и CO₂ при температуре 585°C. Некоторая часть энергии разложения AN используется для преобразования мела в известь (CaO) и CO₂ посредством эндотермической реакции CaCO₃ ◊ CaO+CO₂.

[00175] В некоторых вариантах осуществления, бокситовый шлам (BR) представляет собой смесь инертных материалов (SiO₂, TiO₂, Fe₂O₃, и тому подобное) и компонентов, которые могут действовать в качестве ʺпоглотителей энергииʺ (Al(OH)₃, AlOOH, Fe₂O₃, H₂O и тому подобное), конечная температура системы для смеси 1:1 AN+BR составляет 711°C. В дополнение к BR, оценивают ряд других материалов в качестве поглотителей энергии. Лучше всех работает (то есть, из смесей 1:1) гидрат из процесса Байера (Al(OH)₃) с конечной температурой системы 233°C. Некоторые другие привлекательные материалы могут представлять собой гашеную известь (Ca(OH)₂) и гипс (CaSO₄⋅2H₂O). Результаты вычислений рабочих характеристик поглощения энергии приводятся ниже в следующей далее таблице, где, чем ниже конечная температура, тем ʺлучшеʺ рабочие характеристики.

Материал* Конечная температура (°C) % Уменьшения AN Контроль (NH₄NO₃) 970 N/A - Контроль Бокситовый шлам
(смешанные оксиды металлов, как выше) 711 27% Гидрат из процесса Байера
(Al(OH)₃) 233 76% Диоксид кремния
(SiO₂) 601 38% Карбонат кальция
(CaCO₃) 585 40% Кальций сульфат гидрат
(CaSO₄⋅2H₂O) 369 62% Гидроксид кальция
(Ca(OH)₂) 497 51% * Контроль представляет собой 100% AN, все другие моделируемые ʺматериалыʺ находятся при концентрации 1:1 по отношению к AN

[00176] Все добавления к AN работают лучше (давая в результате более низкие равновесные температуры) по сравнению с чистым AN, а некоторые добавки к AN работают лучше, чем другие. Процент уменьшения для равновесной температуры вычисляют на компьютере для изоэнтальпических моделей, и значения процента уменьшения находятся в пределах от уменьшения 27% (бокситовый шлам) до уменьшения 76% (гидроксид алюминия). Общие тренды, наблюдаемые при компьютерном моделировании изоэнтальпического равновесия для различных данных для AN, используют для отсеивания составляющих в качестве материалов стабилизаторов для AN удобрения. Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, предполагается, что если составляющая материала понижает изоэнтальпическую равновесную температуру, тогда полученный в результате материал также предотвращал бы, возможно, горение нитрата аммония (и таким образом, возможно, обеспечивал бы механизм взрывоподавления и/или десенсибилизации для аммиачно-нитратного удобрения (удобрений)). Например, составляющие, содержащие оксиды, гидраты, карбонаты и гидроксиды металлов, исследованы как композиции удобрений (то есть, осуществляемые эксперименты включают исследования взрывом для выявления потенциала взрывоподавления и/или десенсибилизации материалов стабилизаторов в AN удобрении).

Пример: Стандартная рабочая процедура для исследования взрывом

[00177] Исследуемые изделия относятся к контейнеру (PVC трубе), к пластине низкоуглеродистой стали (называемой листом для оценки запреградного действия взрывчатого вещества), к композиции удобрения (материалу стабилизатора и AN, смешанного с 6% масс энергетического масла AN) и к воспламенителю детонатора (содержит взрывчатое вещество C4 в пластиковой накопительной чашке). Схема исследуемого изделия изображена на Фигуре 1, в то время как внутреннее устройство каждого исследуемого изделия, включая детонатор, воспламенитель детонатора и композицию удобрения, показана на Фигуре 2.

Приготовление образца:

[00178] Для приготовления композиции удобрения для исследуемого изделия, крупные зерна аммиачно-нитратного удобрения измельчают всухую с использованием шаровой мельницы для получения размера меньше 20 меш (<800 микрометров). Затем порошок AN смешивается в сухую с порошком материала стабилизатора.

[00179] Образцы, содержащие iHTC с фосфатом, содержат 15% масс фосфата. Образцы с бокситовым шламом содержат либо фосфат (то есть, 5-10%% масс), либо нитрат (то есть, 5-10% масс). Смеси образцов взвешивают в сухом состоянии, и добавляют энергетическое масло (6% масс) в соответствии с содержанием AN. Для всех исследований, содержимое каждого изделия содержит отношение 6% энергетического масла к 94% нитрата аммония (по отношению к массе). Полученная в результате композиция удобрение/энергетическое масло смешивается/перемешивается в течение, по меньшей мере, 30 минут и проверяется на образование осадка с помощью визуального наблюдения.

[00180] Каждое исследуемое изделие взвешивают пустым с использованием весов с точностью +/- 0,2 грамма. Полученную в результате смесь добавляют в каждый контейнер (PVC с приклеенным на краю колпачком) до уровня 25 мм до верхнего края. Каждое заполненное исследуемое изделие (нитрат аммония и материал стабилизатора, смешанные с топливным маслом) взвешивают на весах, имеющих точность +/- 0,1 унция.

[00181] Каждое исследуемое изделие оставляют стоять в течение, по меньшей мере, 12 часов перед исследованием, с покрытием (например, пластиковым мешком), накладываемым для предотвращения попадания влажности окружающей среды в исследуемое изделие. Непосредственно перед исследованием, воспламенитель детонатора (C4 в пластиковой чашке) вставляют с усилием в верхнюю часть трубы, с проводом детонатора, присоединенным к воспламенителю детонатора.

[00182] Воспламенители детонаторов для каждого исследуемого изделия приготавливают в малых пластиковых накопительных чашках. Заданное количество C4 отмеряют в каждую чашку. Воспламенитель детонатора с C4 добавляют в трубу диаметром 5 дюймов (12,5 см) с взрывчатым материалом, который должен исследоваться. Общая масса трубы составляет приблизительно восемь кг (включая взрывчатый материал).

[00183] Каждое исследуемое изделие содержит пластину из низкоуглеродистой стали толщиной 0,25 дюйма (6 мм) (называемую листом для оценки запреградного действия взрывчатого вещества) с PVC трубой, нижним/верхним колпаком. Однако нижние колпаки являются куполообразными, и они не располагались бы вертикально на листе для оценки запреградного действия взрывчатого вещества. Дополнительная секция 6-дюймовой (15 см) PVC трубы, длиной ~3 дюйма (7,5 см) отрезается (разрезается), и она может скользить по наружной поверхности исследуемого изделия. Эта деталь обеспечивает хорошую устойчивость исследуемого изделия при заполнении и исследовании. Исследуемое изделие помещают на пакетированный кусок пены толщиной 4 ½ дюйма (12 см) (12 дюймов × 12 дюймов (30×30 см) на ящике с песком для выравнивания.

[00184] Заполненные исследуемые изделия помещают на листы для оценки запреградного действия взрывчатого вещества и позиционируют и центруют на листе для оценки запреградного действия взрывчатого вещества. Кабель (кабель Cat6) проводят от контейнера до датчиков избыточного давления.

[00185] Детонатор помещают в воспламенитель детонатора, заряд снаряжают, и воспламенитель детонатора детонирует. Для каждого исследуемого изделия, детонатор представляет собой Exploding Bridge Wire (EBW) Type RP-83.

[00186] Взрывоподавление измеряется с помощью двух датчиков давления взрыва (модель PCB), расположенных на расстоянии 7 м от исследуемого изделия. Коаксиальный кабель (2-канальный, 12 бит, IEPE, 100 кГц) проходит от каждого датчика к компьютеру. Стальные стержни располагаются между датчиками и мишенью (то есть исследуемым изделием) для отклонения любых возможных осколков.

[00187] Для каждого исследования, используют два датчика давления взрыва для измерения давления в зависимости от времени для каждого взрыва (кПа⋅мсек). Полученные в результате данные по давлению используют для вычисления удельного импульса композиции удобрения для каждого исследуемого изделия. Собирают избыточное давление взрыва (то есть, давление импульса) для каждого исследуемого изделия.

[00188] Затем эти данные интегрируются с помощью стандартных средств, а затем делятся на количество присутствующего нитрата аммония для генерирования ʺудельного импульсаʺ (то есть, максимальных данных по давлению для каждого импульса испытания взрывом). Затем их измеряют по сравнению с эталонным удельным импульсом самого ANFO или нитрата аммония, объединенного с другими горючими веществами.

[00189] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, материалы стабилизаторов с удельным импульсом приблизительно при таком же уровне как фон (контроли AN) считаются ʺинертнымиʺ, при этом предполагается, что эти материалы влияют на импульс при таких же уровнях, как диктуется концентрацией (то есть, работают по механическому механизму ʺнаполнителяʺ).

[00190] Если не ограничиваться конкретным механизмом или теорией, измерения ниже фоновых результатов рассматриваются как ʺподавителиʺ, при этом предполагается, что эти материалы влияют на импульс посредством химической реакции или независимого механизма, или в сочетании с фактором разбавления.

Пример: испытание взрывом - измельченный нитрат аммония в сравнении с приллированным нитратом аммония с покрытием

[00191] Отмечено, что исследуемые изделия, которые содержат материалы, которые являются порошкообразными (измельченными до мелкодисперсной текстуры), дают более высокие значения удельного импульса, чем материалы, полученные с помощью крупных зерен.

Исследуемые изделия с крупными зернами Удельный импульс A Удельный импульс B Средний удельный импульс (кПа⋅мсек/кг) AN V2, BR2 0,81 0,92 0,86 AN V1, BR2 0,95 1,00 0,98 ALT PRDT 1,23 1,34 1,29 AN V1, BR2 1,34 1,37 1,36 CRTL-V1 2,26 2,32 2,29 CRTL-V1 2,70 2,66 2,68 CRTL-V2 2,85 2,89 2,87 CRTL-V2 3,01 3,02 3,01 CRTL-V2 3,21 3,29 3,25

Измельченные
исследуемые изделия Удельный импульс A Удельный импульс B Средний
удельный импульс
(кПа⋅мсек/кг) AN V1, BR1 12,67 12,60 12,64 ALT PRDT 12,02 12,47 12,25 AN V1, BR1 13,31 13,32 13,31 AN V2, BR2 14,50 14,49 14,49 AN V2, BR2 14,63 14,79 14,71 CTRL-V2 14,97 15,51 15,24 CTRL-V1 15,29 15,27 15,28 CTRL-V1 N/A* 15,49 15,49 CTRL-V2 15,52 15,65 15,58 CTRL-V2 15,80 15,67 15,74 N/A*=датчик отсоединился - данные не получены

Пример: испытание взрывом - различные материалы стабилизаторов

[00192] Для идентификации материалов стабилизаторов с помощью характеристик взрывоподавления и/или десенсибилизации, исследуют различные материалы стабилизаторов (каждый, при 25% масс), в трубе диаметром 5 дюймов (12,5 см) с 200-г воспламенителем детонатора. Удельный импульс вычисляется для каждого исследуемого изделия и представлен в таблице, ниже, которая приводит также средний импульс (полученный как среднее значение измерений сенсоров избыточного давления для каждой детонации) и визуальное наблюдение состояния листа для оценки запреградного действия взрывчатого вещества (перфорированный, неперфорированный).

№ Материалы стабилизаторов Уд. имп.
(кПа⋅мсек/кг) Средний импульс (кПа⋅мсек) Лист для оценки запреградного действия взрывчатого вещества Импульс 1 (кПа⋅мсек) Импульс 2 (кПа⋅мсек) 1 AN 14,7 110,9 перф. 108,7 113,1 2 AN 14,7 111,5 перф. 109,6 113,3 3 AN 14,2 108,8 перф. 107,5 110,1 4 AN 14,3 110,9 перф. 108,8 113,1 5 Боксит 12,1 84,2 перф. 83,1 85,3 6 Боксит 13,2 86,5 перф. 85,3 87,8 7 Боксит 13,3 87,0 перф. 85,1 88,8 8 Боксит 12,2 83,5 перф. 81,6 85,5 9 BR1 (NO₃) 15,1 90,4 перф. 87,9 92,8 10 BR1 (NO₃) 14,4 86,7 перф. 85,9 87,4 11 BR1(NO₃) нет нет не перф. нет нет 12 BR1(NO₃) 15,3 90,5 перф. 88,9 92,0 13 BR2 (PO₄) 12,7 86,1 перф. 85,2 87,1 14 BR2 (PO₄) 11,9 83,7 перф. 82,0 85,4 15 BR2(PO₄) нет нет не перф. нет нет 16 BR2 (PO₄) 12,4 85,1 перф. 83,3 86,9 17 HTC-CO₃ 0,0 19,3 не перф. 18,9 19,7 18 HTC-CO₃ -0,2 18,3 не перф. 18,2 18,4 19 HTC-CO₃ 0,0 19,3 не перф. 18,7 19,8 20 HTC-PO₄ 0,9 23,2 не перф. 22,9 23,5 21 HTC-PO₄ 0,6 22,2 не перф. 21,9 22,6 22 HTC-PO₄ 1,2 24,6 не перф. 24,2 25,1 23 HTC-PO₄ 1,0 23,9 не перф. 23,9 нет

№ Материалы стабилизаторов Уд. имп.
(кПа⋅мсек/кг) Средний импульс (кПа⋅мсек) Лист для оценки запреградного действия взрывчатого вещества Импульс 1 (кПа⋅мсек) Импульс 2 (кПа⋅мсек) 24 Гидрат 13,5 83,7 перф. 82,7 84,8 25 Гидрат 13,4 83,2 перф. 81,8 84,7 26 Гидрат 13,3 81,8 перф. 79,7 83,9 27 Гидрат 13,2 80,2 перф. 78,4 81,9 28 Оксалат 13,5 81,6 перф. 80,3 83,0 29 Оксалат 12,9 80,8 перф. 79,4 82,2 30 Оксалат 13,4 81,3 перф. 79,9 82,7 31 Оксалат 13,4 83,1 перф. 80,3 85,9 32 Песок 14,5 91,6 перф. 90,0 93,2 33 Песок 14,4 91,2 перф. 89,7 92,7 34 Песок 13,8 90,7 перф. 88,9 92,4 35 Песок 13,3 87,6 перф. 85,9 89,4 36 SGA 10,8 74,0 перф. 73,3 74,7 37 SGA 9,7 71,9 перф. 70,8 73,0 38 SGA 9,8 71,2 перф. 69,2 73,1 39 SGA 10,7 73,3 перф. 72,1 74,6

[00193] Отмечено, что для опытов 11 и 15, воспламенитель детонатора (C4) не детонирует, в результате чего перфорации листа для оценки запреградного действия взрывчатого вещества нет.

[00194] Для рассмотрения действия воспламенителя детонатора при вычислении удельного импульса, осуществляют множество действий воспламенителя детонатора (6) при различных количествах воспламенителя детонатора. Результаты являются линейными - когда количество воспламенителя детонатора увеличивается, то же самое происходит и с полученным в результате удельным импульсом.

Пример: испытание взрывом - взрывоподавление и десенсибилизация

[00195] Для идентификации параметров взрывоподавления и десенсибилизации, исследуют три переменных в этом наборе экспериментов, включая:

(1) композицию удобрения (то есть, AN+(a) материал стабилизатора 1 (HTC при различных % масс), (2) материал стабилизатора 2 (апатит) и (3) материал стабилизатора 3 (сочетание 15 HTC/10BR);

(2) размер/количество воспламенителя детонатора (например, 200 г, 300 г, 400 г, 600 г, 800 г); и

(3) диаметр трубы исследуемого изделия (то есть, диаметр 5 дюймов, 6 дюймом или 8 дюймов).

№ Образец Разбавитель (%) Воспламенитель детонатора (г) Труба (дюйм (см)) Лист для оценки запреградного действия взрывчатого вещества Уд. имп. (кПа⋅мсек/кг) 1 HTC 10 200 5 (12,5) Перф. 13,68 2 HTC 15 400 5 (12,5) Перф. 12,66 3 HTC 15 200 5 (12,5) Перф. 10,61 4 HTC 15 200 5 (12,5) Перф. 13,61 5 HTC 17,5 200 5 (12,5) Перф. 12,92 6 HTC 20 200 6 (15) Перф. 11,48 7 HTC 20 200 6 (15) Перф. 12,44 8 HTC 20 500 5 (12,5) Перф. 12,40 9 HTC 20 400 5 (12,5) Перф. 12,08 10 HTC 20 400 5 (12,5) Перф. 9,29 11 HTC 22,5 400 6 (15) Перф. 11,41 12 HTC 22,5 400 8 (20) Перф. 9,64 13 HTC 22,5 350 8 (20) Перф. 10,30 14 HTC 25 600 8 (20) Перф. 9,43 15 HTC 25 500 8 (20) Перф. 8,11 16 HTC 20 200 5 (12,5) Не перф. 3,53 17 HTC 20 300 5 (12,5) Не перф. 3,57 18 HTC 22,5 400 5 (12,5) Не перф. 3,99 19 HTC 22,5 600 5 (12,5) Не перф. 4,52 20 HTC 22,5 700 5 (12,5) Не перф. 4,86 21 HTC 22,5 300 6 (15) Не перф. 2,66 22 HTC 22,5 300 8 (20) Не перф. 4,02 23 HTC 25 200 5 (12,5) Не перф. 1,56 24 HTC 25 300 5 (12,5) Не перф. 1,76 25 HTC 25 400 5 (12,5) Не перф. 2,10 26 HTC 25 500 5 (12,5) Не перф. 2,60 27 HTC 25 600 5 (12,5) Не перф. 4,59 28 HTC 25 700 5 (12,5) Не перф. 5,15 29 HTC 25 400 6 (15) Не перф. 2,79 30 HTC 25 600 6 (15) Не перф. 2,50 31 HTC 25 400 8 (20) Не перф. 4,12 32 HTC 25 450 8 (20) Не перф. 4,25 33 HTC 25 400 5 (12,5) Не перф. 2,86 34 HTC 25 600 5 (12,5) Не перф. 3,48 35 HTC 25 400 5 (12,5) Не перф. 2,01 36 HTC 25 600 5 (12,5) Не перф. 2,49 37 HTC 25 800 5 (12,5) Не перф. 4,17 38 Апатит 25 200 5 (12,5) Не перф. 1,74 39 Апатит 25 400 5 (12,5) Не перф. 2,19 40 15HTC/10BR 25 200 5 (12,5) Не перф. 1,41 41 15HTC/10BR 25 400 5 (12,5) Не перф. 2,32

[00196] Для рассмотрения действия воспламенителя детонатора при вычислении удельного импульса, осуществляют множество действий воспламенителя детонатора (16) при различных количествах воспламенителя детонатора. Результаты являются линейными - когда количество воспламенителя детонатора увеличивается, то же самое происходит с полученным в результате удельным импульсом.

[00197] Отмечено, что BR в опытах 40 и 41 имеет содержание фосфата 5-15% масс.

[00198] Отмечено, что опыты 33-36 имеют повышенное содержание энергетического масла в композиции удобрения. Опыты 33 и 34 включают 50% энергетического масла (то есть, 9% масс энергетического масла по сравнению с содержанием AN) и опыты 35 и 36 включают 100% энергетического масла (то есть, 12% масс энергетическое масло по сравнению с содержанием AN).

Сравнение данных:

[00199] Таблица ниже иллюстрируют все материалы стабилизаторов в измельченной форме при стандартной рабочей процедуре с диаметром 5 дюймов (12,5 см) и размером воспламенителя детонатора 200 г; за исключением HTC-PO₄-22,5%. Этот образец имеет 5-дюймовую (12,5 см) трубу с размерами воспламенителя детонатора 300, 400, 600 и 700.

Материал стабилизатора Уд. имп. Средн.
уд. имп. Станд.
отклонение BR1 -(PO₄) 12,64 12,98 0,48 13,31 Боксит - 25% 12,1 12,7 0,6 12,2 13,2 13,3 Оксалат - 25% 12,9 13,3 0,3 13,4 13,4 13,5 Апатит - 25% 1,7 1,7 HTC- PO₄- 15%/BR-10% 1,4 1,4 BR2 14,49 14,60 0,15 14,71 BR1 -(NO₃) 14,4 14,9 0,4 15,1 15,3 BR2 - PO₄ 11,9 12,3 0,4 12,4 12,7 SGA -25% 9,7 10,2 0,6 9,8 10,7 10,8 Гидрат -25% 13,2 13,3 0,1 13,3 13,4 13,5 Песок -23% 13,3 14,0 0,5 13,8 14,4 14,5 HTC-CO₃ -25% -0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 HTC-PO₄ -22,5% 2,7 6,4 3,4 4,0 4,0 4,5 4,9 9,6 10,3 11,4 HTC-PO₄ -17,5% 12,9 12,9 HTC-PO₄ -25% 0,6 1,2 0,4 0,9 1,0 1,2 1,6 1,8 HTC-PO₄ -10% 13,7 13,7 HTC-PO₄ -15% 10,6 12,3 1,5 12,7 13,6 HTC-PO₄ -20% 3,5 9,3 4,4 3,6 11,5 12,1 12,4 12,4 AN 14,2 15,02 0,57 14,3 14,7 14,7 15,24 15,28 15,49 15,58 15,74 CAN-27-G 13,25 13,25

[00200] Для следующих трех наборов данных по взрывам, авторы отмечают, что материалы гидроталькита, гидрокалюмита, красного шлама и гидроксиапатита получают из процесса рафинирования оксида алюминия, если не утверждается иного (то есть, ʺсинтетическийʺ относится к материалам, полученным от коммерческого поставщика).

[00201] Поскольку эти материалы получены с помощью процесса рафинирования оксида алюминия, аналитические данные компилируются для лучшего понимания характеристики материала побочного продукта получения алюминия (например, по сравнению с коммерчески доступными альтернативами с высокой чистотой и с низким - неустранимым содержанием незначительных компонентов). Ниже представлены аналитические данные для материалов, полученных с помощью процесса рафинирования оксида алюминия, с незначительными разбросами, изображенными для различных загрузок одного и того же материала.

[00202] Используют две загрузки гидроталькита в следующих далее трех исследованиях взрывом. Для первой загрузки гидроталькита: плотность измерена как 2,1135 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 30,8 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 12,98 микрона. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Mg₄Al₂(OH)₁₄·3H₂O, магний гидроксид алюминий гидрат, мейкснерит и/или Mg₄Al₂(OH)₁₂CO₃·3H₂O, магний алюминий гидроксикарбонат гидрат и/или Mg₆Al₂CO₃(OH)₁₆·4H₂O, гидроталькит, возможные микроскопические примеси Ca₃Al₂(OH)₁₂.

[00203] Для второй загрузки гидроталькита: плотность измерена как 2,0941 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 29 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 12,31 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆·4(H₂O), гидроталькит и/или Mg₆Al₂(OH)₁₈·4,5H₂O, магний гидроксид алюминий гидрат, возможные микроскопические примеси Ca₃AlFe(SiO₄)(OH)_8, кальций алюминий железо силикат гидроксид.

[00204] Для материала бокситового шлама, плотность измерена как 3,3441 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 42,3 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 4,892 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Fe₂O₃, гематит; CaCO₃, карбонат кальция; незначительные: TiO₂, оксид титана, рутил; FeO(OH), гетит; Al(OH)₃, бейерит; AlO(OH), бомит; возможные микроскопические примеси Al(OH)₃, гиббсит; Na₈Si₆Al₆O₂₄(OH)₂(H₂O)₂, натрий кремний алюминат.

[00205] Для апатита, используют две загрузки. Для первой загрузки материала апатита, плотность измерена как 2,6645 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 76 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 5,518 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Ca₁₀(PO₄)₃(CO₃)₃(OH)₂, карбонат кальций фосфат гидроксид; Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O), гидроталькит и/или Mg₆Al₂(OH)₁₈·4,5H₂O, магний гидроксид алюминий гидрат, с возможными незначительными примесями: CaCO₃, карбонат кальция.

[00206] Для второй загрузки материала апатита, плотность измерена как 2,6443 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 89 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 5,367 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Ca₁₀(PO₄)₃(CO₃)₃(OH)₂, карбонат кальция фосфат гидроксид; Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O), гидроталькит и/или Mg₆Al₂(OH)₁₈·4,5H₂O, магний гидроксид алюминий гидрат, возможные незначительные примеси: CaCO₃, карбонат кальция.

[00207] Для красного шлама, используют две загрузки.

[00208] Для первой загрузки материала красного шлама, плотность измерена как 2,5621 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 4,1 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 20,62 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: CaCO₃, карбонат кальция. Незначительные: Ca₃AlFe(SiO₄)(OH)_8, кальций алюминий железо силикат гидроксид. Очень мало: Ca(OH)₂, гидроксид кальция. Микроскопические примеси Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O), гидроталькит и/или Mg₆Al₂ (OH)₁₈·4,5H₂O, магний алюминий гидроксид.

[00209] Для второй загрузки материала красного шлама, плотность измерена как 2,5658 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 4,7 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 12,43 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: CaCO₃, карбонат кальция. Незначительные примеси: Ca₃AlFe(SiO₄)(OH)_8, кальций алюминий железо силикат гидроксид. Очень мало: Ca(OH)₂, гидроксид кальция. Микроскопические примеси Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O), гидроталькит и/или Mg₆Al₂(OH)₁₈·4,5H₂O, магний алюминий гидроксид.

[00210] Используют две загрузки гидрокалюмита.

[00211] Для первой загрузки материала гидрокалюмита, плотность измерена как 2,2296 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 10,4 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 12,21 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Ca(OH)₂, гидроксид кальция; CaCO₃, карбонат кальция; Ca₄Al₂(OH)₁₂(CO₃)(H₂O)_5, кальций алюминий гидроксид карбонат гидрат; Ca₄Al₂O₆C₁₂(H₂O)₁₀, гидрокалюмит, возможные незначительные примеси: Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O), гидроталькит и/или Mg.

[00212] Для второй загрузки материала гидрокалюмита, плотность измерена как 2,2561 г/см³, в то время как удельная площадь поверхности составляет 11,71 м²/г. Средний размер частиц измеряют как 16,31 микрон. Дифракция рентгеновского излучения отмечает следующие компоненты: главные: Ca(OH)₂, гидроксид кальция; CaCO₃, карбонат кальция; Ca₄Al₂(OH)₁₂(CO₃)(H₂O)_5, кальций алюминий гидроксид карбонат гидрат; Ca₄Al₂O₆C₁₂(H₂O)₁₀, гидрокалюмит, возможные незначительные примеси: Mg₆Al₂(CO₃)(OH)₁₆⋅4(H₂O), гидроталькит и/или Mg.

Пример: испытание взрывом - взрывоподавление и десенсибилизация

[00213] Таблица ниже иллюстрирует экспериментальные результаты исследований взрывом, осуществленных на контроле (AN) в сравнении с двумя материалами стабилизаторов: гидроталькитом и гидроксиапатитом в различных формах (например, извлеченных из процесса получения оксида алюминия, синтетических, и тому подобное) и при различных процентах массовых.

[00214] Для этого испытания взрывом, горючее вещество представляет собой энергетическое масло для всех материалов, хотя размер воспламенителя детонатора изменяется (как указано) и несколько опытов включают использование труб большего диаметра (например, 8 дюймов (20 см)) по сравнению со стандартным размером (5 дюймов (12,5 см)), используемым для многих опытов. Компоненты испытаний взрывом приготавливают, как указано ранее, в соответствии со стандартной рабочей процедурой. Данные по удельным импульсам приведены ниже, вместе со сравнительным обзором их уменьшения при взрыве, измеренным как процент в соответствии с различными SIO фоновыми значениями (например, 13,5, 10,0 и 8,0). Когда испытание взрывом не дает в результате уменьшение удельного импульса, процент уменьшения указывается как ʺНетʺ.

Материал Воспламенитель детонатора
(г) Диаметр
(дюйм (см)) Уд. имп. (кПа⋅мсек/кг) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 13,5 (%) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 10,0 (%) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 8,0 (%) Нитрат аммония (контроль) 10 5 (12,5) 15,38 Нет Нет Нет Нитрат аммония (контроль) 10 5 (12,5) 15,37 Нет Нет Нет Нитрат аммония (контроль) 25 5 (12,5) 15,24 Нет Нет Нет Нитрат аммония (контроль) 100 5 (12,5) 15,25 Нет Нет Нет Гидроталькит 17,5% масс 200 5 (12,5) 1,01 92,5 89,9 87,3 Гидроталькит 17,5% масс 300 5 (12,5) 7,92 41,3 20,8 1 Гидроталькит 17,5% масс 400 5 (12,5) 10,91 19,2 Нет Нет Гидроталькит 17,5% масс 400 5 (12,5) 3,16 76,6 68,4 60,5 Гидроталькит 25% масс 400 5 (12,5) 1,76 87 82,4 78 Гидроталькит 25% масс 600 5 (12,5) 1,88 86,1 81,2 76,5 Синтетический гидроталькит 17,5% масс 200 5 (12,5) 0,92 93,2 90,8 88,5 Синтетический гидроталькит 17,5% масс 400 5 (12,5) 1,57 88,4 84,3 80,4 Синтетический гидроталькит 17,5% масс 400 8 (20) 2,05 84,8 79,5 74,3 Синтетический гидроталькит 17,5% масс 600 8 (20) 3,02 77,6 69,8 62,2 Синтетический гидроталькит 17,5% масс 600 8 (20) 2,87 78,7 71,3 64,1 Синтетический гидроталькит 17,5% масс 600 5 (12,5) 2,21 83,6 77,9 72,3 Синтетический гидроталькит, вываренный 25% масс 400 5 (12,5) 2,9 78,5 71 63,8 Повторно гидратированный синтетический гидроталькит, повторно измельченный
17,5% масс 200 5 (12,5) 14,62 Нет Нет Нет Повторно гидратированный синтетический гидроталькит, повторно измельченный 17,5% масс 200 5 (12,5) 14,35 Нет Нет Нет Повторно гидратированный синтетический гидроталькит, крупные зерна 17,5% масс 400 5 (12,5) 13,75 Нет Нет Нет Повторно гидратированный Синтетический гидроталькит крупное зерно 17,5% масс 200 5 (12,5) 14,9 Нет Нет Нет Повторно гидратированный синтетический гидроталькит, крупные зерно 17,5% масс 200 5 (12,5) 13,28 1,6 Нет Нет Гидроталькит+фосфат 20% масс 200 5 (12,5) 11,29 16,4 Нет Нет Гидроталькит+фосфат 20% масс 200 5 (12,5) 12,32 8,7 Нет Нет Гидроталькит+фосфат 20% масс 400 5 (12,5) 11,99 11,2 Нет Нет Гидроксиапатит
10% масс 200 5 (12,5) 13,25 1,9 Нет Нет Гидроксиапатит
10% масс 200 5 (12,5) 13,13 2,8 Нет Нет Гидроксиапатит
15% масс 400 5 (12,5) 5,52 59,1 44,8 30,9 Гидроксиапатит
15% масс 600 5 (12,5) 9,38 30,5 6,2 Нет Гидроксиапатит
20% масс 400 5 (12,5) 3,16 76,6 68,4 60,5 Гидроксиапатит
20% масс 600 5 (12,5) 3,8 71,8 62 52,5 Гидроксиапатит
25% масс 200 5 (12,5) 2,12 84,3 78,8 73,5 Гидроксиапатит
25% масс 400 8 (20) 2,13 84,2 78,7 73,3 Гидроксиапатит
25% масс 600 5 (12,5) 2,68 80,1 73,2 66,5 Гидроксиапатит
25% масс 700 5 (12,5) 2,82 79,1 71,8 64,7 Гидроксиапатит
25% масс 700 5 (12,5) 2,43 82 75,7 69,6 Гидроксиапатит
25% масс 600 8 (20) 0,24 98,2 97,6 97 Гидроксиапатит
25% масс 700 8 (20) 5,13 62 48,7 35,9 Гидроксиапатит
25% масс 700 8 (20) 4,44 67,1 55,6 44,4

Пример: испытание взрывом - взрывоподавление и десенсибилизация

[00215] Таблица ниже иллюстрирует экспериментальные результаты исследований взрывом, осуществленных на различных материалах, в которых стабилизатор и сочетания стабилизаторов и наполнителей оценивают по сравнению с SIO фоновым значением (нитрат аммония) для контроля. Материалы, оцениваемые для этого испытания взрывом, включают: красный шлам (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых), гидрокалюмит (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых), гидроксиапатит (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых), гидроталькит (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых), сочетание гидроталькита и гидроксиапатита (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых).

[00216] Для этого испытания взрывом, гидроталькит и гидроксиапатит получают из процесса получения оксида алюминия. Следуют стандартной рабочей процедуре для приготовления компонентов для взрыва, и осуществляют испытание взрывом, в то время как другие переменные модифицируются: то есть, диаметр трубы (8 дюймов (20 см) по сравнению с 12 дюймами (15 см)), количество воспламенителя детонатора (200 г, 400 г, 450 г) и тип горючего вещества (то есть, энергетическое масло (FO), Al (алюминий)).

[00217] Данные по удельному импульсу приводятся ниже вместе со сравнительным обзором уменьшения при взрыве, измеренного как процент в соответствии с различными SIO фоновыми значениями (например, 13,5, 10,0 и 8,0). Когда испытание взрывом не дает в результате уменьшения удельного импульса, процент уменьшения указан как ʺНетʺ.

Материал Воспламе-нитель детонатора (г) Диаметр (дюйм (см)) Горючее вещество Уд. имп. (кПа⋅
мсек/кг) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 13,5 (%) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 10,0 (%) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 8,0 (%) Нитрат аммония 450 12 Al 13,98 Нет Нет Нет Гидрокалюмит
20% масс 450 12 Al 5,13 62,0 48,7 35,9 Гидрокалюмит
20% масс 200 8 (20) FO 1,61 88,1 83,9 79,9 Гидрокалюмит
20% масс 200 8 (20) FO 1,99 85,2 80,1 75,1 Гидрокалюмит
20% масс 200 8 (20) FO 1,34 90,1 86,6 83,3 Гидрокалюмит
15% масс 200 8 (20) FO 3,78 72,0 62,2 52,8 Гидрокалюмит
15% масс 200 8 (20) FO 4,17 69,1 58,3 47,9 Гидрокалюмит
15% масс 400 8 (20) FO 7,84 41,9 21,6 2,0 Гидрокалюмит
15% масс+ бокситовый шлам 5% масс 450 12 (30) FO 8,68 35,7 13,2 Нет Гидрокалюмит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 450 12
(30) Al 14,78 Нет Нет Нет Красный шлам
20% масс 200 8 (20) FO 3,68 72,7 63,2 53,9 Красный шлам
20% масс 200 8 (20) FO 5,39 60,1 46,1 32,7 Красный шлам
20% масс 400 8 (20) FO 12,45 7,8 Нет Нет Красный шлам
15% масс 200 8 (20) FO 15,21 Нет Нет Нет Красный шлам
15% масс 200 8 (20) FO 13,40 0,7 Нет Нет Красный шлам 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) FO 9,21 31,8 7,9 Нет Красный шлам 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) FO 5,26 61,0 47,4 34,2 Красный шлам 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) FO 4,64 65,7 53,6 42,0 Гидроксиапатит 17,5% масс 200 8 (20) Al 6,21 54,0 37,9 22,3 Гидроксиапатит 15% масс 200 8 (20) Al 10,36 23,3 Нет Нет Гидроксиапатит 12,5% масс 200 8 (20) FO 5,45 59,6 45,5 31,9 Гидроксиапатит 12,5% масс 200 8 (20) FO 5,57 58,7 44,3 30,3 Гидроксиапатит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) Al 8,88 34,3 11,2 Нет Гидроксиапатит 15% масс+
бокситовый шлам 5% масс 450 12 Al 8,63 36,1 13,7 Нет Гидроксиапатит 10% масс+ бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 4,17 69,1 58,3 47,8 Гидроксиапатит 10% масс+ бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 5,34 60,5 46,6 33,3 Гидроксиапатит 10% масс+ бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 11,38 15,7 Нет Нет Гидроксиапатит 10% масс+ бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 7,16 47,0 28,4 10,5 Гидроксиапатит 5% масс+ бокситовый шлам 15% масс 200 8 (20) FO 4,82 64,3 51,8 39,8 Гидроксиапатит 5% масс+ бокситовый шлам 15% масс 200 8 (20) FO 4,93 63,5 50,7 38,4 Гидроксиапатит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 200 8 (20) FO 14,17 Нет Нет Нет Гидроксиапатит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 200 8 (20) FO 13,64 Нет Нет Нет Гидроксиапатит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 200 8 (20) FO 4,59 66,0 54,1 42,7 Гидроталькит 17,5% масс+ бокситовый шлам 2,5% масс 200 8 (20) Al 5,03 62,8 49,7 37,2 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) Al 8,86 34,3 11,4 Нет Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 450 12 Al 12,31 8,8 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 13,79 Нет Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 4,44 67,1 55,6 44,5 Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 10% масс 200 8 (20) FO 13,45 0,4 Нет Нет Гидроталькит 10% масс, бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) FO 14,05 Нет Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 8 (20) FO 12,75 5,6 Нет Нет Гидроталькит 5% масс+бокситовый шлам 15% масс 200 8 (20) FO 5,86 56,6 41,4 26,8 Гидроталькит 5% масс+бокситовый шлам 15% масс 200 8 (20) FO 14,05 Нет Нет Нет Гидроталькит 5% масс+бокситовый шлам 15% масс 200 8 (20) FO 10,48 22,3 Нет Нет Гидроталькит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 200 8 (20) FO 15,18 Нет Нет Нет Гидроталькит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 200 8 (20) FO 15,61 Нет Нет Нет Гидроталькит 2,5% масс+ бокситовый шлам 17,5% масс 200 8 (20) FO 14,82 Нет Нет Нет Гидроталькит 10% масс, Гидроксиапатит 5% масс 200 8 (20) Al 19,81 Нет Нет Нет Гидроксиапатит 10% масс+ Гидроталькит 5% масс+бокситовый шлам 5% масс 450 12 (30) Al 4,52 66,5 54,8 43,5 Гидроталькит 10% масс+гидроксиапатит 5% масс+ бокситовый шлам 5% масс 450 12 (30) Al 7,84 42,0 21,6 2,1

Пример: испытание взрывом - взрывоподавление и десенсибилизация

[00218] Таблица ниже иллюстрирует экспериментальные результаты исследований взрывом, осуществленных на различных материалах, в которых стабилизатор и сочетания стабилизаторов и наполнителей оценивают по сравнению с SI фоновым значением для контроля (нитрат аммония). Материалы, оцениваемые для этого испытания взрывом, включают: огнеупорную глину (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых), гидроксиапатит (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых), и гидроталькит (индивидуально и в сочетании с бокситовым шламом при различных процентах массовых).

[00219] Отмечено, что огнеупорная глина используется в качестве разбавителя (вместо бокситового шлама). Огнеупорная глина может быть получена от коммерческого поставщика и огнеупорная глина относится к коммерческому продукту кальцинированной глины, которая представляет собой инертный алюмосиликатный материал (например, для применений в известковом растворе/керамических кирпичах и огнеупорной футеровке для печей и дымовых труб).

[00220] Отмечено, что EG AN относится к нитрату аммония качества, пригодного для взрывчатых веществ, который представляет собой AN малой плотности, получаемый для улучшения рабочих характеристик взрывчатых веществ (например, по сравнению с AN высокой плотности, оптимизированного для FG сортов для удобрений).

[00221] Для этого испытания взрывом, гидроталькит и гидроксиапатит получают из процесса получения оксида алюминия. Следуют стандартной рабочей процедуре для приготовления компонентов для взрыва, и осуществляют испытание взрывом, хотя диаметр компонентов для взрыва устанавливают на стандартных 8 дюймах (20 см). Другие переменные модифицируются, включая количество воспламенителя детонатора (200 г, 400 г) и тип энергетического вещества (то есть, энергетического масла (FO), Al (алюминия) и PS (мелкого сахара)).

[00222] Данные по удельному импульсу приводятся ниже вместе со сравнительным обзором его уменьшения при взрыве, измеренного как процент в соответствии с различными SI фоновыми значениями (например, 13,5, 10,0 и 8,0). Когда испытание взрывом не дает в результате уменьшения удельного импульса, процент уменьшения указан как ʺНетʺ.

Материал Воспламенитель детонатора
(г) Энергетическая смесь Уд. имп. (кПа⋅мсек/кг) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 13,5 (%) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 10,0 (%) Уменьшение по сравнению с фоновым значением 8,0 (%) Нитрат аммония (контроль) 200 PS 11,28 16,5 Нет Нет Нитрат аммония (контроль) 200 PS 11,06 18,0 Нет Нет Нитрат аммония (контроль) 200 Al 15,39 Нет Нет Нет Огнеупорная глина 25% масс 200 FO 6,39 52,7 36,1 20,2 Огнеупорная глина 25% масс 200 FO 11,17 17,2 Нет Нет Гидроксиапатит 17,5% масс 200 FO 2,66 80,3 73,4 66,8 Гидроксиапатит 17,5% масс 200 FO 2,71 79,9 72,9 66,2 Гидроксиапатит 17,5% масс 200 FO 4,70 65,2 53,0 41,2 Гидроксиапатит 17,5% масс 200 Al 4,97 63,2 50,3 37,8 Гидроксиапатит 15% масс 400 FO 5,97 55,8 40,3 25,4 Гидроксиапатит 15% масс 200 FO 4,69 65,2 53,1 41,4 Гидроксиапатит 15% масс 200 FO 5,62 58,4 43,8 29,7 Гидроксиапатит 15% масс 200 FO 12,94 4,1 Нет Нет Гидроксиапатит 15% масс 200 Al 8,98 33,5 10,2 Нет Гидроксиапатит 12,5% масс 400 FO 10,39 23,0 Нет Нет Гидроксиапатит 12,5% масс 200 FO 4,87 64,0 51,3 39,2 Гидроксиапатит 12,5% масс 200 FO 9,58 29,1 4,2 Нет Гидроксиапатит 12,5% масс 200 FO 1,95 85,6 80,5 75,7 Гидроксиапатит 10% масс 200 FO 11,93 11,6 Нет Нет Гидроксиапатит 10% масс 200 FO 11,70 13,3 Нет Нет Гидроксиапатит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 PS 2,41 82,2 75,9 69,9 Гидроксиапатит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 4,39 67,5 56,1 45,1 Гидроксиапатит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 2,13 84,2 78,7 73,4 Гидроксиапатит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 3,88 71,3 61,2 51,5 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 10,58 21,6 Нет Нет Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 5,30 60,8 47,0 33,8 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 4,11 69,6 58,9 48,6 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 3,33 75,3 66,7 58,4 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 4,00 70,4 60,0 50,0 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 400 FO 6,27 53,6 37,3 21,6 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 200 FO 3,94 70,8 60,6 50,7 Гидроксиапатит 12,5% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 200 FO 3,75 72,2 62,5 53,2 Гидроксиапатит 10% масс+EG AN 400 FO 13,18 2,4 Нет Нет Гидроксиапатит 10% масс+EG AN 400 FO 12,34 8,6 Нет Нет Гидроталькит 26% масс 200 Al 2,42 82,0 75,8 69,7 Гидроталькит 15% масс 200 FO 5,71 57,7 42,9 28,6 Гидроталькит 12,5% масс 200 FO 9,21 31,8 7,9 Нет Гидроталькит 17,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 1,68 87,5 83,2 79,0 Гидроталькит 17,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 1,01 92,5 89,9 87,4 Гидроталькит 17,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 1,21 91,0 87,9 84,8 Гидроталькит 17,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 Al 3,71 72,5 62,9 53,6 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 400 FO 2,78 79,4 72,2 65,2 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 400 FO 1,38 89,8 86,2 82,8 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 1,50 88,9 85,0 81,3 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 2,84 79,0 71,6 64,5 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 3,31 75,5 66,9 58,7 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 5,04 62,6 49,6 37,0 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 3,80 71,9 62,0 52,5 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 2,47 81,7 75,3 69,2 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 9,95 26,3 0,5 Нет Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% 200 4,93 63,5 50,7 38,4 Гидроталькит 15% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 PS 3,47 74,3 65,3 56,7 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 4,22 68,8 57,8 47,3 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 400 FO 5,17 61,7 48,3 35,3 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 8,55 36,7 14,5 Нет Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 3,39 74,9 66,1 57,7 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 9,66 28,4 3,4 Нет Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 3,71 72,5 62,9 53,7 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 400 FO 3,74 72,3 62,6 53,2 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 200 FO 3,41 74,8 65,9 57,4 Гидроталькит 12,5% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 200 FO 10,54 21,9 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 12,84 4,9 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 2,5% масс 200 FO 11,83 12,4 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 5% масс 400 FO 3,63 73,1 63,7 54,6 Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 5% масс 200 FO 3,78 72,0 62,2 52,8 Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 200 FO 10,26 24,0 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 7,5% масс 400 FO 10,07 25,4 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 10% масс 200 FO 11,66 13,7 Нет Нет Гидроталькит 10% масс+бокситовый шлам 10% масс 200 FO 11,55 14,4 Нет Нет

Пример: интеркаляция гидроталькита

[00223] Для интеркаляции гидроталькита осуществляют следующую процедуру, где замещение анионов осуществляется посредством термического активирования с последующим повторным гидратированием.

[00224] Для термического активирования, 4,25 кг порошка HTC помещают в керамическую чашку (до глубины 1 дюйм (2,5 см)) и нагревают до температуры 450°C в течение одного часа, с последующим охлаждением ниже 100°C в печи или во внешней установке для удерживания (сушильный шкаф, десикаторы).

[00225] Для повторного гидратирования, приблизительно 12 л воды (DI или дистиллированной) перемешивают в контейнере, с последующим добавлением фосфата (при использовании диаммония фосфата (DAP), добавляют 1,6 кг (12 моль) к 12 л воды) и перемешивают до тех пор, пока фосфатная соль не растворится (20-30 минут). Медленно добавляют активированный порошок HTC, и полученную в результате смесь перемешивают в течение минимум 12 часов. Влажную суспензию помещают на поддоны глубиной от ¾ дюйма до 1 дюйма (2,5 см) и помещают в сушильную печь, и сушат при 125°C до получения сухих твердых продуктов. Полученный в результате интеркалированный HTC просеивают через сито до <20 меш и хранят для использования в исследованиях взрывом.

Пример: приготовление бокситового шлама в качестве материала стабилизатора

[00226] Для нейтрализации бокситового шлама, добавляют фосфорную кислоту (85%) к суспензии BR, в то же время, перемешивая с помощью мешалки. pH бокситового шлама понижают до меньше чем 8,0. Бокситовый шлам получает возможность для оседания, и полученную в результате жидкость сливают из верхней части смеси и полученную в результате смесь выливают в поддоны толщиной ½ дюйма (13 мм) и сушат в печи (100°). Полученный в результате бокситовый шлам, как считается, имеет содержание фосфата от 5% масс до не больше примерно, чем 10% масс по отношению к нейтрализации фосфорной кислоты.

Пример: приготовление образцов боксита:

[00227] Сырую бокситную руду уменьшают в размерах до +/-20 меш посредством пропускания руды через пластинчатый измельчитель, валковый измельчитель с зазубренными валками (валковый измельчитель Sturtevant) и шаровую мельницу (с керамическими шарами с целью дополнительного уменьшения частиц для пригодных для использования фракций. Полученную в результате фракцию 20 меш смешивают с материалом нитрата аммония и осуществляют исследования взрывом в соответствии с упомянутым выше Примером.

Пример: получение апатита из байеровского раствора

[00228] Апатит, исследуемый в соответствии с указанным выше примером, получают с помощью материалов предшественников фосфорной кислоты, гашеной извести и байеровского раствора, в соответствии со следующим далее способом. Смесь фосфорной кислоты, диоксида углерода и отработанного на обогатительной фабрике байеровского раствора нагревают до 70°C. (В некоторых вариантах осуществления, добавляют дополнительный карбонат или фосфат для увеличения выхода. В некоторых вариантах осуществления, альтернативный источник фосфора представляет собой крандалит). Наконец, добавляют гашеную известь и перемешивают в течение 15-30 минут. Полученную в результате смесь фильтруют, промывают и сушат в печи. После приготовления, захваченный раствор удаляют посредством дополнительной стадии фильтрования и промывки.

[00229] Полученный в результате материал, исследуемый в соответствии с указанным выше Примером, содержит следующие фазы: карбонат гидроксилапатит (главная), гидроксилапатит (микроскопическая примесь) и возможные микроскопические количества CaCO₃ и гидроталькита (например, сформированные посредством примеси в гашеной извести или образовавшаяся во время способа получения апатита).

[00230] Апатит, исследуемый в соответствии с приведенными выше Примерами, представляет собой байеровский карбонат гидроксиапатит следующей формулы (Ca₇Na₂(PO₄)₃(CO₃)₃(H₂O)₃OH), с главными элементами, как следует далее: 12-22% масс CO₂; 44-49% масс CaO; 19-26% масс P₂O₅; 7-12% масс Na₂O; и 1-3% масс Al₂O₃.

Пример: Способы получения композиции удобрения:

[00231] Нитрат аммония получают в три стадии, включая: (1) нейтрализацию азотной кислоты аммиаком с получением концентрированного раствора; (2) выпаривание с получением расплава и (3) обработку посредством приллирования или гранулирования с получением коммерческого твердого продукта нитрата аммония. Приллирование представляет собой формирование округленного, гранулированного твердого продукта посредством предоставления возможности каплям расплава для падения через текучую охлаждающую среду. В одном из вариантов осуществления, приллирование AN включает распыление концентрированного раствора (то есть, 96-99+% раствора) в верхней части большой башни. Затем нисходящие капли охлаждаются под действием восходящего потока воздуха, отверждаясь в виде сферических крупных зерен, которые собирают в нижней части башни.

[00232] В одном из вариантов осуществления, композиции удобрений по настоящему изобретению получают посредством распыления концентрированного раствора AN (то есть, 96-99+% раствора), при этом одновременно распыляя концентрированный раствор материала (материалов) стабилизатора (например, суспендированного, или в форме раствора в растворителе) и совместного приллирования полученной в результате композиции удобрения.

[00233] В одном из вариантов осуществления, композиции удобрений по настоящему изобретению получают посредством добавления материала (материалов) стабилизатора к концентрированному раствору нитрата аммония перед приллированием.

[00234] В одном из вариантов осуществления, композиции удобрений по настоящему изобретению получают посредством нанесения покрытия из материала (материалов) стабилизатора на крупное зерно после того как формируется крупное зерно AN. В некоторых вариантах осуществления, используют раскатной цилиндр (например, с необязательными растворителями и/или связующими веществами), чтобы приклеить и/или нанести в виде покрытия материал (материалы) стабилизатора на крупное зерно AN.

[00235] В некоторых вариантах осуществления, материал (материалы) стабилизатора подмешивают в раствор нитрата аммония (вместе с необязательными растворителями), и полученная в результате композиция удобрения перекристаллизуется из раствора или суспензии.

[00236] В некоторых вариантах осуществления, крупные зерна AN измельчают вместе с материалом (материалами) стабилизатора в прессе-измельчителе, и ее используют в форме порошка. В некоторых вариантах осуществления, порошок смешивают со связующим веществом (связующими веществами) и пропускают через валки в агломерированных формах. В некоторых вариантах осуществления, перемешанный порошок смешивается со связующим веществом и формируется (например, прессуется) в виде пеллет или пластинок (например, с помощью дискового пресса или способа пеллетизации).

[00237] В некоторых вариантах осуществления, раствор (или суспензию) нитрата аммония с материалами стабилизаторов (например, необязательно, вместе с растворителями, для уменьшения вязкости) сушат распылением.

[00238] В некоторых вариантах осуществления, раствор (или суспензия) нитрата аммония с материалом (материалам) стабилизатора агломерирует (например, с помощью котлового гранулятора), с последующим процессом пеллетизации.

Пример: Способ получения удобрения

[00239] Следующую далее процедуру используют для формирования нитрата аммония с покрытием из гидроталькита. Затем это удобрение с покрытием используют при исследованиях на сельскохозяйственных культурах (исследования на сельскохозяйственных культурах №1).

[00240] Аммиачно-нитратное удобрение (AN), как получено, добавляют в электрическую бетономешалку, добавляют керамические шары, и перемешивают AN в течение 2,5 часов. Затем материал просеивают через сито для отделения AN (деагломерированного AN) от керамических шаров.

[00241] Композиция из 80% нитрата аммония: 20% гидроталькита вместе просеивается через сито для перемешивания материалов и обрабатывается в керамической мешалке в течение 30 минут для перемешивания материалов. Перемешанный материал медленно добавляется в раскатной цилиндр (машину для пеллетизации/гранулятор удобрений), который работает при заданном угле и скорости, в то время как связующее вещество (вода) медленно добавляется в виде мелкодисперсного тумана к перемешиваемой смеси. Когда добавляется вода, перемешиваемая смесь формирует пеллеты. Альтернативным образом, перемешиваемый материал удобрения и вода последовательно добавляются в раскатной цилиндр и формируются в виде пеллет. Когда пеллеты прокатываются через раскатной цилиндр и их размер и плотность увеличивается, пеллеты достигают соответствующей массы для выкатывания из раскатного цилиндра в область сбора.

Пример исследования на сельскохозяйственных культурах:

[00242] Два исследования на сельскохозяйственных культурах осуществляют с использованием композиций удобрений в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения, для оценки того как композиции удобрений, содержащие материалы стабилизаторов, работают по сравнению с коммерчески доступными удобрениями.

[00243] Статистический анализ осуществляют на урожаях сельскохозяйственных культур, при этом основная процедура анализа является следующей: исследование того изменяется ли вариабельность от одного вида обработки к другому; исследование того изменяются ли средние значения от одного вида обработки к другому (например, с использованием соответствующего способа для определения того является ли (1) истинным или ложным); и если можно показать, что, по меньшей мере, два средних значения являются различными, идентифицировать, какие именно виды обработки различаются. Статистическое оценивание дает, что

[00244] Первое исследование на сельскохозяйственных культурах состоит из обработки композиций удобрения 1 (пеллетизированный HTC с AN, (26-0-0)) и 5 (12,5) Контролей (без обработки (Нет), AN удобрение (34-0-0), мочевинное удобрение (46-0-0), (жидкое) удобрение UAN (30-0-0) и удобрение ESN (44-0-0) (коммерчески доступное мочевинное удобрение с покрытием из полимера)). Каждая обработка применяется при эквивалентном внесении азота 100 и 140 (фунт N/акр (40 и 58 кг N/акр). Измеряют два отклика: початки/акр и масса/акр. При сравнении двух откликов определено, что нет статистически значимых различий между композициями удобрений (HTC+AN) при сравнении с коммерчески доступными контролями удобрений и без добавления удобрений. Для первого исследования на сельскохозяйственных культурах, нет наблюдаемых отличий (в початках/акр или масса/акр) между композицией удобрения, контролями, несущими азот, или контролем без азота, или между низкими и высокими уровнями азота одного и того же продукта.

[00245] Второе исследование на сельскохозяйственных культурах, состоит из 3 обработок композицией удобрения и 5 (12,5) Контролей. Контроли включают: аммиачно-нитратное удобрение, мочевинное удобрение, удобрение UAN (внесение в жидком виде), без внесения удобрения и удобрение ESN (коммерчески доступный мочевинный продукт с покрытием из полимера). Три композиции удобрений включают: удобрение №1: AN, имеющий по массе 5% бокситового шлама и 15% гидроталькита; удобрение №2: AN, имеющий по массе 5% бокситового шлама и 15% апатита; и удобрение №3: AN, имеющий по массе 5% бокситового шлама, 10% гидроталькита и 5% апатита. Каждую обработку вносят при 120 фунт N/акр (48 кг N/акр), и обработку Alcoa и AN также вносят при 261 фунт продукта/акр (108 кг N/акр). Измеряют один отклик: урожай при 15,5% влажности (бушели/акр).

[00246] С точки зрения отклика, все продукты показывают более высокий урожай (бушели/акр), чем контроль без азота. При осуществлении статистического анализа отклика определено, что нет статистически значимых различий между композициями удобрений по сравнению с коммерчески доступными контролями удобрений и с условиями без добавления удобрения (то есть, можно отличить некоторые виды обработки с высоким уровнем N от некоторые видов обработки с низким уровнем N, но невозможно найти различия среди видов обработки с высокими уровнями N или среди видов обработки с низкими уровнями N).

[00247] Различные аспекты настоящего изобретения, отмеченные в настоящем документе, выше, могут объединяться для получения композиций удобрений и способов их получения и использования для удобрения почв, в то же время, предотвращая, уменьшая или устраняя использование удобрения (AN удобрения) во взрывчатых веществах и/или самодельных взрывных устройствах.

[00248] Хотя различные варианты осуществления настоящего изобретения описаны подробно, специалисту в данной области очевидно, что будут осуществляться модификации и адаптации этих вариантов осуществления. Однако необходимо четко понять, что такие модификации и адаптации находятся в пределах духа и рамок настоящего изобретения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к взрывоподавляющим и/или взрывобезопасным композициям аммиачно-нитратных удобрений. Композиция удобрения содержит материал нитрата аммония и материал стабилизатора - гидромагнезита для получения в результате удельного импульса не больше чем 13,5 кПа⋅мс/кг при измерении в соответствии с исследованием распространения ударной волны. Материал стабилизатора составляет 5-25 мас.% от композиции удобрения. Удобрение дополнительно может содержать наполнитель, выбранный из бокситового шлама, огнеупорной глины, красного шлама и их сочетания. Обеспечивается повышение взрывоподавляющих и десенсибилизирующих свойств удобрения за счет добавления стабилизаторов, что предотвращает возможность его использования во взрывчатых веществах. 19 з.п. ф-лы, 20 ил., 11 табл.

1. Композиция удобрения, содержащая:

материал нитрата аммония и

эффективное количество материала стабилизатора для получения в результате удельного импульса не больше чем 13,5 кПа⋅мс/кг, при измерении в соответствии с исследованием распространения ударной волны;

где материал стабилизатора содержит слоистый двойной гидроксид, где слоистый двойной гидроксид представляет собой гидромагнезит; и

где материал стабилизатора составляет по меньшей мере 5 мас.% от композиции удобрения в целом.

2. Композиция удобрения по п.1, где материал стабилизатора в композиции удобрения содержит добавку.

3. Композиция удобрения по п.1 или 2, где композиция удобрения содержит материал наполнителя, где материал наполнителя выбран из группы, состоящей из бокситового шлама, огнеупорной глины, красного шлама и их сочетания.

4. Композиция удобрения по п.1, где композиция стабилизатора составляет по меньшей мере 10 мас.% от композиции удобрения в целом.

5. Композиция удобрения по п.1, где композиция стабилизатора составляет по меньшей мере 12,5 мас.% от композиции удобрения в целом.

6. Композиция удобрения по п.1, где композиция стабилизатора составляет по меньшей мере 15 мас.% от композиции удобрения в целом.

7. Композиция удобрения по п.1, где композиция стабилизатора составляет по меньшей мере 20 мас.% от композиции удобрения в целом.

8. Композиция удобрения по любому из пп.1-5, где композиция стабилизатора составляет не более 25 мас.% от композиции удобрения в целом.

9. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения конфигурируется как номер сита не более 100.

10. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения конфигурируется как номер сита в пределах между 4 и 20.

11. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения включает форму, выбранную из группы, состоящей из пеллет, крупных зерен, гранул, порошка, дисков и их сочетаний.

12. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения содержит гомогенную смесь.

13. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения содержит гетерогенную смесь.

14. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения содержит по меньшей мере одно покрытие.

15. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где композиция удобрения содержит взрывоподавляющее удобрение.

16. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая десенсибилизированное удобрение.

17. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая питательное вещество для растений, выбранное из группы, состоящей из N, P, K, Mg, Ca, Fe, Mn и их сочетаний.

18. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая связующее вещество.

19. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где материал стабилизатора представляет собой побочный продукт процесса Байера.

20. Композиция удобрения по любому из предшествующих пунктов, где материал стабилизатора встречается в природе.