Способ изготовления взрывчатого вещества на основе измельченной аммиачной селитры Российский патент 2020 года по МПК F42D1/10 C06B21/00 

Изобретение относится к производству взрывчатых веществ (ВВ) на основе аммиачной селитры (АС) различного гранулометрического состава, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, строительстве и при производстве специальных взрывных работ.

В последние годы в РФ увеличивается объем взрывных работ с использованием взрывчатых веществ и зарядов на их основе, изготавливаемых на местах их применения, что существенным образом повышает уровень технико-экономических показателей ведения буровзрывных работ, исключает перевозку взрывчатых веществ автомобильным транспортом по дорогам общего пользования. Горнодобывающие предприятия на открытых и подземных работах с ограниченным расходом взрывчатых веществ, применяющих промышленные ВВ в упакованном виде (мешки и патроны), составляют более 90% от общего количества.

Известно, что порошкообразные взрывчатые вещества, например, аммониты, аммоналы, динамоны, производящиеся в заводских условиях, имеют значительно меньший критический диаметр детонации, более чувствительны к детонационному импульсу, устойчивая детонация возбуждается в них от средств первичного инициирования (электродетонаторов, детонирующих шнуров) по сравнению с гранулированными взрывчатыми веществами такого же компонентного состава - граммонитов, граммоналов, гранулитов. Для измельчения аммиачной селитры при производстве порошкообразных взрывчатых веществ используются шаровые мельницы, основным недостатком которых является их громоздкость и высокая загрузка оборудования взрывчатым веществом, что приводит к повышенной опасности производства порошкообразных ВВ. Процесс измельчения аммиачной селитры в шаровых мельницах характеризуется чрезвычайно высокой энергоемкостью расхода электрической энергии.

Известны способы изготовление порошкообразных взрывчатых веществ на местах ведения взрывных работ, включающие загрузку аммиачной селитры, дробление аммиачной селитры, смешивания компонентов твердой и жидкой фаз взрывчатого вещества. Для реализации этого способа используют передвижные установки производства взрывчатых веществ на предприятиях, ведущих взрывные работы вблизи мест производства ВВ, но так как отдельные узлы и механизмы установки объединены в одну конструкцию, доступ к ним затруднен и в случае выхода одного из них из строя требуются большие затраты времени на ликвидацию неисправности, что снижает ремонтопригодность установки; низкая надежность работы из-за сложности текущего контроля состояния отдельных узлов установки и ее обслуживания.

Известен способ производства взрывчатых веществ на предприятиях, ведущих взрывные работы вблизи мест производства ВВ, использующий передвижную установку производства взрывчатых веществ на предприятиях, ведущих взрывные работы вблизи мест производства ВВ (Патент РФ №2152587, МПК F42D 1/08, оп. 10.07.2000), состоящая из контейнера, в котором размещены мельница для дробления аммиачной селитры, смеситель шнекового типа, емкости для хранения жидкого и твердого горючих; установка снабжена системой очистки воздуха, расположенной над загрузочным бункером мельницы для измельчения аммиачной селитры.

Недостатком известного технического решения является насыщенность контейнера оборудованием, использование измельчителя в составе конструкции, но так как отдельные узлы и механизмы установки объединены в одну конструкцию, доступ к ним затруднен и в случае выхода одного из них из строя требуются большие затраты времени на ликвидацию неисправности, что снижает ремонтопригодность установки; низкая надежность работы из-за сложности текущего контроля состояния отдельных узлов установки и ее обслуживания.

Известен способ производства взрывчатых веществ на предприятиях, ведущих взрывные работы вблизи мест производства ВВ, использующий передвижную смесительную установку производства сыпучих взрывчатых веществ (патент РФ №2307818, МПК С06В 21/00, F42D 1/0, оп. 10.10.2007), состоящую из двух контейнеров, установленных в два яруса по высоте и сообщающихся между собой люком с лестничным маршем, люками для выгрузки взрывчатого вещества, нижний контейнер разделен перегородками с дверными проходами на отсеки, в которых размещены приемные устройства, дозаторы, сборники взрывчатых веществ, весоизмерительное оборудование, поддоны с готовой продукцией, оборудование для систем электроснабжения, обогрева, пожаротушения, вентиляции, управления техпроцессом и помещения для обслуживающего персонала, в верхнем контейнере размещены барабан-смеситель циклического действия, поддоны с гранулированной аммиачной селитрой, кассеты с емкостями для хранения жидких и твердых горючих.

Однако данная установка не является передвижной и предназначена только для заводских условий приготовления штатных гранулированных ВВ. Это увеличивает стоимость ВВ для потребителей из-за необходимости транспортирования и хранения больших объемов взрывоопасных ВВ. При этом потребители не могут изменять компонентный состав ВВ, а следовательно, и взрывчатые характеристики ВВ при изменении свойств взрываемых пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства взрывчатых веществ на предприятиях, ведущих взрывные работы вблизи мест производства ВВ, использующий Мобильную установку для изготовления взрывчатого вещества, состоящего из порошкообразной или гранулированной и порошкообразной аммиачной селитры, жидкого и твердого горючего, (патент 2373172, МПК С06В 21/00, оп. 20.11.2009), характеризующуюся тем, что она состоит из двух контейнеров, установленных в два яруса по высоте, в верхнем контейнере установлены, с возможностью поочередной работы, барабанный смеситель для смешивания компонентов взрывчатого вещества и валковая дробилка для измельчения гранулированной аммиачной селитры, поддоны для упаковок аммиачной селитры, емкости для жидкого и твердого горючего, нижний контейнер разделен перегородками с дверными проходами на приемное отделение, служебное помещение и электроаппаратную, в приемном отделении размещен узел приема и упаковки измельченной аммиачной селитры и взрывчатого вещества, состоящий из приемного бункера с дозатором и патрубком, установленным с возможностью крепления упаковки аммиачной селитры или взрывчатого вещества, при этом приемное отделение оснащено расположенным ниже уровня пола приямком с размещенным в нем металлическим стаканом для размещения упаковок взрывчатого вещества, контейнеры оснащены системами обогрева, пожаротушения и вентиляции и люком с лестничным маршем для сообщения между собой и разгрузочным люком с калиброванной сеткой для подачи измельченной в дробилке аммиачной селитры и полученного после смешивания в барабанном смесителе взрывчатого вещества в приемный бункер.

Однако данная установка не является самоходной (не имеет собственной колесной базы и энергетической установки), не имеет функции заряжания и предназначена только для стационарных условий приготовления гранулированных ВВ. Это увеличивает стоимость ВВ для потребителей из-за необходимости транспортирования и хранения больших объемов взрывоопасных ВВ. При этом потребители не могут изменять компонентный состав ВВ, а следовательно, и взрывчатые характеристики ВВ при изменении свойств взрываемых пород.

Также данная установка не позволяет измельчать АС и смешивать ВВ непосредственно перед заряжанием. Изготовленное на данной установке ВВ подвергается хранению, транспортировке и соответственно слеживаемости.

Так как отдельные узлы и механизмы установки объединены в одну конструкцию, доступ к ним затруднен и в случае выхода одного из них из строя требуются большие затраты времени на ликвидацию неисправности, что снижает ремонтопригодность установки; низкая надежность работы из-за сложности текущего контроля состояния отдельных узлов установки и ее обслуживания.

Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления взрывчатого вещества на основе измельченной аммиачной селитры с улучшенными взрывчатыми характеристиками, позволяющего использовать механизированный способ заряжания.

Технический результат от реализации изобретения заключается в улучшении взрывчатых характеристик взрывчатого вещества, повышении эффективности ведения взрывных работ с использованием взрывчатых веществ с различными детонационными характеристиками на основе измельченный аммиачной селитры различной дисперсности, снижении стоимости, расширении областей использования взрывчатых веществ, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ за счет осуществления способа с применением смесительно-зарядной машины (далее СЗМ), в стандартную конструкцию которых добавлено малогабаритное измельчающее устройство, позволяющее измельчать АС непосредственно перед смешением и заряжанием в скважину.

Это достигается за счет того, что в способе изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, включающем механизированное заряжание смесительно-зарядной машиной, механическое измельчение гранулированной аммиачной селитры, дальнейшее смешивание ее с горючими компонентами в жидкой фазе, согласно изобретению, для измельчения гранулированной аммиачной селитры используется измельчающее устройство, установленное непосредственно в смесительно-зарядной машине перед смешивающим шнеком, позволяющее измельчать аммиачную селитру непосредственно до смешения с горючими компонентами и заряжания смеси в скважину; при этом измельчающее устройство состоит из корпуса, вала на вынесенных подшипниковых опорах с развернутыми относительно друг друга ножами, заслонки, позволяющей контролировать степень измельчения непосредственно перед смешением и заряжанием, гидравлического привода от гидравлической системы смесительно-зарядной машины, через коробку отбора мощности автомобиля, продолжительность измельчения устанавливают для получения нитрата аммония (аммиачной селитры) с заданным гранулометрическим составом.

Существенные отличия изобретения заключаются в следующем:

- месторасположения измельчителя непосредственно на СЗМ;

- совмещение процесса измельчения гранулированной аммиачной селитры и изготовления взрывчатых веществ с заряжанием при помощи смесительно-зарядной машины;

- возможность установки подобного малогабаритного измельчителя на небольшой производственной площади на стационарных пунктах производства (СПП) непосредственно перед смешением ВВ;

- процесс измельчения выполняется измельчителем в виде устройства с указанными конструкцией и расположением, что облегчает доступ к нему, проведение текущего контроля их состояния и обслуживания, что также повышает надежность работы установки и ее ремонтопригодность.

В применении аммиачно-селитренных взрывчатых веществ большую роль играют такие показатели, как чувствительность, бризантность и скорость детонации.

Бризантность - характеристика способности ВВ к локальному дробящему воздействию на среду при взрыве и совпадающая с понятием мощности ВВ. Бризантность повышается с увеличением скорости детонации.

Скорость детонации - скорость распространения детонационной волны по заряду взрывчатого вещества.

На показатели бризантности и скорости детонации большое влияние оказывает физическое состояние окислителя, степень его измельчения. Чем сильнее измельчена аммиачная селитра, тем больше площадь соприкосновения окислителя и топлива, выше скорость детонации и бризантность ВВ.

Таким образом, взрывчатые характеристики ВВ на основе измельченной аммиачной селитры превосходят аналогичные характеристики гранулированных ВВ.

Тем не менее, применение таких ВВ ограниченно из-за существенного недостатка - непригодность к механизированному заряжанию современными смесительно-зарядными машинами (СЗМ), обусловленному высокой гигроскопичностью аммиачной селитры и склонностью к слеживанию, зависанию и пылению.

Сущность предлагаемого способа производства взрывчатых веществ поясняется фиг. 1-4.

На Фиг. 1 приведена диаграмма, иллюстрирующая зависимость скорости детонации от гранулометрического состава окислителя.

На Фиг. 2 представлена схема смесительно-зарядной машины, общий вид.

На Фиг. 3 - то же, общий вид сбоку.

На Фиг. 4 - то же, общий вид с измельчителем.

Позиции обозначают: бункер 1 аммиачной селитры; подающий шнек 2; смешивающий шнек 3; форсунку 5 выгрузки готового взрывчатого вещества 4; измельчающее устройство 6; заслонка 7.

Предложен способ изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, включающий механизированное заряжание современными смесительно-зарядными машинами, характеризующийся механическим измельчением гранулированной аммиачной селитры, дальнейшее смешивание ее с нефтепродуктами (и/или другими горючими компонентами). Для измельчения гранулированной аммиачной селитры используется измельчительное устройство 6 установленное непосредственно в смесительно-зарядной машине перед смешивающим шнеком 3, позволяющее измельчать аммиачную селитру непосредственно перед смешением и заряжанием в, и состоящее из корпуса, вала на вынесенных подшипниковых опорах с развернутыми относительно друг друга ножами (не показано), с заслонкой 7, позволяющей контролировать степень измельчения непосредственно перед смешением и заряжанием, гидравлическим приводом от гидравлической системы смесительно-зарядной машины, через коробку отбора мощности автомобиля, продолжительность измельчения устанавливают для получения нитрата аммония (аммиачной селитры) с заданным гранулометрическим составом. Добавив в существующую схему измельчающее устройство, АС 6 с заслонкой 7, позволяющей контролировать степень измельчения непосредственно перед смешением и заряжанием, можно получить взрывчатое вещество с улучшенными взрывчатыми характеристиками.

В общем случае конструкция СЗМ состоит из бункера аммиачной селитры 1, подающего шнека 2, смешивающего шнека 3, в который через форсунку 5 подается жидкий горючий компонент, выгрузки готового ВВ 4. См. фиг. 2.

Процесс изготовления ВВ и заряжания в скважину состоит из операций распаковывания мешков с аммиачной селитрой, дробления аммиачной селитры, дозировки компонентов, смешения компонентов, дозировки и заряжания ВВ в скважину.

Предлагаемый способ с применением малогабаритного измельчающего устройства аммиачной селитры на СЗМ может быть реализован на местах ведения взрывных работ (блоках) с применением СЗМ и на стационарных пунктах производства (СПП) сыпучих взрывчатых веществ в непосредственной близости от мест ведения взрывных работ, что расширяет номенклатуру изготавливаемых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в зависимости от свойств взрываемых горных пород.

Изобретение относится к производству взрывчатых веществ (ВВ) на основе аммиачной селитры (АС) различного гранулометрического состава, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, строительстве и при производстве специальных взрывных работ. Предложен способ изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, включающий механизированное заряжание современными смесительно-зарядными машинами, характеризующийся механическим измельчением гранулированной аммиачной селитры, дальнейшее смешивание ее с нефтепродуктами (и/или другими горючими компонентами). Для измельчения гранулированной аммиачной селитры используется измельчительное устройство 6 установленное непосредственно в смесительно-зарядной машине перед смешивающим шнеком 3, позволяющее измельчать аммиачную селитру непосредственно перед смешением и заряжанием. Измельчительное устройство состоит из корпуса, вала на вынесенных подшипниковых опорах с развернутыми относительно друг друга ножами (не показано), с заслонкой 7, позволяющей контролировать степень измельчения непосредственно перед смешением и заряжанием, гидравлическим приводом от гидравлической системы смесительно-зарядной машины через коробку отбора мощности автомобиля, Продолжительность измельчения устанавливают для получения нитрата аммония (аммиачной селитры) с заданным гранулометрическим составом. Добавив в существующую схему измельчающее устройство, АС 6 с заслонкой 7, позволяющей контролировать степень измельчения непосредственно перед смешением и заряжанием, можно получить взрывчатое вещество с улучшенными взрывчатыми характеристиками. Технический результат от реализации изобретения заключается в улучшении взрывчатых характеристик взрывчатого вещества, повышении эффективности ведения взрывных работ с использованием взрывчатых веществ с различными детонационными характеристиками на основе измельченный аммиачной селитры различной дисперсности, снижении стоимости, расширении областей использования взрывчатых веществ, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ. 4 ил.

Способ изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, включающий механизированное заряжание смесительно-зарядной машиной, механическое измельчение гранулированной аммиачной селитры, дальнейшее смешивание ее с горючими компонентами в жидкой фазе, отличающийся тем, что для измельчения гранулированной аммиачной селитры используется измельчающее устройство, установленное непосредственно в смесительно-зарядной машине перед смешивающим шнеком, позволяющее измельчать аммиачную селитру непосредственно до смешения с горючими компонентами и заряжания смеси в скважину; при этом измельчающее устройство состоит из корпуса, вала на вынесенных подшипниковых опорах с развернутыми относительно друг друга ножами, заслонки для контроля степени измельчения аммиачной селитры непосредственно перед смешением и заряжанием, гидравлического привода, работающего от гидравлической системы смесительно-зарядной машины, через коробку отбора мощности автомобиля, продолжительность измельчения устанавливают для получения взрывчатого вещества с заданной удельной поверхностью.