ЭМУЛЬГАТОР ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2021 года по МПК C06B23/00 B01F17/00 

Изобретение относится к получению эмульгирующих составов, применяемых в производстве взрывчатых веществ эмульсионного типа для взрывных работ.

Известен эмульгатор (патент РФ №2258055, опубл. 10.08.2005, бюл. №22). Эмульгатор получен путем смешения полиизобутиленянтарного или полиизобутиленбисянтарного ангидрида с продуктом его взаимодействия с органическим моно- или полиамином, введения в полученную смесь при постоянном перемешивании эфиров жирных кислот с многоатомными спиртами, последующего добавления алкилбензосульфонатов Са, K, Mg, Mo или их смеси в виде 20-70% раствора в индустриальном масле, перемешивания и фильтрования полученной смеси.

Недостатком данного состава является малая конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и небольшое большое время жизни в скважине.

Известен композиционный эмульгатор (патент РФ №2110506, опубл. 10.05.1998), композиционный эмульгатор, состоящий из моноэфира многоатомного (С2-С6) спирта и одноосновной жирной (С12-С20) кислоты; первичных синтетических высших жирных (С12-С20) спиртов; этаноламидов и соли алкилбензолсульфоната многовалентного металла.

Недостатком данного состава является малая конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и небольшое большое время жизни в скважине.

Известен эмульгатор для производства эмульсионного взрывчатого вещества (патент РФ №2263096, опубл. 27.10.2005, №30), содержащий компоненты при следующем соотношении (мас. %): полиизобутиленянтарный или полиизобутиленбисянтарный ангидрид 1-10; продукт взаимодействия полиизобутиленянтарного или полиизобутиленбисянтарного ангидрида с органическим моно- или полиамином 40-90; эфиры жирных кислот с многоатомными спиртами 2-30; алкилбензосульфонаты Са, K, Mg, Mo или их смеси 6-30.

Недостатком данного состава является малая конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и небольшое большое время жизни в скважине.

Известен эмульгирующий состав для производства эмульсионных взрывчатых веществ (патент РФ №2277965, опубл. 20.06.2006, бюл. №17. Эмульгирующий состав включает продукты конденсации полиизобутиленянтарных ангидридов с алканоламинами в виде раствора в индустриальном масле. Состав содержит смесь продуктов конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с моноэтаноламином и триэтаноламином в следующих соотношениях в исходной реакционной массе: моноэтаноламина от 0,2 до 0,5 моль и триэтаноламина - от 1,5 до 1,8 моль на 1 моль полиизобутиленянтарного ангидрида. В способе получения состава процесс конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида ведут с последовательным добавлением 0,2-0,5 моль моноэтаноламина, затем 1.8÷1.5 моль триэтаноламина на 1 моль полиизобутиленянтарного ангидрида с перемешиванием при скорости вращения мешалки 2,5÷3,6 м/с. Для уменьшения вспенивания вводят 0,005÷0,01 мас. % полиметилсилоксиновой жидкости.

Недостатком данного состава является малая конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и небольшое большое время жизни в скважине.

Известен универсальный эмульгатор обратных эмульсий, принятый за прототип (патент РФ №2652714, опубл. 28.04.2018 г., бюл. №13). Универсальный эмульгатор обратных эмульсий содержит индустриальное масло, смесь продуктов конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с аминопроизводными и аддуктов жирных кислот и стабилизатор эмульсии. В качестве аддуктов жирных кислот используют алкилоламиды жирных кислот растительных масел, а в качестве стабилизатора -гидрофобизированные продукты гидратации растительных масел.

Недостатком данного состава является малая конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и небольшое большое время жизни в скважине.

Техническим результатом изобретения является повышение вязкости эмульсионного взрывчатого состава после закачивания в скважину и повышение продолжительности времени жизни в скважине.

Технический результат достигается тем, что в эмульгаторе для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ, содержащем индустриальное масло, гелеобразователь, пенообразователь, поверхностно-активное вещество и стабилизатор, согласно изобретению в качестве гелеобразователя он содержит желатин, в качестве пенообразователя синтетическое моющее средство, в качестве поверхностно-активного вещества хозяйственное мыло, в качестве стабилизатора - глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Желатин 18-22 Синтетическое моющее средство 0,9-1,1 Хозяйственное мыло 0,4-0,6 Глицерин 8-12 индустриальное масло остальное

Эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ приготавливают следующим способом. Берут компоненты: желатин, синтетическое моющее средство, хозяйственное мыло, индустриальное масло.

В качестве гелеобразователя используют желатин, например по ГОСТ 11293-89 Желатин. Технические условия. Желатин - бесцветный или имеющий желтоватый оттенок частично гидролизованный белок коллаген, прозрачная вязкая масса, продукт переработки (денатурации) соединительной ткани животных (коллагена). В зависимости от сырья и целей применения имеет различные торговые названия: кроличий, мездровый (кожный), пергаментный, костный, рыбий (осетровый), столярный (костный) и т.д. Тип желатина определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемой вязкости эмульсионного взрывчатого вещества.

В качестве пенообразователя используют синтетическое моющее средство. Синтетические моющие средства используются в быту, в промышленности их применяют для отбеливания текстиля, при крашении и аппретировании тканей, на стадиях очистки и травления металлов, для стерилизации оборудования в пищевой промышленности, а также в производстве косметики. Наиболее распространенные синтетические моющие средства - сульфонаты натрия. Существуют их многочисленные разновидности, несколько различающиеся по свойствам. Для специальных целей используются и другие соединения. Тип синтетического моющего средства определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемых характеристик эмульсионного взрывчатого вещества.

В качестве поверхностно-активного вещества используют хозяйственное мыло. Мыло хозяйственное твердое - сорт мыла с содержанием жирных кислот не более 72% и большим количеством щелочей, около 0,15-0,20%. Вследствие чего имеет высокий водородный показатель - рН 11-12. Обладает антибактериальными свойствами. В СНГ в соответствии с ГОСТ 30266-95 хозяйственное мыло подразделяется на три категории в зависимости от содержания жирных кислот: I категория должна иметь не менее 70,5% жирных кислот, II категория - 69,0%, III - 64,0%. Хозяйственное мыло получают охлаждением мыльного клея. Тип хозяйственного мыла определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемых характеристик эмульсионного взрывчатого вещества.

В качестве стабилизатора используют глицерин, например по ГОСТ 6259-75 Глицерин. Технические условия. Глицерин (глицербл, пропантриол-1,2,3) - простейший представитель трехатомных спиртов с формулой С₃Н₃(ОН)₃. Представляет собой вязкую прозрачную жидкость. Тип глицерина определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемых характеристик эмульсионного взрывчатого вещества. Глицерин - бесцветная, вязкая, очень гигроскопичная жидкость, смешивается с водой в любых пропорциях. Сладкий на вкус, отчего и получил свое название. В соединении с пропиленгликолем становится более текучим. Химические свойства глицерина типичны для многоатомных спиртов. Взаимодействие глицерина с галогеноводородами или галогенидами фосфора ведет к образованию моно- и дигалогенгидринов. Тип глицерина определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемых характеристик эмульсионного взрывчатого вещества.

Примеры 1, 2, 3, 4, 5 приготовления эмульгаторов для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ различного состава приведены в таблице.

Получение эмульгатора для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ осуществляют путем смешения охлажденных до 70-80°С компонентов, в необходимых массовых соотношениях. Массовые соотношения компонентов и свойства эмульсии с использованием полученного эмульгатора для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ приведены в таблице. Как видно из данных таблицы в примере 1 водоустойчивость и время жизни эмульсионного взрывчатого состава меньше заявленных в составе, принятом за прототип (180 суток), поэтому данный состав эмульгатора для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ к применению не рассматривается. В примерах 2, 3, 4, 5 можно отметить увеличение водоустойчивости и времени жизни эмульсионного взрывчатого состава, но в примере 5 вязкость полученной эмульсии значительно превышает оптимальную для перекачки насосом (до 20000-33000 СПуаз), поэтому его применение представляется невозможным при применении мобильного смесительно-зарядного оборудования.

Пропорции эмульсии для приготовления в лабораторных условиях принимали следующие, мас. %:

Раствор окислителя (80% аммиачной селитры в воде) 93;

Эмульгатор 7.

Пример получения состава эмульсии в лабораторных условиях. Полученный эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ нагревают до 70-80°С и при включенной мешалке приливают в раствор окислителя в течение 1 минуты. Процесс эмульгирования продолжают еще в течение 2 минут, после чего полученную эмульсию подвергают испытаниям.

Для оценки качества получаемых эмульсий с применением заявляемого эмульгирующего состава применяли известные физико-химические методы.

Все образцы эмульсий подвергали циклическому темперированию: 4 часа выдерживали при температуре минус 30°С, затем 4 часа при плюс 30°С. При этом считали, что 10 циклов соответствует продолжительности хранения эмульсии в течение 6 месяцев.

Количество образовавшихся после 10 циклов кристаллов определяли рентгенофазовым анализом. Размер частиц дисперсной фазы до и после темперирования определяли анализатором размера частиц.

Водоустойчивость эмульсий определяли по ГОСТ Р32141-2013.

Как видно из таблицы (примеры 1-5), эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ, содержащий компоненты в заявляемых пределах, превосходит прототип по всем контролируемым свойствам. Снижение концентрации компонентов в составе ниже нижнего предела не обеспечивает достаточно высокой степени дисперсности и устойчивости эмульсии при длительном хранении и контакте с водой (пример 11). Снижение концентрации стабилизатора эмульсии ниже заявляемого предела приводит к увеличению размера частиц дисперсной фазы при длительном хранении (пример 1).

Применение данного эмульгатора для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ обеспечивает следующие преимущества:

- продление времени жизни эмульсионного взрывчатого вещества;

- повышение конечной вязкости эмульсионного взрывчатого вещества после закачки в скважину;

- повышение водоустойчивости эмульсионного взрывчатого вещества.

Изобретение может быть использовано в производстве взрывчатых веществ эмульсионного типа для взрывных работ. Эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ в качестве гелеобразователя содержит желатин, в качестве пенообразователя - синтетическое моющее средство, в качестве поверхностно-активного вещества - хозяйственное мыло, в качестве стабилизатора - глицерин. Состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: желатин 18-22; синтетическое моющее средство 0,9-1,1; хозяйственное мыло 0,4-0,6; глицерин 8-12; индустриальное масло - остальное. Обеспечивается повышение вязкости эмульсионного взрывчатого состава после закачивания в скважину и повышение продолжительности времени жизни в скважине. 1 табл.

Эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ, содержащий индустриальное масло, гелеобразователь, пенообразователь, поверхностно-активное вещество и стабилизатор, отличающийся тем, что в качестве гелеобразователя он содержит желатин, в качестве пенообразователя синтетическое моющее средство, в качестве поверхностно-активного вещества хозяйственное мыло, в качестве стабилизатора - глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Желатин 18-22 Синтетическое моющее средство 0,9-1,1 Хозяйственное мыло 0,4-0,6 Глицерин 8-12 Индустриальное масло остальное.