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÷4.5 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, содержащий индустриальное масло, гелеобразователь, пенообразователь, поверхностно-активное вещество и стабилизатор, согласно изобретению в качестве гелеобразователя он содержит алкенилянтарный ангидрид, в качестве пенообразователя метилцеллюлозу, в качестве поверхностно-активного вещества ПО-6РЗ, в качестве стабилизатора - олеат глицерина, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полиизобутилен сжатого ангидрита 30-35 метилцеллюлоза 0,5-1,5 ПО-6РЗ 0,7-1,1 олеат глицерина 0,8-1,2 индустриальное масло остальное

Эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ приготавливают следующим способом. Берут компоненты: алкенилянтарный ангидрид, метилцеллюлозу, ПО6РЗ, олеат глицерина, индустриальное масло.

В качестве алкенилянтарный ангидрида - полиизобутилена сжатого ангидрита, служащего гелеобразователем, применяют алкенилянтарный ангидрид, получаемый конденсацией полиолефина и малеинового ангидрида. Алкенилянтарный ангидрид с молекулярной массой более 1000 является универсальным сырьем для производства различного вида химической продукции. Представляет собой вязкую прозрачную светло-желтого цвета жидкость с концентрацией основного вещества до 85%. Продукты, произведенные на основе полиизобутилена сжатого ангидрита (алкенилянтарного ангидрита), являются превосходными диспергаторами в моторных маслах, эмульгаторами промышленных взрывчатых эмульсий, ингибиторами коррозий и т.д. Может применяться для производства рабоче-консервационных масел различного назначения, является маслорастворимым поверхностно-активным веществом. Алкенилянтарный ангидрид взрывобезопасен, особых предосторожностей при транспортировке, хранении и применении не требует. Транспортируется всеми видами транспорта, с учетом требований перевозок. По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным веществам. Тип и концентрацию полизобутилена сжатого ангидрита определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемых параметров эмульсионного взрывчатого вещества.

В качестве пенообразователя используют метилцеллюлозу. Метилцеллюлоза водорастворимая используется в качестве стабилизатора для полимеризации, для получения мелованных бумаг, в медицинской и пищевой промышленности, в нефтеперерабатывающей промышленности, в производстве асбоцементных, экструзионных изделий, для производства клея, для изготовления малярных составов и клеевых шпаклевок. Марки: 1 МЦ-8, МЦ-16, МЦ-35, МЦ-50, МЦ-65, МЦ-100, МЦ-С, МЦ-В, МЦ-СБР. Внешний вид: для марок 1-6 - волокнистый материал белого цвета с желтоватым оттенком; для марок 7-9 - волокнистый материал любого цвета с любым оттенком. Марку метилцеллюлозы определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемой температуры эмульсионного взрывчатого вещества.

В качестве поверхностно-активного вещества используют ПО-6РЗ. Пенообразователь ПО-6РЗ (1%, 3%, 6%) - синтетический углеводородный пенообразователь (пенный концентрат) общего и целевого назначения широкого применения для тушения пожаров классов А и В, используется для получения пены различной кратности при тушении горючих жидкостей, твердых горючих материалов, волокнистых и тлеющих веществ, для защиты строительных конструкций, технологических аппаратов и хранящихся материалов от воздействия тепловых потоков, пригоден для применения с использованием как питьевой, так и жесткой (морской) воды. Фторированные ПАВ в состав данного пенообразователя не входят. Пенообразователь ПО-6РЗ выпускается с тремя объемными долями применения: 1%, 3% и 6%. По желанию потребителей пенообразователи ПО-6РЗ (1%, 3%, 6%) могут выпускаться с температурами застывания в диапазонах: ПО-6РЗ (3%, 6%) и ПО-6РЗ смачиватель от минус 3°С до минус 60°С, ПО-6РЗ (1%) от минус 3°С до минус 15°С. Концентрацию ПО-6РЗ определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемой температуры эмульсионного взрывчатого вещества.

В качестве стабилизатора используют олеат глицерина. Олеат глицерина - продукт этерификации олеиновой кислоты глицерином, представляющий собой смесь преимущественно моно- диэфиров ОН-СН₂-СН(ОН)-СН₂ООСС₁₇Н₃₃ С₂₁Н₄₀О₆ м.м.356,61 моноолеат глицерина, С₁₇Н₃₃СООСН₂СНОН-СН₂ООСС₁₇Н₃₃ C₃₉H₇₂O₅ м.м.621,11 диолеат глицерина. Олеат глицерина широко используется в косметической промышленности в качестве эмульгирующего агента для эмульсионных систем типа вода-масло. Концентрацию олеата глицерина определяют экспериментальным, экспериментально-аналитическим или опытным путем в зависимости от требуемой температуры эмульсионного взрывчатого вещества (эмульсии).

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. 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 1). 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 содержит индустриальное масло, гелеобразователь, пенообразователь, поверхностно-активное вещество и стабилизатор. В качестве гелеобразователя он содержит алкенилянтарный ангидрид, в качестве пенообразователя метилцеллюлозу, в качестве поверхностно-активного вещества ПО6РЗ, в качестве стабилизатора - олеат глицерина. Состав эмульгатора имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

алкенилянтарный ангидрид 30-35 метилцеллюлоза 0,5-1,5 ПО6РЗ 0,7-1,1 олеат глицерина 0,8-1,2 индустриальное масло остальное.

Обеспечивается повышение вязкости эмульсионного взрывчатого состава после закачивания в скважину и повышение продолжительности времени жизни в скважине.

Эмульгатор для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ, содержащий индустриальное масло, гелеобразователь, пенообразователь, поверхностно-активное вещество и стабилизатор, отличающийся тем, что в качестве гелеобразователя он содержит алкенилянтарный ангидрид, в качестве пенообразователя метилцеллюлозу, в качестве поверхностно-активного вещества ПО6РЗ, в качестве стабилизатора - олеат глицерина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алкенилянтарный ангидрид 30-35 метилцеллюлоза 0,5-1,5 ПО6РЗ 0,7-1,1 олеат глицерина 0,8-1,2 индустриальное масло остальное