Водосодержащее взрывчатое вещество Российский патент 2023 года по МПК C06B31/42 C06B25/04 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам (ВВ) и может быть использовано в горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых, для которых характерны свойства обводненных условий (набухание, пластичность, липкость, размокаемость и высокий коэффициент размягчения при испытаниях горных пород на прочность при сжатии, растяжении, вдавливании и сдвиге).

Известно водосодержащее взрывчатое вещество, включающее тротил, воду, ингибитор (жидкое стекло), загуститель (гель кремниевой кислоты), окислитель и минеральное масло или дизельное топливо (см. патент РФ № 2118307, МПК C06B 31/42, 1998 г.).

Недостатком известного решения является отсутствие кислородного баланса.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) принято водосодержащее взрывчатое вещество, содержащее аммиачную селитру, тротил, карбамид и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

аммиачная селитра - 73

тротил - 15

карбамид - 4

вода – 8

(см. патент РФ № 2199513, МПК C06B 31/42, C06B 25/04, 2003 г.).

Существенным недостатком ближайшего аналога является недостаточная термохимическая стабильность и как следствие возможность возникновения раствора аммиачной селитры с буровым шламом.

Причиной этого является отсутствие в составе ВВ компонента, выполняющего функцию ингибитора, что не позволяет использовать его для отбойки сульфидсодержащих и оксидных руд, а также приводит к расслоению заряда. Это резко снижает взрывчатые показатели при детонации, эффективность взрыва и повышает себестоимость отбойки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка состава водосодержащего взрывчатого вещества с повышенными термохимической стабильностью, физической стабильностью и взрывчатыми показателями, пригодного для отбойки сульфидсодержащих и оксидных руд.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в повышении термохимической стабильности, физической стабильности и взрывчатых показателей взрывчатого вещества, пригодного для отбойки сульфидсодержащих и оксидных руд.

Поставленная задача решается тем, что водосодержащее взрывчатое вещество, содержащее аммиачную селитру, тротил, карбамид и воду в соотношении, обеспечивающем нулевой кислородный баланс, отличается тем, что дополнительно содержит калия бихромат, жидкое стекло и гель кремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов по массе:

аммиачная селитра - 74,50-74,98

тротил - 12

карбамид - 3,58-4,00

вода - 8

калия бихромат - 0,02

жидкое стекло - 0,05

гель кремниевой кислоты - 0,95.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

При этом признаки формулы изобретения обеспечивает решение следующих функциональных задач.

Признак «водосодержащее взрывчатое вещество… дополнительно содержит калия бихромат» способствует повышению водорастворимости окислителя - аммиачной селитры.

Признак «водосодержащее взрывчатое вещество… дополнительно содержит жидкое стекло» описывает тип используемого ингибитора, который позволяет повысить термохимическую стабильность ВВ при его контакте с сульфидсодержащими и/или оксидными рудами за счет того, что жидкое стекло эффективно нейтрализует кислоту, образующуюся в результате взаимодействия горячего раствора окислителя (аммиачной селитры) с сульфидными рудами, при этом компоненты, характерные для состава оксидных руд (железо, алюминий, хром, вольфрам, марганец), не уменьшают взрывчатые показатели ВВ в процессе его взаимодействия с рудами (Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. - М.: Оборонгиз, 1960. - 596 с.).

Жидкое стекло также молекулярно закрепляется на поверхности бурового шлама с образованием коллоидных частиц, формирующих защитную пленку, которая затрудняет контакт окислителя (аммиачной селитры) с сульфидами (Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. - М.: Оборонгиз, 1960. - 596 с.).

Признак «водосодержащее взрывчатое вещество… дополнительно содержит гель кремниевой кислоты» описывает тип используемого загустителя.

Признаки «при следующем соотношении компонентов по массе:

аммиачная селитра - 74,50-74,98

тротил - 12

карбамид - 3,58-4,00

вода - 8

калия бихромат - 0,02

жидкое стекло - 0,05

гель кремниевой кислоты - 0,95»

описывают оптимальное соотношение компонентов между собой.

В водосодержащем взрывчатом веществе с массовым соотношением жидкого стекла относительно других компонентов более 0,1 водородный показатель раствора окислителя (аммиачной селитры) смещается в щелочную область, где происходит образование металлических производных тротила, имеющих повышенную чувствительность к удару и трению, близкую к чувствительности инициирующих взрывчатых веществ, что снижает безопасность обращения и применения.

При массовом соотношении жидкого стекла относительно других компонентов менее 0,01 данного количества недостаточно для нейтрализации кислоты и предотвращения реакции взаимодействия раствора окислителя (аммиачной селитры) и сульфидов.

Заявляемое водосодержащее взрывчатое вещество изготавливают на местах применения в 2 этапа.

На первом этапе готовят сухую смесь, для чего перемешивают аммиачную селитру, тротил, карбамид и калия бихромат в роторном смесителе при скорости 120-180 об/мин в течение 6-8 минут при температуре окружающей среды 10-30°С.

На втором этапе в сухую смесь вводят жидкое стекло, гель кремниевой кислоты и воду и перемешивают в роторном смесителе при скорости 100-150 об/мин в течение 5-6 минут при температуре окружающей среды 10-30°С.

Составы водосодержащих взрывчатых веществ приведены в таблице 1.

Таблица 1
Составы водосодержащих взрывчатых веществ Название компонента Прототип Пример 1 Пример 2 Пример 3 аммиачная селитра 73 74,50 74,74 74,98 тротил 15 12 12 12 карбамид 4 3,58 3,79 4 вода 8 8 8 8 калия бихромат - 0,02 0,02 0,02 жидкое стекло - 0,05 0,05 0,05 гель кремниевой кислоты - 0,95 0,95 0,95

Провели испытания полученных образцов водосодержащих взрывчатых веществ в соответствии с ГОСТ 14839.3-69, ГОСТ 7140-81, полученные характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2
Характеристики водосодержащих взрывчатых веществ Показатели Прототип Пример 1 Пример 2 Пример 3 Начальная плотность, кг/м³ 1480 1497 1506 1510 Скорость детонации, м/с 6278 6370 6370 6370 Удельная теплота взрыва, МДж/кг 3670 4154 4391,5 4629 Объемная теплота взрыва, МДж/кг 5430 5480 5500 5520 Кислородный баланс, % 0,00 0,00 0,00 0,00

На основе данных таблицы 2 можно сделать вывод, что заявляемый состав при уменьшении содержания взрывчатого компонента (тротила) имеет более высокие параметры детонации, так как повышение концентрации двухатомных газов (входящих в состав карбамида) ведет к увеличению объема продуктов взрыва и как следствие к увеличению работы взрыва.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам (ВВ) и может быть использовано в горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых, для которых характерны свойства обводненных условий: набухание, пластичность, липкость, размокаемость и высокий коэффициент размягчения при испытаниях горных пород на прочность при сжатии, растяжении, вдавливании и сдвиге. Водосодержащее взрывчатое вещество включает аммиачную селитру, тротил, карбамид и воду в соотношении, обеспечивающем нулевой кислородный баланс. Дополнительно содержит калия бихромат, жидкое стекло и гель кремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов по массе: аммиачная селитра – 74,50-74,98; тротил – 12; карбамид – 3,58-4,00; вода – 8; калия бихромат – 0,02; жидкое стекло – 0,05; гель кремниевой кислоты – 0,95. Обеспечивается повышение термохимической стабильности, физической стабильности и взрывчатых показателей взрывчатого вещества, пригодного для отбойки сульфидсодержащих и оксидных руд. 2 табл., 3 пр.

Водосодержащее взрывчатое вещество, содержащее аммиачную селитру, тротил, карбамид и воду в соотношении, обеспечивающем нулевой кислородный баланс, отличающееся тем, что дополнительно содержит калия бихромат, жидкое стекло и гель кремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов по массе:

аммиачная селитра – 74,50-74,98

тротил – 12

карбамид – 3,58-4,00

вода – 8

калия бихромат – 0,02

жидкое стекло – 0,05

гель кремниевой кислоты – 0,95.