ЭМУЛЬСИОННЫЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ Российский патент 2023 года по МПК C06B31/28 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионным взрывчатым составам.

Известна взрывчатая композиция многофакторного действия повышенной мощности (патент РФ №2209806, опубл. 10.08.2003, бюл. №22). Согласно изобретению взрывчатая композиция содержит азотнокислый эфир одноатомного спирта с 1-4 атомами углерода, порошкообразный окислитель -нитрат или перхлорат аммония и/или гетероциклический нитроамин, горючее -алюминий, загуститель - бутадиеновый, или бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый каучук. Дополнительно взрывчатая композиция может содержать в качестве горючего минеральное масло, в качестве структурообразователя ароматические нитрозосоединения или хиноловый эфир, в качестве поверхностно-активных веществ жирные кислоты или их соли.

Недостатком данного состава является сложность перекачивания насосами, недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и невозможность перекачивания насосами.

Известен водосодержащий взрывчатый состав (патент РФ №2537485, опубл. 10.01.2015, бюл. №1). Состав содержит сбалансированный водный раствор горючего и окислителей из аммиачной селитры, натриевой селитры и карбамида, загущенный полиакриламидом с применением в качестве структурирующей добавки сульфата алюминия. В качестве сенсибилизатора взрывчатый состав содержит многоканальные пироксилиновые пороха с толщиной горящего свода 0,7-1,5 мм или смесь указанных порохов с чешуированным тротилом при содержании пороха в составе 20-45 мас. % при следующем соотношении компонентов, мас. %: сенсибилизатор 25,0-65,0, натриевая селитра 5,0-8,0, карбамид 4,0-6,0, вода 9,0-12,0, полиакриламид 0,5-1,5, сульфат алюминия 0,02-0,3, аммиачная селитра - остальное.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и малая мощность.

Известен эмульсионный взрывчатый состав (патент РФ №1840467, опубл. 10.03.2007, №7), состав содержит, %: нитрат натрия или нитрат кальция 10-20, воду 10-20, индустриальное масло или мазут 3-6, алюминий 4-10, нитрит натрия 0,05-0,15, нитраты алифатических аминов С17-С25 или их смесь с пентаэритритовыми эфирами талловых или синтетических жирных кислот в соотношении от 66/34 до 50/50, и нитрат аммония - до 100%.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину, а также высокая опасность использования алюминиевой пудры.

Известен взрывчатый состав (патент №1841264, опубл. 27.12.2016, бюл. №36), состоящий из тротила, алюминиевой пудры ПП-2, сополимера ВА-20 и введена армирующая добавка стекловолокно.

Недостатком данного изобретения является невозможность перекачки насосами, а также высокая опасность использования алюминиевой пудры.

Известно водонаполненное взрывчатое вещество (а.с. СССР №1841270, опубл. 27.12.2016 г., бюл. №36). Водонаполненное взрывчатое вещество состоит из перхлората аммония, тротила, алюминиевого порошка, нитратов аммония и кальция, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и дополнительно содержит загуститель - сульфитно-спиртовая барда.

Недостатком данного состава является непригодность для механизированного заряжания и высокая чувствительность к внешним воздействиям.

Известен взрывчатый состав на основе аммиачной селитры, принятый за прототип (патент РФ №2444504, опубл. 10.03.2012, бюл. №7). Взрывчатый состав содержит пористую гранулированную аммиачную селитру, ингибитор и комбинированное горючее, представляющее собой смесь динитротолуола, жидкого горючего и измельченного металлического горючего на основе алюминия, железа, кальция, магния, марганца, титана, хрома, цинка и/или их окислов, при этом жидкое горючее представляет собой масло индустриальное или масло приборное, или дизельное топливо, или мазут, или жир животный технический, или их смесь.

Недостатком данного состава является невозможность перекачки насосами и опасность работ при добавлении измельченного металлического горючего.

Техническим результатом изобретения является возможность перекачивания насосами и снижение опасности работ при добавлении измельченного металлического горючего.

Технический результат достигается тем, что в эмульсионном взрывчатом составе, содержащем матричную эмульсию взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, жидкого горючего, эмульгатора, нитрита натрия и воды, с добавкой измельченного металлического горючего на основе алюминия, железа, кальция, магния, марганца, титана, хрома, цинка, согласно изобретению металлическое горючее соединяют с помощью шеллака или костного клея с окалиной, мас.%:

Матричная эмульсия взрывчатого вещества 80-95 Металлическое горючее, соединенное шеллаком или костным клеем с окалиной 5-20

Эмульсионный взрывчатый состав характеризуется также тем, что в качестве окалины используют окалину железа.

Эмульсионный взрывчатый состав характеризуется также тем, что в качестве окалины используют окалину меди.

Эмульсионный взрывчатый состав приготавливают следующим способом. Берут компоненты: матричную эмульсию на основе аммиачной селитры, жидкого горючего, эмульгатора, нитрита натрия (при необходимости, либо другую сенсибилизирующую добавку - перекись водорода, стеклянные или пенополистирольные микросферы), воды, добавляют в нее измельченное металлическое горючее, соединенное с помощью шеллака или костного клея с окалиной, производят смешивание в требуемых пропорциях. Пропорции определяют из интервала, мас.%: матричная эмульсия взрывчатого вещества 80-95%; металлическое горючее, соединенное с помощью шеллака или костного клея с окалиной 5-20%. Окалина - это смесь оксидов, образующихся прямым действием кислорода при накаливании на воздухе металлов. Обычно термин применяется к окислам не всех металлов, а только железа и меди. Железная окалина представляет собой смесь оксидов Fe₃O₄, FeO и Fe₂O₃, и состоит из двух слоев, легко отделяемых друг от друга. Внутренний слой пористый, черно-серого цвета, наружный плотный и с красноватым оттенком, оба слоя хрупки и обладают ферромагнитными свойствами. Состав железной окалины непостоянен и зависит от условий получения: при продолжительном накаливании на воздухе она постепенно переходит в Fe₂O₃, а последняя в белокалильном жару теряет часть кислорода, переходя в FeO. Обычно железная окалина состоит из 64-73% FeO и 36-27% Fe₂O₃, наружный слой содержит больше Fe₂O₃ - от 32 до 37%, а самый внешний слой - даже до 53%. На поверхности легированных сталей образуются сложные оксиды (NiO⋅Fe₂O₃, FeO⋅Cr₂O₃ и др.). При толщине до 40 нм слой окалины прозрачный, при толщине от 40 до 500 нм - окрашен в тот или иной цвет побежалости, при толщине свыше 500 нм окалина имеет постоянную окраску, зависящую от химического состава. Медная окалина, представляющая собой хрупкую, черно-серого цвета массу, состоит из окислов меди Cu₂O (около 75%) CuO (около 25%). Так же, как у железной окалины, состав ее непостоянен и может колебаться в зависимости от температуры и избытка кислорода при получении. Во внутренних слоях преобладает Cu₂O, в наружных - CuO. При красном калении и при достаточном количестве кислорода Cu₂O окисляется до CuO, поэтому в этих условиях медная окалина будет состоять главным образом из CuO, а при температурах выше 1100°С, вследствие разложения CuO на Cu₂O и кислород, в медной окалине будет преобладать Cu₂O. Пропорции между окалиной и металлическим горючим, соединенным шеллаком или костным клеем принимают аналитическим, экспериментально-аналитическим или экспериментальным путями в соответствии с требуемой энергетикой эмульсионного взрывчатого состава. Например, при использовании чистой окалины железа и чистого алюминия при измельчении их до размера 100 микрон необходимо брать 80% окалины железа и 20% алюминия. При наличии любых других примесей необходимо корректировать данную пропорцию для получения требуемого результата. Шеллак широко используется в пиротехнике как горючее вещество, например, для сигнальных огней (зеленый огонь: 85% - хлорат бария, 15% - шеллак), трассирующих боеприпасов (трассирующий состав: 55% - нитрат бария, 35% - магний, 10% - шеллак). Костный клей применяют для склеивания древесины, ДСП, ДВП в мебельной, деревообрабатывающей, бумажной, полиграфической, спичечной и других отраслях промышленности, а также в быту в качестве столярного клея. Использование шеллака или костного клея для соединения металлического горючего с окалиной позволит минимизировать вредные выбросы в виде вредных газов, образующихся при ведении взрывных работ. Использование шеллака или костного клея позволяет повысить безопасность работ за счет прочного соединения измельченного металлического горючего с окалиной с исключением образования взрывоопасной пыли.

Измельченное металлическое горючее может быть принято на основе алюминия, железа, кальция, магния, марганца, титана, хрома, цинка, или других металлов, позволяющих повысить энергетическую составляющую взрывчатого вещества относительно эталона - Аммонита 6ЖВ. Металлическое горючее измельчают до размеров 100 микрон или меньше, тщательно перемешивают с окалиной железа или меди, после чего полученную смесь перемешивают с шеллаком или костным клеем, после отвердевания данной смеси производят ее измельчение до фракции 100-200 микрон. После этого данная добавка готова для смешивания с матричной эмульсией взрывчатого вещества. Количество окалины железа или меди, шеллака и измельченного металлического горючего принимают аналитическим, экспериментально-аналитическим или экспериментальным путями в соответствии с требуемой энергетической составляющей эмульсионного взрывчатого состава.

Состав матричной эмульсии взрывчатого вещества для приготовления в лабораторных или полевых условиях можно принять следующим, мас.%:

Аммиачная селитра 75 Минеральное масло 6,5 Нитрит натрия 0,5 Вода 12 Эмульгатор остальное

Матричную эмульсию взрывчатого изготавливают известным способом: приготовленный при температуре 80-90°С водный раствор окислителя из смеси аммиачной селитры и воды в течение 1 минуты приливают при интенсивном перемешивании к смеси из минерального масла (например, И-20) и эмульгатора, далее продолжают эмульгирование в пределах 3 минут. В полученную матричную эмульсию взрывчатого вещества добавляют 0,5% водного раствора нитрита натрия концентрацией 5÷15% и перемешивают в течение 10÷15 минут. Затем в полученную матрицу добавляют металлическое горючее, соединенное шеллаком или костным клеем с окалиной железа или меди в количестве 5-20 мас.%. Тип окалины принимают в зависимости от доступности и стоимости в конкретном регионе для снижения затрат на эмульсионный взрывчатый состав. Результаты лабораторных исследований эмульсионного взрывчатого состава приведены в таблице. Основные характеристики эмульсионного взрывчатого состава определяли по различным известным методикам.

Примеры 1, 2, 3, 4, 5 приготовления эмульсионных взрывчатых составов приведены в таблице.

Как видно из таблицы и примеров 1-5 при увеличении доли металлического горючего, соединенного шеллаком или костным клеем с окалиной возрастает энергетическая составляющая, но также возрастает динамическая вязкость. За пределами указанными в формуле изобретения либо уменьшается энергетическая составляющая, либо фактически теряется способность эмульсионного взрывчатого состава к перекачиванию.

Применение данного эмульсионного взрывчатого состава обеспечивает следующие преимущества:

- возможность перекачивания взрывчатого вещества насосами;

- повышение безопасности проведения работ по добавлению твердого металлического горючего.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионным взрывчатым составам. Эмульсионный взрывчатый состав содержит матричную эмульсию взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, жидкого горючего, эмульгатора, нитрита натрия и воды, с добавкой измельченного металлического горючего на основе алюминия, железа, кальция, магния, марганца, титана, хрома, цинка. Металлическое горючее соединяют с помощью шеллака или костного клея с окалиной, мас.%: матричная эмульсия взрывчатого вещества 80-95; металлическое горючее, соединенное шеллаком или костным клеем с окалиной 5-20. Техническим результатом изобретения является возможность перекачивания насосами и снижение опасности работ при добавлении измельченного металлического горючего. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

1. Эмульсионный взрывчатый состав, содержащий матричную эмульсию взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, жидкого горючего, эмульгатора, нитрита натрия и воды, с добавкой измельченного металлического горючего на основе алюминия, железа, кальция, магния, марганца, титана, хрома, цинка, отличающийся тем, что металлическое горючее соединяют с помощью шеллака или костного клея с окалиной, мас.%:

Матричная эмульсия взрывчатого вещества 80-95 Металлическое горючее, соединенное шеллаком или костным клеем с окалиной 5-20

2. Эмульсионный взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окалины используют окалину железа.

3. Эмульсионный взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окалины используют окалину меди.