ЭМУЛЬСИОННЫЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ Российский патент 2024 года по МПК C06B31/28 C06B31/40 

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

Известно эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество (патент РФ №2544680, опубл. 20.03.2015, бюл. №8). Состав содержит, мас. %: водомасляную эмульсию 80,00-30,00, аммиачную селитру 18,60-65,70, газогенерирующую добавку в виде раствора для газификации 0,20-0,10 и нефтепродукты 1,20-4,20. В качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр и включает кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину в качестве катализатора и натр едкий 40%-ный. Эмульсионное взрывчатое вещество включает гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией.

Недостатком данного состава является высокая стоимость газогенерирующей добавки и возможность схлопывания пузырьков с течением времени, либо при динамических нагрузках.

Известен состав эмульсионного взрывчатого вещества (патент РФ №2252928, опубл. 27.05.2005, №15), содержащий гранулированную аммиачную селитру, нефтепродукты, эмульсию порэмита и порошкообразный ферросилиций. Во взрывчатом составе может применяться пористая гранулированная аммиачная селитра.

Недостатком данного состава является высокая стоимость сенсибилизирующей добавки.

Известно эмульсионное взрывчатое вещество (патент UA №41672, опубл. 25.05.2009), содержащее эмульсионную матрицу, включающую в себя водные растворы нитратов аммония и кальция, оксид кальция и эмульгатор, и газогенерирующую добавку, в качестве которой используют 3-10%-ный водный раствор неорганических пероксидов (преимущественно перекиси водорода H₂O₂).

Недостатком данного состава является высокая стоимость газогенерирующей добавки и возможность схлопывания пузырьков с течением времени, либо при динамических нагрузках.

Известен эмульсионный взрывчатый состав, принятый за прототип (патент РФ №2123488, опубл. 20.12.1998). Эмульсионный взрывчатый состав, включает аммиачную селитру, окислительную и углеводородную фазы (жидкое горючее и эмульгатор) и сенсибилизирующую добавку, согласно изобретению окислительная фаза представляет собой водный раствор солей-окислителей, таких, как нитрат натрия или нитрат кальция, и/или аммоний хлорнокислый, или нитрат метиламина, или динитрат этилендиамина, или натрий хлорнокислый, углеводородная фаза включает индустриальное масло, плавкие углеводороды, такие, как петролатум или парафин, или битум и эмульгатор, содержащий продукты конденсации полиолефинов мол. м. 300-3000, предпочтительно 900-1500, с малеиновым ангидридом и алканоламином, предпочтительно триэтаноламином или полиолом, например глицерином, или полиглицерином, или пентаэритритом, или смеси этих продуктов с эфирами жирных кислот фракции С₁₇-С₂₅, или эфирами жирных кислот таллового масла с глицерином или полиглицерином, или пентаэритритом, а сенсибилизирующая добавка представляет собой раствор нитрита натрия или смесь раствора нитрата натрия с формалином, или пористые добавки типа перлита при следующем соотношении компонентов, мас. %: нитрат натрия - 5,0-15,0; или нитрат кальция - 5,0-25,0; и/или аммоний хлорнокислый - 5,0-15,0; или нитрат метиламина - 5,0-15,0; или динитрат этилендиамина - 5,0-30,0; или натрий хлорнокислый - 5,0-25,0; вода - 5,0-25,0; масло индустриальное - 2,0-7,0; петролатум - 0,5-4,0; или парафин - 1,0-2,0; или битум - 0,5-2,5. Продукт конденсации полиолефина с малеиновым ангидридом и алканоламином или полиолом, или смеси этих продуктов с эфирами жирных кислот фракции С₁₇-С₂₅, или эфирами жирных кислот таллового масла с глицерином, или полиглицерином или пентаэритритом - 1,0-3,0; раствор нитрита натрия - 0,2-5,0; или смесь раствора нитрита натрия с формалином (3: 1) - 0,005-5,0; или стеклянные микросферы - 2,0-6,0; или фенол-формальдегидные микросферы - 3,0-7,0; или полистирольные микросферы - 3,0-6,0; или микросферы из отходов ТЭЦ - 4,0-10,0; или перлит - 2,0-6,0; аммиачная селитра - остальное до 100.

Недостатком данного состава является высокая стоимость сенсибилизирующих добавок, как пористых, так и химических.

Техническим результатом изобретения является - повышение безопасности проведения работ.

Технический результат достигается тем, что в эмульсионном взрывчатом составе, включающем аммиачную селитру, жидкое горючее, эмульгатор, сенсибилизирующую добавку и воду согласно изобретению в качестве сенсибилизирующей добавки используют измельченный гранулированный шлак, мас. %:

аммиачная селитра 70-75 жидкое горючее 6-6,5 эмульгатор 2-3 измельченный гранулированный шлак 2-6 вода остальное

Технический результат достигается также тем, что гранулированный шлак является предварительно протравленным.

Технический результат достигается также тем, что гранулированный шлак имеет фракцию 100-200 микрон.

Известные эмульсионные взрывчатые составы с использованием качестве сенсибилизирующей добавки (например - в прототипе): раствор нитрита натрия; или смесь раствора нитрита натрия с формалином; или стеклянные микросферы; или фенол-формальдегидные микросферы; или полистирольные микросферы; или микросферы из отходов ТЭЦ; или перлит обладают общим недостатком - высокая стоимость. Для снижения стоимости сенсибилизирующей добавки предлагается использовать гранулированный шлак - побочное сырье от доменного или конвертерного производства. Гранулированный шлак, или граншлак - мелкофракционный (<10 мм) сыпучий многокомпонентный материал, преимущественно стекловидный, получаемый быстрым охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного, например, во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере. Доменный гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый сыпучий материал в виде стекловидных или кристаллических гранул со средним размером 2-8 мм. По своему виду напоминает песок. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8-3 г/см³. Выход шлака на современной доменной печи составляет 200-500 кг на 1 т чугуна. Доменная печь большого объема выплавляет 8000-12000 т чугуна в сутки, поэтому годовой выход шлака на такой печи составляет более 1 млн тонн. Поскольку мировое производство доменного чугуна составляет около 1,1 млрд т в год, то годовое мировое производство шлака может оцениваться в несколько сотен миллионов тонн. Это позволяет судить о низкой стоимости данного сырья.

Содержание и фракцию измельченного гранулированного шлака определяют аналитическим, экспериментально-аналитическим или опытным путями в зависимости от требуемой плотности эмульсионного взрывчатого состава, доступности граншлака и т.д. Гранулированный шлак перед использованием после измельчения подвергают операции травления для получения более развитой пористости. Наиболее распространенным случаем будет вариант, когда гранулированный шлак просеивают для получения фракции 100-200 микрон, стандартный размер для пузырька сенсибилизатора.

Эмульсионный взрывчатый состав приготавливают следующим способом. В промышленную емкость заливают воду и начинают перемешивание и одновременный подогрев раствора с добавлением аммиачной селитры для получения раствора окислителя. После приготовления раствора окислителя в него добавляют эмульгатор и жидкое горючее с одновременным проведением процесса эмульгирования. Полученную матричную эмульсию перекачивают в смесительно-зарядную машину и при производстве работ по формированию скважинных зарядов на взрываемом блоке добавляют сенсибилизирующую добавку - измельченный гранулированный шлак, находящийся в специальном бункере.

Пропорции эмульсионного взрывчатого состава для приготовления в лабораторных условиях принимали следующие, мас. %:

Нитрат аммония 75 Жидкое горючее 6,5 Эмульгатор 3 Сенсибилизирующая добавка в виде измельченного гранулированного шлака 4 Вода остальное

Пример получения состава эмульсионного взрывчатого состава в лабораторных условиях. Матричную эмульсию взрывчатого вещества изготавливают известным способом: приготовленный при температуре 80-90°С водный раствор окислителя с аммиачной селитрой в течение 1 минуты приливают при интенсивном перемешивании к смеси из жидкого горючего (например, масла И-20) и эмульгатора, далее продолжают эмульгирование в пределах 3 минут. В полученную матричную эмульсию взрывчатого вещества добавляют сенсибилизирующую добавку - 2% измельченного гранулированного шлака и перемешивают в течение 10÷15 минут. После перемешивания полученный эмульсионный взрывчатый состав использовали для исследования. Результаты исследований эмульсионного взрывчатого состава приведены в таблице. Основные характеристики эмульсионного взрывчатого состава определяли по известным методикам.

Примеры 1, 2, 3, 4, 5 приготовления эмульсионного взрывчатого состава (ЭВС) приведены в таблице. В таблице приведены данные о скорости детонации, динамической вязкости при t=+60°C, измеренной на ротационном вискозиметре Брукфилда при частоте оборотов шпинделя 20-30 об/мин, насадкой RV6.

Как видно из данных таблицы применение эмульсионного взрывчатого состава с сенсибилизирующей добавкой в виде измельченного гранулированного шлака в пределах 2-6% мас. позволяет сохранить свойства ЭВС в части скорости детонации и динамической вязкости. Снижение содержания измельченного гранулированного шлака ниже 2% мас. вызывает уменьшение скорости детонации, как и добавление сенсибилизирующей добавки более 6% мас. На всем интервале соблюдается требуемая вязкость продукта для прокачки насосами.

Применение данного эмульсионного взрывчатого состава обеспечивает следующие преимущества:

- снижение стоимости сенсибилизирующей добавки с сохранением стабильных свойств состава;

- повышение безопасности проведения работ.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионным взрывчатым составам. Эмульсионный взрывчатый состав включает аммиачную селитру, жидкое горючее, эмульгатор, сенсибилизирующую добавку и воду. В качестве сенсибилизирующей добавки используют измельченный гранулированный шлак. Состав содержит, мас. %: аммиачная селитра 70-75; жидкое горючее 6-6,5; эмульгатор 2-3; измельченный гранулированный шлак 2-6; вода - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности проведения работ. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Эмульсионный взрывчатый состав, включающий аммиачную селитру, жидкое горючее, эмульгатор, сенсибилизирующую добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизирующей добавки используют измельченный гранулированный шлак, мас. %:

аммиачная селитра 70-75 жидкое горючее 6-6,5 эмульгатор 2-3 измельченный гранулированный шлак 2-6 вода остальное

2. Эмульсионный взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что гранулированный шлак является предварительно протравленным.

3. Эмульсионный взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что гранулированный шлак имеет фракцию 100-200 микрон.