ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ Российский патент 2025 года по МПК C06B31/10 C06B31/28 

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к пиротехническим составам, используемым для разрыхления горных пород, мягкого откола блочного камня, разрушения искусственных и естественных преград, дробления горных пород, которые при воспламенении, находясь в замкнутом объеме, создают высокое давление газов, а в открытом пространстве горят, не создавая избыточного давления и опасного для окружения фронта пламени [F42B 3/04, F42D 3/04].

Из уровня техники известен ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ [US 3257801 A, опубл. 28.06.1966], включающий твердый окислитель, от 50 до 80 мас. %, металлическую добавку, состоящую из бора и алюминия, примерно от 20 до 50 мас. %, причем указанный алюминий находится в количестве от 27 до 72 мас. % указанной металлической добавки, остальная часть указанной металлической добавки представляет собой бор.

Недостатком данного пиротехнического состава является высокая температура продуктов сгорания в открытом пространстве, создающая опасную зону, и как следствие, пониженную безопасность проводимых работ.

Также из уровня техники известна ДЕФЛАГРАЦИЯ ПОРОХОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ [US 4128443 A, опубл. 05.12.1978], включающая использование в качестве основных газообразующих элементов примерно 82,5-30 мас. % окислителя, состоящего из нитратов, хлоратов и перхлоратов аммония, щелочных металлов и щелочноземельных металлов, примерно 14,5-45 мас. % окисляемого производного органической карбоновой кислоты, состоящей из аммониевых и щелочных солей ароматических карбоновых кислот и 25-1,0 мас. % воды.

Недостатком данной пороховой композиции является сложность сохранения требуемого содержания воды при снаряжении и невозможность ее использования при минусовых температурах, что может привести к не правильному срабатыванию состава, и как следствие, понизить безопасность проводимых работ.

Наиболее близким по технической сущности является СОСТАВ ДЛЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ [RU 2152376 С1, опубл. 10.07.2000], состоящий из твердого окислителя - хлората натрия - и горючих - жидких и твердых углеводородов, отличающийся тем, что концентрация жидких углеводородов лежит в пределах 7,0-11,6%, концентрация твердых углеводородов лежит в пределах 17,3-20,9%, остальное - хлорат натрия, содержащий в качестве энергетической добавки - алюминий в концентрации 1,0-9,0%, в качестве жидких углеводородов он содержит дизельное топливо, керосин или мазут и т.п., а в качестве твердых углеводородов - полиэтилен, полипропилен или полистирол и т.п.

Основной технической проблемой прототипа, является то, что при использовании твердых или жидких углеводородов, состав даже при горении вне замкнутого объема создает опасность высокотемпературными продуктами сгорания, а при заполнении жидкими углеводородами изделий на месте применения опасная зона создается на рабочих местах из-за работ с легко воспламеняющимися жидкостями, и как следствие, пониженную безопасность проводимых работ.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности проводимых работ.

Технический результат достигается за счет того, что пиротехнический состав, содержащий окислители, металлическое и неметаллическое горючее и технологическую добавку, отличающееся тем, что в качестве окислителей содержит аммиачную селитру и калиевую селитру, в качестве металлического горючего содержит алюминий, в качестве неметаллических горючих содержит серу и углерод, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

NH₄NO₃ 30-75 KNO₃ 20-50 S до 25 C до 20 AL до 15 технологическая добавка до 5

В частности, в качестве технологической добавки используется аэросил.

В частности, в качестве технологической добавки используется карбонат кальция.

В частности, в качестве технологической добавки используется оксид железа.

В частности, в качестве технологической добавки используется централит.

В частности, в качестве технологической добавки используется оксид ванадия.

В частности, в качестве технологической добавки используется оксид кобальта.

В частности, в качестве технологической добавки используется бихромат аммония.

Осуществление изобретения

Пиротехнический состав, содержащий окислители, металлическое и неметаллическое горючее и технологическую добавку. В качестве окислителей пиротехнический состав содержит аммиачную и калиевую селитру. В качестве металлического горючего содержит алюминий, в качестве неметаллических горючих содержит серу и углерод. В качестве технологической добавки пиротехнический состав может содержать, например, аэросил, карбонат кальция, оксид железа, централит, оксид ванадия, оксид кобальта или бихромат аммония.

Основным газообразователем в пиротехническом составе является аммиачная селитра, которая при атмосферном давлении в насыпном составе, работает как пламегаситель, поэтому предлагаемый пиротехнический состав либо затухает, либо горит, очень неактивно не создавая опасности для проведения работ. В замкнутом объеме при давлениях свыше 6 атм и температуре выше 800°C начинается дефлаграционное разложение аммиачной селитры с резким увеличением давления, скорости протекания процесса и соответственно ростом давления до 400 атм.

Пиротехнический состав содержит следующее соотношение компонентов, мас. %:

NH₄NO₃ 30-75 KNO₃ 20-50 S до 25 C до 20 AL до 15 технологическая добавка до 5

В качестве окислителя и основного газообразователя пиротехнический состав содержит аммиачную селитру в количестве 30-75 мас. %, что позволяет обеспечить необходимый газоприход, а также не допустить высокоскоростного горения состава при атмосферном давлении, и как следствие, повысить безопасность проводимых работ. При количестве аммиачной селитры менее 30 мас. % пиротехнический состав не обеспечит необходимое количество газа для разрушения преград и повысит скорость горения состава, и как следствие, понизит безопасность проведения работ. При количестве аммиачной селитры более 75 мас. % пиротехнический состав набирает необходимое для дефлагации давление с задержкой в 2-5 секунд, что при использовании нескольких изделий понижает безопасность проведения работ.

В качестве второго окислителя пиротехнический состав содержит калиевую селитру в количестве 20-50 мас. %, что позволяет окислять компоненты состава, а также обеспечивать необходимые температуру и давление для разложения аммиачной селитры, и как следствие, повышая безопасность проведения работ. При количестве калиевой селитры менее 20 мас. % пиротехнический состав может не воспламениться, либо воспламенится с задержкой, и как следствие, понизить безопасность проведения работ. При количестве калиевой селитры более 50 мас. % пиротехнический состав при горении в атмосфере создает опасную зону, и как следствие, понижает безопасность проводимых работ.

В качестве металлического горючего пиротехнический состав содержит алюминий в количестве до 15 мас. %, что позволяет поддерживать необходимые скорость и температуру горения без детонации, и как следствие, повышать безопасность проводимых работ. При количестве алюминия более 15 мас. % пиротехнический состав создает опасную зону при горении в атмосфере, и как следствие, понижает безопасность проводимых работ.

В качестве второго горючего пиротехнический состав содержит серу в количестве до 25 мас. %, которая позволяет поддерживать необходимую температуру и скорость горения. При количестве серы более 25 мас. % снижается скорость горения, которая приводит к некорректной работе состава, таким образом понижая безопасность проводимых работ.

В качестве горючего пиротехнический состав содержит углерод в количестве до 20 мас. %, что позволяет регулировать температуру горения состава, и как следствие, повысить безопасность проводимых работ. При количестве углерода более 20 мас. % пиротехнический состав будет иметь пониженную температуру горения, а также более длительное временя горения, что не позволит произвести работы, и как следствие понизит безопасность проводимых работ.

Пиротехнический состав используют следующим образом.

Пиротехнический состав засыпают в газогенератор. В газогенераторе монтируют электровоспламенитель с герметизирующей пробкой. На газогенератор навинчивают крышку, через которую пропускают провода электровоспламенителя. Газогенератор размещают в шпуре. Во время срабатывания электровоспламенителя пиротехнический состав воспламеняется и горит в дефлаграционном режиме, создавая высокое давление образовавшегося газа в шпуре, при этом без образования сейсмической волны.

Примеры реализации пиротехнического состава представлены в табл. №1.

Таблица №1

Компоненты Содержание компонентов (мас. %) в составах 1 2 3 4 5 6 NH₄NO₃ 70 30 40 50 44 45 KNO₃ 20 50 45 20 25 20 S 2 5 8 0,5 6 5 C 4 8 5 20 8 10 AL 3 4 1,5 4,5 15 10 Технологическая добавка 1 3 0,5 5 2 10 Tемпература газов, °C 2200 2350 2400 1640 2960 2600 Количество газов, л/кг 61 45.4 47.5 49.8 65.9 61 Работоспособность, кДж/кг 719 571 665 498 986 860

На основании технического результата провели сравнительный анализ заявленного изобретения с аналогами и прототипом. При сравнительном анализе заявленного изобретения с аналогами и прототипом показал:

1. Снижение радиуса опасной зоны заявленной полезной модели. При проверке US 3257801 A радиус опасной зоны составил 70 м, у US 4128443 A радиус опасной зоны составил 50 м, а у RU 2152376 С1 радиус опасной зоны составил 30 м, при этом на испытаниях составов №1-6 радиус опасной зоны составил от 10 до 20 м.

2. Дополнительно состав обеспечивает безопасность работ при транспортировании и применении.

3. Дополнительно за счет изменения содержания компонентов позволяет изменять количество и температуру газов, работоспособность, что позволяет регулировать радиус безопасной зоны.

Таким образом, заявленное изобретение повышает безопасность проводимых работ в сравнении с аналогами и прототипом.

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к пиротехническим составам, используемым для разрыхления горных пород, мягкого откола блочного камня, разрушения искусственных и естественных преград, дробления горных пород, которые при воспламенении, находясь в замкнутом объеме, создают высокое давление газов, а в открытом пространстве горят, не создавая избыточного давления и опасного для окружения фронта пламени. Пиротехнический состав содержит окислители, металлическое и неметаллическое горючее и технологическую добавку. В качестве окислителей содержит аммиачную селитру и калиевую селитру. В качестве металлического горючего содержит алюминий. В качестве неметаллических горючих содержит серу и углерод. Соотношение компонентов в составе следующее, мас. %: NH₄NO₃ - 30-75; KNO₃ - 20-50; S - до 25; C - до 20; AL - до 15; технологическая добавка - до 5. Обеспечивается повышение безопасности проводимых работ. 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Пиротехнический состав, содержащий окислители, металлическое и неметаллическое горючее и технологическую добавку, отличающийся тем, что в качестве окислителей содержит аммиачную селитру и калиевую селитру, в качестве металлического горючего содержит алюминий, в качестве неметаллических горючих содержит серу и углерод, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

NH₄NO₃ 30-75 KNO₃ 20-50 S до 25 C до 20 AL до 15 технологическая добавка до 5

2. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется аэросил.

3. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется карбонат кальция.

4. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется оксид железа.

5. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется центролит.

6. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется оксид ванадия.

7. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется оксид кобальта.

8. Пиротехнический состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки используется бихромат аммония.