Способ приготовления взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры и вспененного полимера Советский патент 1993 года по МПК C06B21/00 C06B31/30 

Изобретение относится к способам приготовления на местах взрывчатых смесей пониженной, плотности на основе гранулированной аммиачной селитры (АС)и пенопо- листирола (ПП) и может быть использовано при ведении взрывных работ в горнодобывающей промышленности в обводненных условиях.

Целью изобретения является повышение водоустойчивости гранулированных взрывчатых смесей при обеспечении их чувствительности к инициирующему импульсу при пониженной плотности 0,4-0,9 г/см3.

Указанная цель достигается тем, что в- способе приготовления взрывчэт-ых смесей на основе аммиачной селитры и пенопрли- стирола(АС и ПП), смешивают пенополисти- рол плотностью 0,005-0,01 г/см3, с гранулированной аммиачной селитрой в полученную взрывчатую смесь вводят

эмульсию, содержащую компоненты, мас.%:

Вода20-25 Дизельное топливо 5-10 ; Смесь алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Cio-Cie и Диэфиров сульфоянтар- ной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Cio-Cie в соот- ..ношении 1: 1,5-1:2,5 1,5-5 Аммиачная селитра Остальное, при соотношении обьемов эмульсии и взрывчатой смеси 1:1-1: 2,5,:

При предлагаемом способе достаточная водоустойчивость смеси достигается при соотношении объемов эмульсии и смеси АС- ПП в пределах 1 :1-Й : 2,5, чем обеспечивается полное заполнение эмульсией

00 СП

ю

W

пространства между гранулами селитры и пенополйстирола. Уменьшение содержания эмульсии приводит к снижению водоустойчивости взрывчатой смеси и расслоению компонентов по высоте столба воды. Увеличение содержания эмульсии приводит к снижению чувствительности взрывчатой смеси к инициирующему импульсу.

Для обеспечения достаточной чувствительности взрывчатой смеси, получаемой по указанному способу, в качестве горючего компонента, выполняющего роль сенсибилизирующей добавки, используют сверхлегкий пенополистирол плотностью 0,005-0,01 г/см3. Размер гранул ПП при этом может находиться в пределах от 1 мм до 2-3 см.

При плотности ПП менее 0,005 г/см3 полистирол теряет необходимые для саморазогрева упруго-прочностные свойства и становится непригодным для использования в качестве компонента взрывчатой смеси.

При плотности ПП более 0,01 г/см3 степени саморазогрева гранул недостаточно для обеспечения достаточной чувствительности взрывчатой смеси, получаемой по предлагаемому способу, к инициирующему импульсу и устойчивой детонации в скважинах малого и среднего диаметра (70-150 мм).

Для получения водоустойчивости взрывчатой смеси, обладающей достаточной чувствительностью к инициирующему импульсу, необходимо, чтобы плотность смеси АС-ПП находилась в пределах 0,05- 0,5 г/см3 при объемном соотношении АС и ПП в пределах 0,5 : 9,5-1 : 1.

Уменьшение плотности смеси АС-ПП ниже указанных пределов, а также увеличение объемного содержания ПП возможно только за счет уменьшения количества АС, что приводит к недостатку окислителя в составе и сопровождается снижением его работоспособности.

Применение смеси АС-ПП плотностью более 0,5 г/см3, а также уменьшение обьем- ного содержания ПП за счет повышения его плотности приводит к снижению чувствительности водоустойчивой взрывчатой смеси к инициирующему импульсу, поскольку, с одной стороны, ПП повышенной плотности не может играть роль горючих точек, поскольку не способен разогреваться до необходимой температуры при такой низкой степени вспененности, с другой стороны, при повышении плотности взрывчатого состава до 1.0 кг/см3 и более на фронте детонационной волны развивается давление, при котором газовые включения уже не успевают проявляться и активно влиять на процесс распространения детонации.

Использование эмульсии типа вода в масле предлагаемого простейшего состава позволяет сделать заявляемый способ достаточно дешевым и простым в исполнении. Уменьшение воды приводит к повышению температуры раствора АС. что может сопровождаться термическим разложением 0 АС.

Увеличение содержания воды упрощает процесс приготовления эмульсии, однако значительно снижает чувствительность получаемой взрывчатой смеси к йнициирующе- 5 му импульсу.

Дизельное топливо в эмульсии играет роль внешней фазы в комплексе вода-масло, от содержания которой зависит стабильность и водоустойчивость эмульсии. 0 Уменьшение содержания ДТ приводит к образованию нестабильной эмульсии, расслаивающейся сразу же после приготовления. Увеличение содержания ДТ сверх указанных пределов приводит к образованию 5 избытка горючего во взрывчатой смеси.

Количество эмульгатора выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась необхо- димая стабильность эмульсии.- Этому требованию удовлетворяет содержание его 0 в эмульсии 1,5-5 %.

Уменьшение содержания приводит кто- му, что эмульсия либо вообще не образуется, либо расслаивается сразу же.поСле образования,

5 Увеличение содержания эмульгатора приводит к избытку горючего во взрывчатой смеси и необоснованному ее удорожанию; В целом содержание дизельного топлива, эмульгатора и аммиачной селитры в ука- 0 занных пределах подбирают таким образом, чтобы смесь АС, ПП и эмульсия была сбалансирована по кислороду или имела отрицательный кислородный баланс не более 10-30 %.

5 для обеспечения высокой степени водоустойчивости в качестве эмульгатора используют смесь алкилоламидов синтетических жирных кислот (СЖК) и диэ- . фиров сульфоянтарной кислоты на основе 0 алкилоламидов СЖК.

Алкилоламиды СЖК относятся к поверхностно-активным веществам (ПАВ) анионного типа, химическая формула RCONHCahUOH, где R - алкил Сю-Cie. 5 Диэфиры - ПАВ неионогенного типа, химическая формула

Q

/ RCONHC2H40-C-OH-S020NCI RCONHC2H40-C.H/ О

где R - алкил Cio-Ci6.

Эмульгатор представляет собой смесь анионного и неионогенного ПАВ; адсорбирующихся на границе раздела вода-углево- до-род , где внешней фазой является дизельное топливо. Использование указанного эмульгатора fe предлагаемом взрывчатом составе позволяет получить устойчивую эмульсию, которая обладает стабильностью и неизмененными структурными свойства- ми при температуре от 50 до 140°С.

При изменении фракции компонентов эмульгатора (например, на Cia-.C24) высококонцентрированная эмульсия обратного типа не образуется, поскольку эмульгатор в этом случае теряет свою эмулыирующую способность.

Соблюдение соотношения компонентов эмульгатора в пределах 1 : 1,5-1 : 2,5 имеет большое значение для формирования стабильной эмульсии, При содержании диэ- фиров сульфоянтарной кислоты менее 1,5 частей на одну часть смеси алкилолэмидов СЖК образуется эмульсия, существующая только в процессе эмулыирования и разру- шающаяся при прекращении помешивания. При содержании в эмульгаторе диэфиров сульфоянтарной кислоты более 2,5 частей на одну часть алкилоламидов СЖК-,образу- ется эмульсия, неустойчивая при хранении и расслаивающаяся через 2-3 суток. Соблюдение указанного выше оптимального соотношения обеспечивает получение эмульсии, физически стабильной в течение месяца и более.

Предлагаемый способ приготовления водоустойчивых взрывчатых смесей-на основе гранулированной АС и ПП позволяет значительно расширить диапазон применения ВВ пониженной плотности (0,4-0,9 г/см3) при одновременном повышении качества взрывной отбойки. Значительный экономический эффект может быть получен за счет простоты компонентов состава, доступности и относительно невысоком сто- имости входящих в него компонентов, Обеспечение достаточной чувствительности указанных взрывчатых смесей к инициирующему импульсу позволяет использовать их в скважинах не только большого, но и малого и среднего диаметра.

Способ приготовления водоустойчивой взрывчатой смеси на основе гранулированной АС и ПП при применении сверхлегкого пенополистирола, использование указанного эмульгатора для получения водоустойчивости эмульсии, а также приведенного объемного и массового соотношения компонентов авторам неизвестны.

Взрывчатую смесь по предлагаемому способу готовят непосредственно на месте производства взрывных работ путем подачи компонентов в смесительный шнек зарядной машины.

Поскольку плотность взрывчатых смесей, получаемых по указанному способу, ниже плотности воды, заряжение осуществляют сразу после предварительного осушения скважин, во избежание ЕСПЛЫ- вания заряда при дальнейшем поступлении воды сразу же после заряжения производят забойку скважин.

В зависимости от степени обводненно- сти и скорости водопритока применяют взрывчатую CMect с различной степенью водоустойчивости, которая регулируется изменением содержания эмульсии во взрывчатом составе в указанных пределах.

Способ поясняется примерами.

Требуется приготовить 1 т взрывчатой смеси плотностью 0,9 г/см3 с высокой степенью водоустойчивости,

Для обеспечения необходимой водоустойчивости состава при указанной плотности в смесь АС-ПП плотностью 0,5 г/см3 вводят эмульсию-плотностью 1,2 г/см3 при соблюдении объемного соотношения АС- ПП и эмульсии 1:1.

Объем 1 т указанного В В будет равен

1 т

1,1 м

0,9 т/м 3

Объем исходной смеси АС-ПП и эмульсии будет равен

1 1м3 0,6м3,

0,9 2

где 0,9 - коэффициент уменьшения суммарного объема за счет заполнения межгра- нульного пространства смеси АС-ПП эмульсий.

Расчет компонентов состава эмульсий.

Количество эмульсии, необходимое для получения 1 т ВВ;

0,6 х 1,2 0,72 т

Компоненты, необходимые для получения 0,72 т эмульсии:- . Вода144 кг:

ДТ36 кг;

Эмульгатор10,8 кг;

АС529,2 кг.

Для обеспечения стабильности и водоустойчивости В В соотношение компонентов эмульгатора принимается 1 : 2,5 фракции Cio-Ci3.

Расчет компонентов состава смеси АС- ПП.

Количество смеси АС-ПП, необходимое для получения 1 т ВВ5

0,5 х 0,6 0,3 т.

Объем АС и ПП плотностью 0,01 г/см для получения 0,3 т смеси определится следующим образом:

0,6

0,35MJ

0,9 2

где 0,9 - коэффициент, учитывающий заполнение пространства между гранулами ПП аммиачной селитры при плотности смеси АС-ПП 0,5 г/см3.

Количество АС и ПП в весовом выражении будет равно:

АС: 0,35x0,85 0,28 т;

ПП: 0,35x0,,003 т.

Таким образом, для приготовления 1 т- водоустойчивой взрывчатой смеси плотностью 0,9 г/см3 требуется:

Вода0,144т;

Дизельное топливо0,036т;.

Эмульгатор0 0108 т;

Пенополистирол

плотностью-0,01 г/см-0,003т;

Аммиачная селитра0.8092 т

Итого: .1,003т

Кислородный баланс взрывчатой смеси при указанном содержании компонентов практически равен нулю (+ 0,3 %), Боевик - 200 г аммонита № 6-ЖВ при взрывании в скважине диаметром 100 мм.

Формула изобретения Способ приготовления взрывчатых смесей на основе аммиачной селитры и вспе- . ненного полимера, заключающийся в перемешивании компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения водоустойчивости взрывчатых смесей и их чувствительности к инициирующему импульсу, в качестве вспененного полимера используют вспененный полистирол с плотностью 0,005-0,01 г/см3, который смешивают с гранулированной аммиачной селитрой с соотношением по объему 1 : 1-0,5 : 9,5, в полученную смесь вводят эмульсию, содер- жащую, мае. %:

Вода 20,0-25,0- Дизельное топливо 5,0-10,0 ч Смесь алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Сю-Сю. и диэфира сульфоянтар- ной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Cio-Ci6 в соотношении 1 : 1,5- 1 :2,5 1,5-5,0 Аммиачная селитра Остальное,

при соотношении объемов 30 взрывчатой смеси 1 : 1-1 :2,5.

эмульсии и

Использование: в взрывных работах в горнодобывающей промышленности в обводненных условиях. Сущность изобретения: способ заключается в смешении гранулированной аммиачной селитры и вспененного полистирола плотностью 0,005-0,01 г/см3 в соотношении по объему 0,5 : 9,5-1,0 : 1,0 и введении эмульсии,-содержащей по массе 20,0-25,0% воды, 5,0- 10,0 % дизельного топлива; 1,5-5,0 % смеси алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Gio-Ci6 и диэфиров сульфоян- тарной кислоты на основе алкилоламидов синтетических жирных кислот фракции Сю- Ci6 в соотношении 1,0 : 1,5-1,0 : 2,5, аммиачная селитра - остальное, при соотношении объемов эмульсии и взрывчатой смеси 1 : 1-1,0 : 2,5. ел С