Способ приготовления эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ

Способ приготовления эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ

Реферат

 

Изобретение относится к взрывному делу, в частности к способам приготовления эмульсионных гранулированных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в заводских условиях и на местах применения. Изобретение направлено на повышение физической стабильности аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в процессе их приготовления, хранения и применения при низкоотрицательных температурах окружающей среды. Способ заключается в смешивании гранулированной аммиачной селитры и водно-масляной эмульсии, содержащей карбамид, в количестве 5 - 40 мас.%. В процессе получения взрывчатых веществ в них может быть добавлено твердое горючее, например порошки ферросилиция, железа, угля, алюминия или полимеров. 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для приготовления эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, подобных игданиту или гранулиту, на специализированных стационарных заводах (цехах, пунктах) и на местах потребления на горнодобывающих предприятиях.

В настоящее время эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) получили широкое применение при разрушении горных пород. Они имеют высокие плотности при самотечном и пневматическом заряжании, что обеспечивает повышенную концентрацию энергии взрыва в скважинах и шпуровых зарядах.

Известен способ приготовления эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, подобных игданиту или гранулиту, включающий перемешивание гранулированной аммиачной селитры, водно-масляной эмульсии и твердого горючего [1].

Смешение гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом в виде водно-масляной эмульсии (ВМЭ) повышает стабильность полученного вещества, подобного игданиту или гранулиту, т.к. благодаря присутствию эмульгатора и воды образуются мицеллы, при этом гидрофильные группы окружены гидрофильными, и гидрофобные - гидрофобными. Такое состояние является энергетически наиболее устойчивым. Благодаря наличию функциональных групп повышается удерживающая способность гранул аммиачной селитры, т.к. гидрофильные группы хорошо удерживаются на поверхности гранул аммиачной селитры, а гидрофобные удерживают топливо. Вследствие этого в веществе, подобном игданиту или гранулиту, практически отсутствуют процессы миграции дизельного топлива при сохранении сыпучих свойств взрывчатого вещества.

Недостатком этого способа является невысокая морозоустойчивость водно-масляной эмульсии и изготовленного с ее применением взрывчатого вещества. При температурах ниже 20-25^oC ВМЭ теряет свойства текучести, что исключает возможность подачи ее насосами в транспортно-зарядных машинах и ухудшает условия для качественного смешения с гранулированной аммиачной селитрой на стационарных пунктах и в процессе механизированного заряжания с применением транспортно-зарядных машин.

При высокой технико-экономической эффективности эмульсионных гранулированных аммиачно-селитренных ВВ недостаточная морозоустойчивость резко ограничивает возможность их применения в зимних условиях, например в Сибири и Северном Казахстане.

Цель изобретения - повышение физической стабильности аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в процессе их изготовления, хранения и применения при низкоотрицательных температурах окружающей среды.

Указанная цель достигается использованием водно-масляной эмульсии, содержащей карбамид в количестве 5-40 мас.% от массы эмульсии. Нижний предел - 5% и верхний - 40% обусловлены тем, что меньшее и большее количество карбамида не влияют на изменение морозостойкости, определяемой текучестью ВМЭ и сыпучестью взрывчатого вещества при различных отрицательных температурах.

Способ осуществлялся следующим образом.

Пример 1. В бункер смесителя емкостью 5 л поместили 1200 г дизельного топлива (ДТ) и добавили 90 г эмульгатора - натриевой соли жирных карбоновых кислот (фракции C17 - C21). После полного растворения эмульгатора при перемешивании со скоростью 550-700 об/мин добавляли 930 г воды, нагретой до 80^oC, и 780 г карбамида. Через 2 мин перемешивания была получена водно-масляная эмульсия в количестве 3000 г, содержащая 49% дизельного топлива, 26% карбамида, 31% воды и 3% эмульгатора.

Количество гранулированной аммиачной селитры для получения вещества, подобного игданиту или гранулиту, с нулевым кислородным балансом рассчитали по известным методикам [2].

Для вышеуказанного способа механической смеси компонентов количество гранулированной аммиачной селитры (АС) с молекулярной массой 80 г/моль составило 33280 г.

После механического смешивания водно-масляной эмульсии с гранулированной аммиачной селитрой было получено 36280 г вещества, подобного игданиту или гранулиту, со следующим общим составом компонентов: АС - 91,7%; ДТ - 3,3%; карбамид - 2,1%; эмульгатор - 0,25%; вода - 2,65%, в т.ч. ВМЭ - 8,3%.

В результате исследований, проведенных в климатической камере КРК 3626/51 ILKA (ГДР), установлено, что регулированием количества карбамида в растворе вода-масло (дизельное топливо) достигается изменение температуры замерзания, полученной в результате механического смешивания водно-масляной эмульсии и приготовленного (на ее основе и гранулированной АС) эмульсионного взрывчатого вещества.

В случае необходимости приготовления эмульсионного гранулированного ВВ с повышенными энергетическими характеристиками в его состав вводят твердую горючую добавку, например 5-8% ферросилиций, которую предварительно перемешивают с ВМЭ, достигая пассивации металлосодержащего порошка, а затем полученную суспензию перемешивают совместно с гранулами АС.

Пример 2. При приготовлении эмульсионного ВВ с нулевым кислородным балансом для подземных работ в составе ВМЭ (с общим количеством 3620 г) следующее распределение компонентов: ДТ - 1000 г (27,7%); карбамид - 1400 г (38, 7%); вода - 1100 г (30,3%); эмульгатор - 120 г (3,4%). При приготовлении суспензии добавляли в ВМЭ 3300 г порошка ферросилиция. Расчетное количество гранулированной аммиачной селитры составило 51280 г. Общая масса ВВ - 58200 г, а удельная масса всех компонентов: АС - 88,2%; карбамид - 2,5%; ферросилиций - 5,5%; ДТ - 1,7%; вода - 1,9%; эмульгатор - 0,2%.

Пример 3. При приготовлении эмульсионных ВВ для открытых горных работ количество компонентов ВМЭ и ферросилиция аналогично, как и в примере 2. По нулевому кислородному балансу уравновешивается только система ВМЭ + АС, для чего необходимо 37280 г гранулированной аммиачной селитры.

В этом случае общая масса ВВ с учетом ВМЭ и ферросилиция составила 44200 г, а удельная масса всех компонентов: АС - 84,6%, карбамида - 3,2%, ферросилиция - 7,4%, ДТ - 2,2%, воды - 2,4%, эмульгатора - 0,2%.

При взрывчатом превращении ВВ этого состава будет отрицательный кислородный баланс - 24,1%, что допустимо в условиях открытых горных работ.

При применении в качестве твердого горючего компонента алюминиевого порошка его предварительное смешение с водно-масляной эмульсией, имеющей в составе повышенное содержание воды (до 30-35%), приведет к понижению уровня безопасности при изготовлении ВВ. В этом случае ввод в состав ВВ алюминиевых порошков необходимо осуществлять после полного хорошего предварительного перемешивания ВМЭ с гранулированной АС - на последней стадии, после впитывания ВМЭ в гранулы АС.

Неметаллические порошки (угольные, полимерные) при приготовлении эмульсионных гранулированных ВВ могут добавляться в соответствии с технологиями как по первому (предварительное смешение с ВМЭ), так и второму вариантам (одновременное перемешивание с ВМЭ всех других твердых компонентов).

Источники информации 1. RU 2033989 C1, 30.04.95.

2. Ассопов В.А. Взрывные работы.-М.: Углехимиздат, 1958.

Формула изобретения

1. Способ получения эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ путем перемешивания компонентов гранулированной аммиачной селитры и водно-масляной эмульсии, отличающийся тем, что водно-масляную эмульсию приготавливают введением в ее состав карбамида в количестве 5 - 40 мас.%.

2. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при перемешивании компонентов дополнительно вводят твердое горючее.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при введении в качестве твердого горючего порошков ферросилиция, железа, угля или полимеров их предварительно смешивают с водно-масляной эмульсией а затем полученную суспензию смешивают с гранулами аммиачной селитры или добавляют в процессе смешивания водно-масляной эмульсии с гранулированной аммиачной селитрой.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при введении в качестве твердого горючего порошков алюминия их вводят в состав взрывчатого вещества после полного предварительного перемешивания водно-масляной эмульсии с гранулированной аммиачной селитрой.