Способ изготовления взрывчатого вещества и взрывчатое вещество, изготовленное этим способом

Способ изготовления взрывчатого вещества и взрывчатое вещество, изготовленное этим способом

Реферат

Изобретение относиться к смесевым взрывчатым веществам, используемым для формирования зарядов во взрывных полостях в горном деле и строительстве.

Составы смесевых взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры с добавкой жидкого горючего и сенсибилизаторов широко известны и активно используются при проведении взрывных работ. Эффективность и стабильность зарядов из таких смесевых взрывчатых веществ зависит от впитывающей способности гранул аммиачной селитры, т.е. от наличия трещин и пор. Все разновидности гранулированной аммиачной селитры представляют собой гранулы со сплошной скорлупообразной поверхностью, отличающиеся более высокой плотностью по сравнению с основной массой вещества внутри гранул. Поэтому большинство существующих способов изготовления смесевых взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры с добавкой жидкого горючего направлено на повышение впитывающей способности гранул аммиачной селитры посредством создания трещин и пор.

Известна взрывчатая смесь, содержащая пористую аммиачную селитру (90,7-26,6 мас.%), минеральное масло или смесь минеральных масел (1,5-4,3 мас.%) и сыпучее взрывчатое вещество или смесь сыпучих взрывчатых веществ (остальное) (патент России №2185354 С1, 20.07.2002, МПК C06B 31/28). Эта взрывчатая смесь изготавливается посредством смешения пористой аммиачной селитры и сыпучего взрывчатого вещества до равномерного распределения сыпучих компонентов с последующим омасливанием полученной смеси минеральным маслом или смесью минеральных масел при температуре окружающей среды. Допускается сначала производить омасливание аммиачной селитры минеральным маслом, а затем смешивать ее со взрывчатым веществом.

Известен способ изготовления смесевого взрывчатого состава, содержащего 95-97 мас.% пористой гранулированной аммиачной селитры и 5-3 мас.% жидкого углеводородного горючего, включающий нагрев аммиачной селитры для ее активации (перехода из IV формы в III форму) до температуры 40-80°С и последующее ее охлаждение до температуры ниже 32°С, выдержку при этой температуре для обратного перехода аммиачной селитры из формы III в форму IV, после выдержки осуществляют смешивание полученной селитры с жидким углеводородным горючим (патент США 3103457 А, 10.09.1963, С06В 31/28).

Известен смесевой взрывчатый состав, содержащий жидкое углеводородное горючее (дизельное топливо), неорганический окислитель (аммиачная селитра) и сенсибилизатор (алюминий, тротил и т.п.) (патент США № 3684597 А, 15.08.1972, МПК С06В 31/28). Способ этого смесевого взрывчатого состава включает смешение жидкого углеводородного горючего и неорганического окислителя, измельчение полученной смеси и смешивание с маслоудерживающим ПАВ. ПАВ может смешиваться с жидким углеводородным горючим и неорганическим окислителем до измельчения.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ изготовления смесевого взрывчатого вещества при заряжании шпуров и скважин и смесевое взрывчатое вещество, содержащее гранулированную аммиачную селитру, жидкое горючее и твердые дисперсные добавки. Способ включает смешивание плотной гранулированной аммиачной селитры с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и перевод аммиачной селитры в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,3°С. Жидкую горючую добавку вводят в нагретую селитру, а готовую смесь охлаждают до температуры ниже 32,3°С или до температуры окружающей среды, после чего производят подачу смеси в скважину или шпур (патент РФ 2138009 С1, 20.09.1999, МПК F42D 1/08).

Общим недостатком всех известных взрывчатых составов, полученных по известным технологиям, является их недостаточная сыпучесть, возникающая из-за наличия на поверхности гранул аммиачной селитры масляной пленки. При заряжании шпуров и скважин пневматическим способом происходит слипание гранул, что приводит к ухудшению взрывчатых характеристик смесевого взрывчатого состава.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления смесевого взрывчатого вещества, содержащего гранулированную аммиачную селитру, жидкую горючую добавку и сенсибилизатор, которое позволяет заряжать шпуры и скважины пневматическим способом при подземных выработках.

Техническим результатом изобретения является улучшение взрывчатых и эксплуатационных характеристик сыпучего смесевого взрывчатого состава, содержащего гранулированную аммиачную селитру, жидкую горючую добавку и сенсибилизатор.

Технический результат достигается в способе изготовления взрывчатого вещества, содержащего гранулированную аммиачную селитру (АС), жидкое горючее с добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ) и взрывчатый сенсибилизатор, включающем нагрев АС до температуры 40-70°С, выдержку АС при температуре нагрева в течение 3-30 мин, обработку нагретой АС 0,5-0,7 мас.% жидкого горючего с добавкой ПАВ, смешивание с сенсибилизатором в количестве 0,5-70 мас.% и охлаждение до температуры ниже точки фазового перехода AC IV-III. В качестве жидкого горючего используют минеральное и/или растительное масло. В качестве добавки ПАВ используют жирные кислоты и/или соли жирных кислот, и/или сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, причем ПАВ берут в количестве 1-95 мас.% от жидкой горючей добавки.

В качестве жирных кислот могут быть использованы, например, олеиновая кислота или кислоты, входящие в состав талового масла, с непредельной углеводородной цепочкой. А также в качестве жирных кислот может быть использована, например, стеариновая кислота.

В качестве солей жирных кислот могут быть использованы соли щелочных и/или щелочноземельных металлов, преимущественно кальциевые соли жирных кислот синтетического или природного происхождения, например, соли, входящие в состав солидола.

В качестве взрывчатого сенсибилизатора могут быть использованы любые, известные взрывчатые сенсибилизаторы как индивидуальные, так и смесевые взрывчатые вещества в гранулированном и/или чешуированном, и/или порошкообразном виде, а в качестве взрывчатого сенсибилизатора - гранулированный и/или чешуированный тротил, кристаллический гексоген, и/или аммонит, и/или диаммон.

В предложенном способе изготовления взрывчатого вещества перед смешиванием с другими компонентами осуществляется активизация поверхности гранул аммиачной селитры путем нагрева АС до температуры 40-70°С и последующей выдержки ее при этой же температуре в течение 3-30 мин. При выдержке АС при температуре нагрева менее 3 мин процесс кристаллической модификации не завершается, а выдержка АС при температуре нагрева более 30 минут требует увеличения рабочего объема оборудования, что приводит к уменьшению экономичной выгоды способа и к повышению взрывопожароопасности. В результате нагрева выше точки фазового перехода AC III-IV, происходящего в чистом нитрате аммония при температуре 32,3°С и метастабильного перехода, происходящего при температуре около 50°С, и выдержки, в процессе которой осуществляется сушка, прочная сплошная поверхность гранул покрывается сетью трещин. Появление трещин на поверхности способствует более интенсивному проникновению масляной фазы - жидкого горючего внутрь тела гранул. Добавки ПАВ, входящие в состав жидкого горючего, еще более усиливают эффект сорбции и проникновения жидкого горючего в образовавшиеся на поверхности гранул трещины. После смешивания активированной АС с жидким горючим, включающим ПАВ, получаются «сухие» (не омасленные) гранулы, которые затем смешиваются с взрывчатым сенсибилизатором.

Пример реализации способа изготовления взрывчатого вещества.

АС нагревают до температуры 70°С и выдерживают при температуре нагрева в течение 25 мин. Затем нагретую АС обрабатывают дизельным топливом с добавкой жирных кислот талового масла в качестве ПАВ. Полученные после обработки гранулы смешивают с гранулированным тротилом и охлаждают до температуры 30°С.

Конечный продукт представляет собой хорошо сыпучую массу с уменьшенной склонностью к слеживанию при хранении, вследствие чего он удобен и эффективен для заряжания шпуров и скважин различного пространственного направления (вертикальные, наклонные, восходящие) в подземных выработках пневматическим способом зарядами с плотностью до 1,3 г/см³.

Отсутствие масляной пленки на поверхности гранул приводит к сокращению загрязнения рабочего пространства при пневмозаряжании. По взрывчатым характеристикам состав, полученный таким способом, превосходит аналогичные смеси, имеет меньший критический диаметр детонации и более высокую скорость детонации, позволяющие осуществлять более полное взрывчатое превращение системы в детонационной волне с повышенным выделением энергии и меньшим выделением ядовитых газов при взрыве.

Для изготовления взрывчатого вещества предлагаемым способом может быть использована АС любых видов и марок, выпускаемых промышленностью, например:

- АС по ГОСТ 2 - 85 - гранулированный продукт для сельского хозяйства и технических целей,

- AC водоустойчивая марки ЖВГ по ГОСТ 14802 - гранулированный продукт для изготовления взрывчатых веществ типа аммонит и др.,

- АС пористая по техническим условиям заводов-изготовителей - гранулированный продукт с внутренними газовыми включениями, полученными в результате вспенивания.

В таблице приведены характеристики образцов, изготовленных предложенным способом, которые свидетельствуют о том, что предложенный способ изготовления смесевого взрывчатого вещества обеспечивает улучшение взрывчатых и эксплуатационных характеристик сыпучего смесевого взрывчатого состава, содержащего гранулированную аммиачную селитру, жидкую горючую добавку и сенсибилизатор, по сравнению с соответствующими характеристиками взрывчатых составов, изготовленных известными способами.

Таблица
показатель	Образцы
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1. исходная аммиачная селитра и ее свойства:
- марка	Пористая	ДВГ	ГОСТ 2	ГОСТ 2	ГОСТ 2	ГОСТ 2	ГОСТ 2	ГОСТ 2	ГОСТ 2
- насыпная плотность, г/см3	0,8-0,82	0,88-0,90	094-0,96	0,94-0,96	094-0,96	094-0,96	094-0,96	094-0,96	094-0,96
2. состав жидкого горючего, мас.% (по массе жидкого горючего)	50	50	50		90	80	90	5	95
	(И-20)	(И-20)	(И-20)	-	(ДТ)	(ДТ)	(ДТ)	(ДТ)	(ДТ)
- масло минеральное- масло растительное- ПАВ
50	50	50	100	***	***	***	95	5
(ЖКТМ)	(ЖКТМ)	(ЖКТМ)	(ЖКТМ)	(солидол)	(РЭМ)	(стеарин)	(ЖКТМ)	(ЖКТМ)
**	**	**	**	10	20	10	**	**
(ЖКН)	(ЖКН)	(ЖКН)	(ЖКН)	(СаЖ)	(РЭМ)	(ЖК, ЖКН)	(ЖКН)	(ЖКН)
3. состав взрывчатого вещества, мас.%
- аммиачная селитра	87	87	87	87	87	87	87	70,5	70,5
- жидкая горючая добавка	3	3	3	3	3	3	3	4,5	4,5
- сенсибилизатор (тип)	10	10	10	10	10	10	10	25	25
4. свойства взрывчатого состава
- насыпная плотность, г/ см3	0,79-0,81	0,85-0,87	0,91-0,93	0,90-0,92	0,90-0,92	0,90-0,92	0,90-0,92	0,95-0,97	0,95-0,97
- диаметр заряда d в оболочке из полимерной трубы длиной около 10 d, сдетонировавший полностью, мм	50	70	80	80	80	80	80	60	70
- скорость детонации заряда в полимерной трубе диаметром 100 мм при насыпной плотности, км/с	3,0-3,2	3,2-3,3	3,0-3,2	3,0-3,2	3,0-3,2	3,0-3,2	3,0-3,2	3,2-3,3	3,2-3,3

Обозначения, использованные в таблице:

названия веществ, входящих в состав жидкого горючего приведены в сокращенном виде:

И-20 - масло индустриальное,

ДТ - дизельное топливо,

ЖКТМ - жирные кислоты талового масла,

Солидол - смазка солидол марки Ж,

РЭМ - эмульгатор на основе полиизобутилена и жирных кислот,

Стеарин - стеарин (смесь жирных кислот),

СаЖ - соли жирных кислот,

ЖК - жирные кислоты,

** - ПАВ входит в состав растительного масла, приведены суммарное содержание,

*** - растительное масло входит в состав ПАВ, указано суммарное содержание,

**** - кислородный баланс образцов приблизительно равен нулю, а теплота взрыва находится в пределах 3900-4000 кДж/кг.

1. Способ изготовления взрывчатого вещества, содержащего гранулированную аммиачную селитру (АС), жидкое горючее с добавкой ПАВ и взрывчатый сенсибилизатор, включающий нагрев АС до температуры 40-70°С, обработку нагретой АС жидким горючим с добавкой ПАВ, смешивание с сенсибилизатором и охлаждение до температуры ниже точки фазового перехода AC IV-III, отличающийся тем, что АС выдерживают при температуре нагрева в течение 3-30 мин, АС обрабатывают 0,5-7 мас.% жидкого горючего с добавкой ПАВ, в качестве жидкого горючего используют минеральное и/или растительное масло, а в качестве добавки ПАВ используют жирные кислоты, и/или соли жирных кислот, и/или сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, причем ПАВ берут в количестве 1-95 мас.% от жидкого горючего, а сенсибилизатор вводят при смешивании в количестве 0,5-70 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жирных кислот используют олеиновую кислоту или кислоты, входящие в состав талового масла, с непредельной углеводородной цепочкой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве солей жирных кислот используют соли щелочных и/или щелочно-земельных металлов, преимущественно кальциевые соли жирных кислот синтетического или природного происхождения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жирных кислот используют стеариновую кислоту.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизатора используют индивидуальные или смесевые взрывчатые вещества в гранулированном, чешуированном или порошкообразном виде.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве взрывчатого сенсибилизатора используют гранулированный и/или чешуированный тротил, кристаллический гексоген, и/или аммонит, и/или диаммон.

7. Взрывчатое вещество, содержащее аммиачную селитру, жидкое горючее с добавкой ПАВ и взрывчатый сенсибилизатор, отличающееся тем, что оно изготовлено способом по любому из пп.1-6.