Состав для разрушения природных и искусственных объектов

Состав для разрушения природных и искусственных объектов

Реферат

Изобретение относится к составам, используемым при проведении буровзрывных работ различного назначения в промышленности, в частности для разрушения природных и искусственных объектов в горнорудной промышленности, в транспортном строительстве и других отраслях народного хозяйства, например при добыче "штучного" камня (блоков), работам, связанным с проходкой железнодорожных тоннелей и метро, при разрушении негабаритов, валунов и искусственных преград.

Известен невзрывчатый разрушающий состав (патент RU №2159747, опубл. 27.11.2000 г.), включающий сахарозу и оксид кальция, содержит 96% измельченный оксид кальция, полученный путем обжига известняка и гипса, и дополнительно карбонат калия, гидроксид аммония и лигносульфонат технический модернизированный.

Недостатками состава являются: ограничение использования по температурному режиму (от +5° до -15°C), ограничение по применению (обводненность), низкий темп нарастания давления, в результате чего низкая производительность.

Известен взрывчатый состав (патент RU №2218318, опубл. 10.12.2003 г.), содержащий гранулированную аммиачную селитру, жидкий нефтепродукт и порошок алюминия, или алюминиевого сплава, или кремниевого сплава, или смесь двух любых указанных порошков в соотношении. Взрывчатый состав может дополнительно сверх 100% содержать 2,0-5,0 мас. % воды или водного раствора пассивирующей добавки.

Недостатками состава являются: создание безопасной зоны (200 м от ближайшего заряда), наличие специализированной охраны на месте хранения, ограничения по транспортировке до места применения, создание внутренних трещин в массиве, в результате чего повышение выхода некондиционной продукции.

Известен состав для буровзрывных работ (патент RU №2274630, опубл. 20.04.2006 г.), содержащий твердый окислитель - хлорат натрия, горючее - твердый углеводород в виде трубок, сот, ленты "коррекс", пленки и катализатор - хлорид натрия. В качестве твердых углеводородов состав может содержать полиэтилен, полипропилен, полистирол.

Недостатком является формирование состава секциями, размеры которых ограничены существующими технологиями.

Известен состав для буровзрывных работ (заявка на изобретение RU №2002120148, опубл. 10.02.2004 г.), состоящий из гранулированного либо порошкообразного окислителя, жидкого углеводородного горючего в стехиометрическом соотношении и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки он содержит 1-5 мас. % сульфата кальция и 0,5-1,0 мас. % глицеринового эфира канифоли, или кумарон - инденовую смолу, или битум.

Недостатками состава являются: создание безопасной зоны (200 м от ближайшего заряда), наличие специализированной охраны на месте хранения, ограничения по транспортировке до места применения, создание внутренних трещин в массиве, в результате чего повышение выхода некондиционной продукции.

Известен состав для буровзрывных работ (патент RU №2152376, опубл. 10.07.2000 г.), принят за прототип, в качестве основы применяют хлорат натрия с углеводородами (твердыми и жидкими) и энергетической добавкой - алюминием. Предлагаемая композиция значительно превосходит штатные аммиачно-селитряные взрывчатые вещества (ВВ) по общей и объемной энергетике, проще при транспортировке.

Недостатками являются: содержание алюминия приведет к созданию внутренних трещин в массиве, в результате чего повышение выхода некондиционной продукции, мало компенсируемому увеличением энергетики, состав формируется секциями, размеры которых ограничены существующими технологиями.

Техническим результатом является создание композиций на основе твердых окислителей (хлоратов и перхлоратов щелочных и щелочноземельных металлов, например, натрия или нитратов тех же элементов) углеводородов и ингибиторов.

Технический результат достигается тем, что в составе в качестве твердых углеводородов содержит порошок полиэтилена, полипропилена или полистирола, в качестве ингибитора - карбонат натрия (Na₂CO₃), или гидрокарбонат натрия (NaHCO₃), или карбонат кальция (СаСО₃), в качестве окислителя хлорат натрия (NaClO₃), при этом все компоненты состава используют фракцией от 0,05 до 0,45 мм при следующем содержании компонентов, мас. %:

хлорат натрия	45-83
твердые углеводороды	8-30
ингибитор	9-25

Состав для разрушения природных и искусственных объектов состоит из:

- окислитель (NaClO₃, KClO₃), фракция 0,05-0,45 мм, содержание в составе 45-83 мас. %;

- горючее (порошок полиэтилена, полипропилена, полистирола и т.п.), фракция 0,05-0,45 мм, содержание в составе 8-30 мас. %;

- ингибиторы (Na₂CO₃, NaHCO₃, CaCO₃), фракция 0,05-0,45 мм, содержание в составе 9-25 мас. %.

Выбор определенного состава композиций проводился исходя из интенсивности газообразования (или скорость реакции горения в дефлаграционном режиме), величину температуры и соответственно энергетический эффект регулируют как введением в состав ингибиторов, так и дисперсностью ингредиентов. Наиболее рационально вводить такие ингибиторы, которые поглощают тепло при нагревании, в основном за счет эндотермичной реакции разложения, и тем самым снижают скорость реакции горения состава, способствуя переводу модифицируемой композиции из разряда ВВ в горючий состав. К таким ингибиторам, прежде всего, относятся: Na₂CO₃, NaHCO₃, CaCO₃. Так введение в стехиометрический состав порошков полиэтилена и хлората натрия 15% порошка Na₂CO₃ снизило максимальную скорость горения состава в манометрической бомбе с 16,6 м/с до 7,3 м/с. Это существенно выше, чем максимальная скорость горения слоевой системы (0,67 м/с) в тех же условиях. Дальнейшее увеличение содержания ингибитора нежелательно из-за некомпенсируемого повышенной скоростью горения величины конечного давления при сгорании всей массы в патроне. Это приведет к увеличению массы патронов, что нерационально. Другим путем (или совместно) обеспечения дефлаграционного режима горения является увеличение фракционного размера порошка горючего. Такой путь объясняется следующим. Увеличенный размер порошка горючего приводит к диффузионному торможению реакции, росту времени процессов тепло- и массообмена, как то: на подогрев порошка до температуры плавления, к увеличению продолжительности процесса газификации, т.е. увеличение размера фракции горючего с 0,05÷0,16 мм до 0,25÷0,45 мм снизило чувствительность к удару со 100% до 54,2%, табл. 1. Дальнейший рост размера фракции горючего, по нашим расчетам, переведет рассматриваемую порошковую композицию в разряд горючих материалов, не обладающих высокой скоростью горения, вплоть до затухания. Увеличение фракции порошка горючего свыше 0,45 мм может привести к неконтролируемому разбросу в величине времени задержки зажигания от патрона к патрону, что недопустимо. К другим достоинствам предлагаемого решения относятся процессы смешения, загрузки подготовленной массы состава в корпус патрона легко механизируются и контролируются, ибо ликвидируется само применение трубочек и связанных с ними работ.

Реализация данного изобретения позволяет расширить области применения, увеличить выход кондиционной продукции.

Практическая реализация изобретения подтверждается тем, что все элементы, необходимые для изобретения, выпускаются промышленностью без ограничений.

Состав для разрушения природных и искусственных объектов, включающий твердые углеводороды, хлорат натрия и ингибитор, отличающийся тем, что в составе в качестве твердых углеводородов содержит порошок полиэтилена, полипропилена или полистирола, в качестве ингибитора - карбонат натрия (Na₂CO₃) или гидрокарбонат натрия (NaHCO₃), или карбонат кальция (CaCO₃), при этом все компоненты состава используют фракцией от 0,05 до 0,45 мм при следующем содержании компонентов, мас.%:

хлорат натрия	45-83
твердые углеводороды	8-30
ингибитор	9-25