малоплотный взрывчатый состав
Классы МПК: | C06B31/28 нитрат аммония C06B31/30 с растительными материалами; смолой или каучуком |
Автор(ы): | Бондаренко И.Ф. |
Патентообладатель(и): | Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-04-27 публикация патента:
20.07.1996 |
Использование: открытые горные работы. Сущность изобретения: состав содержит (мас.%) 2,00-2,20 дизельного топлива; 4,60-5,00 вспененного полистирола в виде пластинок, 0,15-0,20 додецилсульфата натрия, 0,25-0,35 амилового спирта, 0,5-0,7 воды, нитрат аммония - остальное. Пластины вспененного полистирола имеют размер 2х2х1 - 4х2х2 мм. К смеси гранулированного нитрата аммония и вспененного полистирола в виде пластин добавляют эмульсию, полученную при смешивании дизельного топлива, воды, додецилсульфата натрия и амилового спирта. Состав стабилен более 1 месяца. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Малоплотный взрывчатый состав, включающий нитрат аммония, дизельное топливо, поверхностно-активное вещество, вспененный полистирол и воду, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества он содержит додецилсульфат натрия, вспененный полистирол в виде пластинок и дополнительно амиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. Дизельное топливо 2,00-2,20Вспененный полистирол в виде пластинок 4,60-5,00
Додецилсульфат натрия 0,15-0,20
Амиловый спирт 0,25-0,35
Вода 0,50-0,70
Нитрат аммония Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит вспененный полистирол в виде пластин размером 2х2х1-4х2х2 мм.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к безопасным промышленным взрывчатым веществам, изготовляемым на местах применения, предназначенным преимущественно для взрывных работ на открытых горных работах. Известно простейшее взрывчатое вещество типа игданит, представляющее собой согласно ТУ-ГП-02 механическую смесь окислителя гранулированной или чешуйчатой аммиачной селитры (АС) и горючего дизельного топлива (ДТ) [1] Смешение АС и ДТ производится механизированным способом, дозированной подачей ДТ на слой АС, перемещаемой шнеком к точке выпуска, распылением ДТ при помощи форсунок и аналогичных устройств в свободно движущийся поток АС и дозированной загрузкой компонентов с перемешиванием при помощи сжатого воздуха или лопастных (винтовых) механизмов [2]Игданит обладает удовлетворительными взрывными свойствами, но недостаточно физически стабилен в результате стекания жидкой фазы (ДТ) в нижние слои скважинного заряда; неводоустойчив, а в случае взрывания крепких горных пород детонационные параметры этих ВВ (детонационное давление) недостаточно велики. Наиболее близким к изобретению по составу является взрывчатое вещество мазеобразной консистенции, защищенное патентом Великобритании N 1306546, С 06 В 1/04 [3] Состав содержит нитрат аммония, дизельное топливо, ПАВ и сенсибилизирован газовыми пузырьками, в качестве которых обычно служат полые шарики, например, вспененного полистирола (ППС). Однако указанные композиции, хотя частично увеличивают физическую стабильность взрывчатой смеси, все же не улучшают детонационные параметры и, в частности, детонационное давление. Это в немалой степени объясняется структурой смеси и в первую очередь наличием ППС шарообразной формы, не обеспечивающего при детонации смеси гладкости детонационного фронта. Как следствие этого, взрывчатые смеси указанной композиции имеют пониженное детонационное давление. Целью данного изобретения является повышение плотности энергии в детонационной волне и получение физически стабильной структуры смеси. Поставленная цель достигается тем, что малоплотный взрывчатый состав, содержащий нитрат аммония, дизельное топливо, ПАВ, вспененный полистирол и воду, содержит в качестве ПАВ додецилсульфат натрия, вспененный полистирол в виде пластинок и дополнительно соПАВ амиловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мас. Нитрат аммония 90-93
Дизельное топливо 2,0-2,2
Вспененный полистирол в виде пластинок 4,8-5,0
Додецилсульфат натрия 0,15-0,2
Амиловый спирт 0,25-0,35
Вода 0,5-0,7
Причем, пластины вспененного полистирола имеют размер 2 х 2 х х 1 4 х 2 х 2 мм. Как известно, мерой плотности энергии в детонационной волне является функция теплоты взрывчатого превращения при постоянном объеме. Результативность действия ВВ можно оценить через давление Р (кбар), развиваемое в головной части детонационной волны, распространяющейся по заряду, по формуле
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946t.gif)
где
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/961.gif)
tд=
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/948.gif)
где
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/948.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063028/964.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063028/964.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063028/964.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/183.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/183.gif)
где dз диаметр заряда, м; Dид идеальная скорость детонации ВВ, м/с. Так как выравнивание по давлению функционально связано с выравниванием температуры в смеси, а выравнивание последней в зоне реакции связано с прогревом вещества смеси, в первую очередь с прогревом горючего компонента ППС и зависит от их температуропроводности
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063006/945.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/948.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-2t.gif)
Отсюда следует, что гладкость фронта детонационной волны и, следовательно, ударного фронта будет зависеть от времени реакции компонентов взрывчатой смеси и физических свойств добавок
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-3t.gif)
где
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063006/955.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063006/945.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/183.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/948.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/8776.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063028/964.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/948.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-4t.gif)
где А 1850
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/177.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/177.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/961.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/961.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-5t.gif)
Тогда tg 2 x 2/0,98 4,2 мкс. Следовательно время, при котором происходит разрушение частиц указанного размера, в 2 раза больше времени химической реакции. Таким образом, подготовка частиц ВВ дроблением в ударной волне, характерная для малосжимаемых частиц ВВ, окислителя и горючего в данном случае, в сильнопористых добавках ППС не проявляется. Специфические свойства, присущие частицам пенополистирола пластинчатой формы, обеспечивают требуемое повышение волновой (D) и массовой (U) скорости в зарядах ВВ малой плотности в сравнении с зарядами, в состав которых входят добавки ППС в виде шариков. Эта оценка подтверждена также экспериментальным методом, результаты которого представлены в табл. 1. Технологические особенности получения этих зарядов приведены в примере. Из представленных в табл.1 данных видно, что независимо от условий взрывания (различная прочность оболочек заряда) в каждом испытанном взрывчатом составе наблюдается изменение скорости детонации в зависимости от формы частиц полистирола. При этом максимальный относительный рост скорости детонации, зафиксированный в 3-й серии опытов, составляет 18,2
Таким образом, рост скорости детонации смеси определяется не только энергией, выделяющейся в основной реакции, но также глубиной единичных взаимодействий компонентов смеси на уровне макроструктуры вещества слагающего заряд. Так как
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-6t.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/961.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-7t.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-8t.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-9t.gif)
В качестве примера выполним подбор взрывчатой смеси оптимального состава для отбойки кимберлитов II, III, IV категории взрываемости, характерных для алмазодобывающих карьеров ПНО "Якуталмаз". При этом оценка параметров производилась по следующим формулам
P =
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063015/960.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063009/961.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063005/183.gif)
![малоплотный взрывчатый состав, патент № 2063946](/images/patents/409/2063946/2063946-10t.gif)
где d 250 мм диаметр заряда; Н 15 м высота уступа. Как следует из представленных в табл.3 расчетных данных, предложенные составы с оптимальным содержанием компонентов обеспечивают приемлемые технологические параметры взрывной отбойки (L3) во всем диапазоне категорий взрываемости кимберлитов. При этом удельные расходы массы BВ (q) и энергии (E) не превышают норм расхода штатных (заводского изготовления) взрывчатых веществ. Скорость детонации в зависимости от формы частиц пенополистирола в смеси определялась при взрыве зарядов в стальных и стеклянных оболочках. При этом при взрыве в оболочках из стали использовались два типа смеси независимого состава: аммонит 6ЖВ+ +пенополистирол и заявленное взрывчатое вещество. В качестве стальных оболочек применялись отрезки из стальных водогазопроводных труб (ГОСТ 3282-75) диаметром 21,4 мм и соответственно диаметром заряда 15,8 мм. Вдоль образующей оболочек были просверлены смотровые отверстия диаметром 2,0 мм и интервалом перфорации 20 мм, позволяющие непрерывно измерять скорость движения светящегося фронта детонационной волны с помощью фоторегистратора СФР-2. Стеклянной оболочкой служили отрезки стеклянных труб с внутренним диаметром 37 мм и толщиной стенок 4 мм. Во всех опытах длина заряда была одинаковой и составляла 180 мм. Инициирование зарядов производилось навесной ТЭНа и электродетонатором. Скорость стационарного режима детонации и полнота взрывчатого превращения для обоих типов изучавшихся смесей во всех случаях не зависела от параметров инициирующего импульса. Стационарность процесса распространения детонации достигалась достаточной длиной заряда (L3/d3 11,5), соответствующей длиной базы измерения 4-5 светящихся точек и выбором места регистрации процесса детонации (нижняя часть заряда). Результаты эксперимента приведены в табл.1. Как видно из приведенных данных, малоплотный взрывчатый состав периодической структуры в целом обладает повышенной энергией в детонационной волне и имеет физически стабильную структуру. Заявленный состав, полученный на месте применения из относительно недорогостоящих компонентов, способен производить эффективное разрушение пород во всем диапазоне прочностных свойств, подлежащих разрушению более мощными и дорогостоящими ВВ заводского изготовления. ТТТ1
Класс C06B31/28 нитрат аммония
Класс C06B31/30 с растительными материалами; смолой или каучуком