способ получения промышленных взрывчатых веществ и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения промышленного взрывчатого вещества, включающий подготовку компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли или алюминия, двухстадийное смешение компонентов взрывчатого вещества, на первой стадии смешивают аммиачную селитру и тротил и измельчают в шаровой трехкамерной мельнице-смесителе, на второй стадии полученную смесь смешивают с поваренной солью или алюминием, после чего подают смесь на патронирование пневмотранспортными средствами, отличающийся тем, что измельчение смеси аммиачной селитры и тротила проводят в двух шаровых трехкамерных мельницах-смесителях до дисперсности примерно 100-270 мкм, смесь аммиачной селитры и тротила смешивают с поваренной солью или алюминием в шаровой трехкамерной мельнице-смесителе с измельчением до дисперсности примерно 60-620 мкм, а подачу смеси на патронирование пневмотранспортными средствами осуществляют при 273^oС.

2. Установка для получения промышленного взрывчатого вещества, содержащая узел подготовки компонентов, узел приготовления смеси аммиачной селитры и тротила, включающий весовой дозатор, смеситель и шаровую трехкамерную мельницу-смеситель, узел приготовления смеси аммиачной селитры, тротила и поваренной соли или алюминия и пневмотранспортное средство для подачи смеси на патронирование, отличающаяся тем, что узел приготовления смеси аммиачной селитры и тротила включает две шаровые трехкамерные мельницы-смесители, узел приготовления смеси аммиачной селитры, тротила и поваренной соли или алюминия содержит шаровую трехкамерную мельницу-смеситель, причем угол наклона шаровых трехкамерных мельниц в сторону выхода смеси равен 1^o, масса пластмассовых шаров составляет 900 кг в каждой камере, диаметр шаров 40-60 мм, а пневмотранспортное средство для подачи смеси на патронирование дополнительно снабжено системой подогрева рубашки и системой продувки раствора из рубашки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), в частности, к промышленному изготовлению предохранительных взрывчатых веществ на основе гранулированной аммиачной селитры, чешуированного тротила и в качестве пламегасителя - поваренной соли, используемых для взрывных работ в рудниках и шахтах, опасных по метано-воздушной смеси и угольной пыли.

Смесевые взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры и тротила в различных соотношениях широко используются как за рубежом, так и в России.

На детонационную способность и энергетические характеристики взрывчатых смесей большое влияние оказывает не только химсостав входящих в них компонентов, но и абсолютный размер частиц, соотношение между размерами различных компонентов, равномерность их перемешивания. Чем меньше частицы разнородных компонентов и равномернее их распределение в объеме, тем быстрее протекают реакции в детонационной волне, а следовательно, и выше детонационная способность ВВ. Однако чрезмерное переизмельчение частиц отрицательно влияет на взрывчатые характеристики составов, что связано с увеличением плотности и уменьшением свободной поверхности горения частиц. Кроме того, переизмельчение пламегасителя в составах предохранительных ПВВ приводит к снижению их работоспособности и предохранительных свойств, т.е. измельчение составов должно быть в определенном диапазоне. Поэтому для смесевых ПВВ важным фактором является степень измельчения (дисперсность) компонентов.

Известны различные способы получения ПВВ методом смешения отдельных компонентов (периодическое, полунепрерывное, непрерывное смешение) с присущими им положительными и отрицательными факторами.

Известен, например, способ изготовления промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) по патенту RU 2107056 от 25.08.95, в котором, наряду с простотой использования оборудования, существенным недостатком является низкое качество дозирования компонентов.

Известен также способ изготовления аммонийно-селитренных взрывчатых веществ по авторскому свидетельству RU 221550 от 08.08.67, в котором смешение компонентов производится в горячем состоянии, а именно, перед смешением аммиачная селитра нагревается до температуры 7080^oС, а тротил подается в аппарат смешения в расплавленном состоянии. В рубашку смесителя подается теплоноситель, а перед упаковкой изготовленная смесь охлаждается холодным воздухом.

Недостатки данного способа

1. При нагревании аммиачной селитры свыше 32^oС происходит перекристаллизация ее кристаллов, что отрицательно сказывается на слеживаемости готовой продукции, т.е. слеживаемость увеличивается.

2. В процессе охлаждения расплавленного тротила после фазы смешения происходит укрупнение частиц тротила, что отрицательно влияет на взрывчатые и энергетические характеристики ПВВ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Способ и установка для получения аммонитов или аммоналов по малогрузной технологии" по патенту RU 2096397 от 13.09.95, который принят авторами за прототип.

Способ заключается в следующем: приготовление аммонитов и аммоналов производится в две стадии - сначала готовится двойная смесь (аммиачная селитра - тротил) в рамно-лопастном смесителе дискретного действия и трехкамерной шаровой мельнице с предварительным взвешиванием компонентов. Подача всех компонентов и готового ПВВ осуществляется пневмотранспортом с одновременным их охлаждением, затем в двойную смесь вводится соль или алюминий и трехкомпонентная смесь перемешивается в рамно-лопастном смесителе дискретного действия. Пневмотранспорт оснащен прерывателем детонации, средствами обнаружения пламени и прерывания процесса горения.

Недостатками данного способа изготовления ПВВ являются:

1) отсутствие требований по степени измельчения компонентов, что значительно влияет на плотность патронов при патронировании, на энергетические и взрывчатые характеристики, на каталитические реакции продуктов взрыва (ПВ) с горючей (взрывоопасной) шахтной средой;

2) использование пневмотранспорта для межфазной подачи компонентов требует расхода большого количества сжатого воздуха, что в свою очередь требует монтажа дополнительного оборудования (компрессорной установки);

3) cуществующие пылеулавливающие установки не обеспечивают полной очистки загрязненного воздуха, что ухудшает экологическую обстановку окружающей среды;

4) указанный способ изготовления ПВВ не обеспечивает возможность подогрева порошка перед патронированием в зимнее время, что существенно влияет на качество патронирования, в частности на запыжовку и плотность патронов.

Предлагаемый способ изготовления предохранительных ПВВ исключает или значительно снижает вышеперечисленные недостатки.

Задачей предлагаемого изобретения является изготовление промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) на основе гранулированной аммиачной селитры, чешуированного тротила и соли (аммонитов) с устойчивыми взрывчатыми и энергетическими характеристиками и оптимальными условиями патронирования в любое время года.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения промышленных взрывчатых веществ, включающем подготовку исходных компонентов (аммиачной селитры, тротила и поваренной соли) и двухстадийный процесс получения трехкомпонентной смеси, при этом на первой стадии готовят двухкомпонентную смесь (аммиачной селитры и тротила), на второй стадии в двойную смесь вводят поваренную соль, отвод готового продукта осуществляют пневмотранспортом на патронирование, двухкомпонентную смесь измельчают в двух шаровых трехкамерных мельницах до дисперсности Д_дв100270 мкм, трехкомпонентную смесь измельчают также в шаровой трехкамерной мельнице-смесителе до дисперсности Д_тр60620 мкм, а готовый продукт при пневмотранспортировании в зимнее время подогревают до температуры 273^oС.

Кроме того, задача решается и за счет того, что в известной установке для получения ПВВ, содержащей узлы подготовки компонентов, узел приготовления двухкомпонентной смеси (аммиачной селитры и тротила), включающий весовой дозатор и трехкамерную шаровую мельницу-смеситель, узел приготовления трехкомпонентной смеси (аммиачная селитра, тротил, поваренная соль или алюминиевая пудра) и пневмотранспортное средство отвода готового ВВ и подачи его на патронирование, причем узел приготовления двухкомпонентной смеси включает две шаровые трехкамерные мельницы-смесители, узел приготовления трехкомпонентной смеси содержит также шаровую трехкамерную мельницу-смеситель, причем мельницы-смесители имеют угол наклона в сторону выхода смеси, равный 1^o, масса пластмассовых шаров составляет 900 кг в каждой камере, диаметр шаров 4060 мм, а пневмотранспортное средство подачи готового ПВВ на патронирование дополнительно снабжено системой подогрева порошка и системой продувки раствора из рубашки пневмотранспорта.

На фиг.1 представлена установка для приготовления промышленных взрывчатых веществ на основе гранулированной аммиачной селитры, чешуированного тротила и поваренной соли.

Установка содержит узлы подготовки компонентов, бункер-ворошитель 1, разгрузители 2, двухвинтовые питатели 3, весовые дозаторы 4, двухвальные смесители 5, винтовые конвейеры 6, трехкамерные мельницы-смесители 7, винтовые конвейеры 8, каскадный конвейер 9, двухвинтовые питатели 10 и 11, дозирующие шнеки 12, дозирующий ленточный конвейер 13, винтовой конвейер 14, трехкамерную мельницу 15, каскадный винтовой конвейер 16, шнековый питатель 17, дозирующие шнеки 18, питатели с вибропобудителями 19, магистральную трубу пневмотранспорта 20, отсекатели 21 и 22, разгрузитель 23, прерыватели детонации 24, узел ликвидации завалов 25, датчик прохода поршня 26.

Установка унифицирована и может быть использована для изготовления как предохранительных, так и непредохранительных ПВВ с различным содержанием компонентов.

Сущность предлагаемого способа и установки для его осуществления заключается в следующем:

аммиачная селитра и соль проходят предварительную подготовку (просейку, сушку, предварительное измельчение) в отдельных зданиях подготовки и ленточными транспортерами подаются на дозировку в здание смешения, тротил подвергается дроблению и просейке также в отдельном здании и пневмотранспортом передавливается в бункер-накопитель здания смешения.

Смешение компонентов проводится в две стадии, сначала готовится двойная смесь (аммиачная селитра-тротил): аммиачная селитра из бункера с ворошителем 1 и тротил из разгрузителя 2 двухвинтовым питателем 3 подаются в весовой дозатор 4, из весового дозатора навески аммиачной селитры и тротила в заданном соотношении сбрасываются в двухвальный смеситель 5, где производится предварительное их смешение.

После двухвального смесителя двойная смесь с помощью винтовых конвейеров 6 подается в трехкамерные мельницы-смесители 7, где производится измельчение двойной смеси до дисперсности Д_дв100270 мкм. Указанная дисперсность достигается углом наклона камеры мельницы в 1^o в сторону выхода продукта, массой пластмассовых шаров (по 900 кг в каждой секции), диаметром шаров (4060 мм) и производительностью мельниц (1,54,0 т/ч).

Вторая стадия заключается в приготовлении тройной смеси (аммиачная селитра - тротил - поваренная соль):

при выходе из мельниц 7 двойная смесь подается конвейерами винтовым 8 и каскадным 9 в питатель двухвинтовой 10 на фазу приготовления тройной смеси, двойная смесь и соль из питателей 10 и 11 с помощью дозирующих шнеков 12 непрерывно подаются на транспортеры дозирующего ленточного конвейера 13 в соотношении 4:1. С дозирующего ленточного конвейера двойная смесь с солью с помощью конвейера винтового 14 подается в трехкамерную мельницу 15, угол наклона которой равен 1^o, в сторону выхода смеси, масса шаров в каждой камере составляет 900 кг, диаметр шаров равен 4060 мм, производительность 25 т/ч, где производится окончательное смешение и измельчение тройной смеси до дисперсности Д_тр60620 мкм. Фракционный состав двойной и тройной смесей определяется просейкой их на ситах ГОСТ 4403-91:

двойной смеси - на ситах 29, 46,

тройной смеси - на ситах 15, 29, 46.

Наиболее оптимальные параметры измельчения компонентов представлены в таблице.

Из таблицы видно, что укрупнение тройной смеси происходит за счет введения более крупной фракции соли при одновременном доизмельчении двойной смеси, что увеличивает детонационную способность и повышает предохранительные свойства ПВВ.

Подготовленная таким образом тройная смесь каскадным винтовым конвейером 16 подается в шнековый питатель 17 линии пневмотранспорта, откуда дозирующими шнеками 18 порошок массой 150180 кг подается поочередно в питатели 19 с вибропобудителями, под действием сжатого воздуха и при вибрации вибропобудителя порошок передавливается в магистральную трубу 20 пневмотранспорта за первый отсекатель 21. Сформированный таким образом аммонитный поршень останавливается перед вторым отсекателем 22, после чего закрывается первый отсекатель, открывается второй и одновременно в магистральную трубу пневмотранспорта со стороны "хвоста" поршня подается сжатый воздух, который и транспортирует порошок в разгрузитель 23 здания патронирования. После просейки в сито-бурате порошок подается на патронирование по штатной технологии.

Магистральный трубопровод пневмотранспорта снабжен двумя прерывателями детонации 24, узлом ликвидации завалов 25, датчиком прохода поршня 26.

Одновременно, при транспортировании порошка в летнее время в рубашку пневмотранспорта подается рассол известным способом для охлаждения порошка до температуры 273^oС.

Однако в зимнее время, при транспортировании порошка холодным сжатым воздухом, порошок успевает остыть в пневмотранспорте и в разгрузителе до 1015^oС, что отрицательно сказывается на условия патронирования, и возникает необходимость в подогреве порошка.

На фиг. 2 показана система подогрева порошка в пневмотранспорте, содержащая бак-накопитель 1, мешалку 2, трубчатые нагреватели 3, датчики уровня 4 и 5, датчик температуры 6, насосы подачи раствора 7, трубопроводы подачи 8 и возврата 9 раствора, ввод сжатого воздуха 10, гибкие соединяющие шланги 11 между секциями пневмотранспорта 12.

Предлагаемая установка (система) работает следующим образом: в отдельном баке-накопителе 1 готовится раствор хлористого натрия или калия. Хлорид натрия или калия засыпается в бак-накопитель 1 с теплой водой, перемешивается мешалкой 2, плотность рассола доводится до 1,191,20 кг/м³, приготовленный раствор нагревается с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭНов) 3 до температуры не выше 70^oС и насосами 7 по трубопроводу 8 подается в рубашку пневмотранспорта по принципу противопотока и по трубе 9 возвращается в бак-накопитель 1.

Бак-накопитель содержит

- мешалку 2 для перемешивания раствора при его приготовлении;

- электронагреватели (ТЭНы) 3 для подогрева раствора;

- датчики уровня (верхний 4 и нижний 5) раствора в баке;

- датчик температуры 6 для замера температуры.

Температура раствора в баке-накопителе регулируется терморегулятором.

Количество подаваемого раствора в рубашку пневмотранспорта регулируется с целью обеспечения оптимального режима патронирования в части поддержания стабильной температуры порошка 273^oС.

Пневмотранспорт дополнительно укомплектован системой продувки для слива раствора и предотвращения размораживания системы.

Система продувки пневмотранспорта работает следующим образом: открываются вентили подачи 13 и слива 14 раствора, вентиль ввода сжатого воздуха 10, воздух, проходя последовательно через секции пневмотранспорта 12 и гибкие соединительные шланги 11, вытесняет раствор хлорного натрия (калия) из рубашки пневмотранспорта и раствор по трубопроводам подачи 8 и возврата 9 сливается в бак-накопитель, причем ввод сжатого воздуха монтируется в наивысшей точке пневмотранспорта, а трубопроводы подачи и возврата - в низшей.

Преимущества предлагаемого способа получения ПВВ и установки для его осуществления

1. Создание благоприятных условий для патронирования по температуре порошка 273^oС в любое время года.

2. Исключение из технологического потока громоздкого оборудования в виде полочного холодильного аппарата.

3. Снижение запыленности в здании патронирования за счет исключения из технологического потока полочного холодильного аппарата - основного источника запыленности в штатной технологии изготовления ПВВ.

4. Снижение запыленности в здании смешения за счет исключения пневмотранспорта для подачи исходных компонентов (аммиачной селитры и соли) при межфазном транспортировании, т.к. пылеулавливающие установки, используемые в пневмотранспортах, не обеспечивают полной очистки загрязненного воздуха.

5. Уменьшение расхода сжатого воздуха в целом за счет исключения пневмотранспорта при межфазном транспортировании компонентов.

Способ и установка используются в промышленном изготовлении предохранительных и непредохранительных промышленных взрывчатых веществ. Взрывчатые и энергетические характеристики готовой продукции стабильны.