способ получения промышленного взрывчатого вещества и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения промышленного взрывчатого вещества, включающий подготовку компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, двухстадийное смешение этих компонентов, при котором на первой стадии смешивают и измельчают аммиачную селитру и тротил в шаровой трехкамерной мельнице, на второй стадии полученную смесь смешивают с поваренной солью, после чего полученную смесь пневмотранспортными средствами подают на патронирование, отличающийся тем, что при подготовке компонентов аммиачную селитру измельчают в трех последовательно установленных дезинтеграторах до дисперсности частиц 490-220 мкм - 35% и менее 220 мкм - 65%, тротил измельчают с помощью сжатого воздуха до размеров частиц 490-мкм, а поваренную соль готовят с размерами частиц от 3200 мкм - 15% до 490-220 мкм - 85%, на первой стадии смешивают аммиачную селитру и тротил и измельчают в шаровой трехкамерной мельнице до дисперсности частиц менее 120 мкм - 87% и от 220 мкм до 120 мкм - 13%, на второй стадии полученную смесь смешивают с поваренной солью и измельчают в шаровой трехкамерной мельнице до дисперсности частиц от 120 мкм и менее - 70%, от 220 мкм до 120 мкм - 15%, от 490 мкм до 220 мкм - до 10%, от 530 до 490 мкм - 5%.

2. Установка для получения промышленного взрывчатого вещества, содержащая узел подготовки компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, узел приготовления двойной смеси - аммиачной селитры и тротила, включающий трехкамерную шаровую мельницу, узел приготовления тройной смеси - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, пневмотранспортные средства для подачи полученной тройной смеси на патронирование, снабженные системой охлаждения, отличающаяся тем, что она содержит узел подготовки компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, включающий узел подготовки аммиачной селитры, узел подготовки тротила и узел подготовки поваренной соли, при этом узел подготовки аммиачной селитры содержит три последовательно установленных дезинтегратора, узел приготовления двойной смеси - аммиачной селитры и тротила - включает трехкамерную шаровую мельницу с углом наклона в сторону движения смеси в один градус, а узел приготовления тройной смеси - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли - включает трехкамерную шаровую мельницу.

Описание изобретения к патенту

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

В настоящее время существует два способа получения ПВВ: периодический и непрерывный.

Периодический способ осуществляют в барабанах с ручной загрузкой компонентов, при большой запыленности рабочих мест, с низкой производительностью труда, трудноконтролируемым технологическим процессом.

Непрерывный способ осуществляют в шаровых мельницах непрерывного действия. В настоящее время приоритетным является непрерывное смешение.

Известен способ получения ПВВ и установка для его осуществления по патенту №2201913, РФ, МПК С 06 В 21/00. В этом способе предусмотрено двухстадийное смешение и измельчение двухкомпонентной (далее двойной) смеси (аммиачная селитра + тротил) в двух последовательно установленных шаровых 3-камерных мельницах до дисперсности частиц примерно 100-270 мкм и смешение трехкомпонентной (далее тройной) смеси (двойная смесь + поваренная соль) в третьей шаровой мельнице с измельчением компонентов до размеров частиц в диапазоне 60-620 мкм.

Подачу полученной смеси на патронирование осуществляют пневмотранспортными средствами. Установка для получения ПВВ по аналогу содержит узел подготовки компонентов, узел приготовления двойной смеси, включающий две шаровые трехкамерные мельницы, узел приготовления тройной смеси, содержащий третью шаровую трехкамерную мельницу. Угол наклона шаровых мельниц равен 1°. Однако данный способ получения ПВВ имеет серьезные недостатки, а именно:

1. У казанный диапазон размеров частиц двойной смеси от 100 мкм до 270 мкм слишком широк. Не указано конкретно, сколько и каких фракций содержится в составе. То же самое относится и к тройной смеси.

2. В аналоге на фазе получения 2-компонентного состава задействованы две шаровые трехкамерные мельницы. При таком способе получения ПВВ аммиачная селитра проходит предварительное измельчение на стадии подготовки, затем в двух шаровых мельницах и, усиленно подвергаясь механической обработке шарами общим количеством 5400 кг (в каждой мельнице по 2700 кг), переизмельчается и идет обратный процесс - слипание частичек и образование комков. При этом частицы тротила обрастают более мелкими частицами селитры. Происходит флегматизация бризантного вещества - тротила, а это приводит к снижению бризантности и передачи детонации, т.к. инициатором возбуждения детонационной волны является тротил, а его частицы как бы спрятаны за оболочкой мелкодисперсной аммиачной селитры. При параллельном режиме происходит тот же процесс, но с одной особенностью. Загрузка мельниц уменьшается в два раза, в связи с этим меняется соотношение шары - порошок. Шаров на единицу продукции становится больше. Идет переизмельчение обоих компонентом и слипание в твердые комки. Образование комков не только снижает взрывчатые характеристики ВВ, но и резко отрицательно влияет на технологичность при его патронировании.

3. В аналоге не описано, что из себя представляют узлы подготовки компонентов, в частности узел подготовки аммиачной селитры. Известен также “Способ и установка для получения аммонитов или аммоналов по малогрузной технологии ” по патенту №2096397, РФ, МПК С06В 21/00, принятый авторами за прототип.

Способ заключается в подготовке исходных компонентов: аммиачной селитры, тротила и поваренной соли и двухстадийном процессе получения тройной смеси. При этом на первой стадии готовят двойную смесь из аммиачной селитры и тротила, на второй стадии в нее вводят поваренную соль или алюминиевую пудру, а подачу подготовленных компонентов на смешение и отвод готового ВВ на расфасовку осуществляют пневмотранспортными средствами в дискретном режиме дозами по 40-50 кг.

Приготовление двойной смеси осуществляют в 2 этапа: на первом этапе смешение производят в рамно-лопастном смесителе с загрузкой в 50 кг, а на втором этапе полученную смесь подают на окончательное смешение в шаровую трехкамерную мельницу. Тройную смесь готовят в смесителе рамно-лопастного типа. Установка для получения взрывчатых веществ по данной технологии содержит:

1. Устройство подготовки компонентов, представляющее собой пневмонасосы, подающие селитру и тротил в здание смешения.

2. Узел приготовления смеси, который представляет собой дозатор весовой, рамно-лопастной смеситель дискретного действия и шаровую трехкамерную мельницу.

3. Узел приготовления смеси, включающий весовой дозатор и рамно-лопастной смеситель с дискретной выдачей готового продукта.

4. Пневмотранспортные средства подачи аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, снабженные системами охлаждения.

Данная технология, заявленная как малогрузная и рассчитанная на одноразовую загрузку в 50 кг, должна осуществляться на оборудовании, в частности в шаровой мельнице, у которой оптимальный режим загрузки 500-600 кг продукта.

Чтобы вывести ее на рабочий режим, необходимо выполнить 10-12 загрузок по 50 кг. Для этого понадобится около часа времени. Недостатки этого способа:

1. Снижение производительности из-за большой потери времени при дискретной загрузке шаровой мельницы.

2. При таком выборе режима работы этот способ больше похож на периодический, чем на непрерывный.

3. Рамно-лопастные смесители только перемешивают компоненты, но не измельчают их.

Кроме того, в данном способе получения предохранительных ВВ не определена степень измельчения находящихся в составе компонентов, которая должна быть в определенном диапазоне и является индивидуальной для каждого компонента.

Задачей изобретения является получение ПВВ на основе тонкоизмельченной аммиачной селитры, измельченного тротила и подготовленной поваренной соли со стабильными взрывчатыми характеристиками и безопасного в применении, а именно:

- иметь передачу детонации между патронами: сухими - не менее 8 см, после замочки в воде в течение 1 часа - не менее 4 см;

- иметь критический диаметр детонации не более 22 мм;

- иметь теплоту взрыва не менее 3400 ккал/кг;

- иметь фугасность (работоспособность) не менее 265 см³;

- не иметь воспламенении метановоздушной смеси при испытаниях ВВ на безопасность.

Задача решается за счет того, что в предложенном способе получения ПВВ, включающем: подготовку компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, двухстадийное смешение этих компонентов, при котором на первой стадии смешивают и измельчают аммиачную селитру и тротил в шаровой трехкамерной мельнице, на второй стадии полученную смесь смешивают с поваренной солью, после чего полученную смесь пневмотранспортными средствами подают на патронирование, при подготовке компонентов аммиачную селитру измельчают в трех последовательно установленных дезинтеграторах до дисперсности частиц от 490 мкм до 220 мкм - 35% и менее 220 мкм - 65%, тротил измельчают с помощью сжатого воздуха до размеров частиц от 490 мкм до 220 мкм, а поваренную соль готовят с размерами частиц от 3200 мкм - 15% до 490-220 мкм - 85%, затем на первой стадии смешения аммиачную селитру и тротил измельчают в шаровой трехкамерной мельнице до дисперсности частиц от 220 мкм до 120 мкм - 13% и менее 120 мкм - 87%, на второй стадии полученную смесь смешивают с поваренной солью и измельчают в шаровой трехкамерной мельнице до дисперсности частиц от 530 мкм до 490 мкм - 5% состава, от 490 мкм до 220 мкм - 10% состава, от 220 мкм до 120 мкм - 15% состава, от 120 мкм и менее - 70% состава. Задача решается и за счет того, что предложена устaновкa для получения промышленного взрывчатого вещества, содержащая узлы подготовки компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, узел приготовления двойной смеси - аммиачной селитры и тротила, включающий трехкамерную шаровую мельницу, узел приготовления тройной смеси - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, пневмотранспортные средства для подачи полученной тройной смеси на патронирование, снабженные системой охлаждения. Установка содержит узел подготовки компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, включающий узел подготовки аммиачной селитры, узел подготовки тротила и узел подготовки поваренной соли, при этом узел подготовки аммиачной селитры содержит три последовательно установленных дезинтегратора, узел приготовления двойной смеси - аммиачной селитры и тротила, включает трехкамерную шаровую мельницу с углом наклона в сторону движения смеси в один градус, а узел приготовления тройной смеси - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли включает трехкамерную шаровую мельницу.

Для получения качественного и безопасного в применении предохранительного ВВ с заданными характеристиками аммиачная селитра измельчается на фазе подготовки компонентов в трех последовательно установленных в технологической линии дезинтеграторах. Тротил предварительно измельчается при транспортировании по трубам магистрального трубопровода с помощью сжатого воздуха. Поваренная соль предварительно просеивается на сите №3,2, чтобы избежать попадания на фазу смешения крупной соли. Затем измельченные до необходимой дисперсности аммиачную селитру и тротил подают в первую шаровую трехкамерную мельницу, где и готовится порошкообразное взрывчатое вещество заданной дисперсности. В данной мельнице все компоненты измельчаются до той степени помола, которая требуется для получения оптимальных физико-химических и взрывчатых характеристик. При этом аммиачная селитра как один из активнейших горючих компонентов в мельнице еще раз измельчается и ее дисперсность становится гораздо выше, чем у сенсибилизатора-тротила.

Это дает возможность обеспечить устойчиво высокую детонацию по всему заряду. Затем смесь поступает во вторую шаровую мельницу и смешивается с поваренной солью. Ввод относительно крупной поваренной соли, имеющей размеры кристаллов до 3,2 мм во вторую мельницу, уже не влияет отрицательно на взрывчатые характеристики, так как не приводит к переизмельчению аммиачной селитры и тротила, потому что механическая работа пластмассовых шаров в основном направлена на разрушение крупных кристаллов соли. На фиг.1 представлена общая схема способа получения промышленных ВВ.

На фигурах 2-7 изображено пофазное получение ПВВ на основе тонкоизмельченной аммиачной селитры, измельченного тротила и поваренной соли. Установка для получения промышленных взрывчатых веществ содержит:

- узел подготовки компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли, включающий узел подготовки аммиачной селитры ( см. фиг.2), узел подготовки тротила ( см. фиг.3 ) и узел подготовки поваренной соли (см. фиг.4);

- узел смешения двойной смеси ( см. фиг.5);

- узел смешения тройной смеси ( см. фиг.6 );

- узел транспортирования полученной смеси на патронирование (см. фиг.7).

Способ получения ПВВ осуществляется следующим образом:

1. Аммиачная селитра, тротил, поваренная соль проходят предварительную подготовку перед смешением. Гранулированная аммиачная селитра по ленточному конвейеру (1) по системе винтовых конвейеров (2) поступает в сито-бурат (3) на просейку. Затем по системе винтовых конвейеров (4, 5, 6, 7) подается в 1-й дезинтегратор (8) для предварительного дробления. Разрушенные гранулы по конвейеру (9) попадают в вертикальный ковшевой элеватор (10), а затем в сушильный барабан (11) типа “Бурберг”, где подвергаются сушке до влажности не более 0,15%. Высушенная селитра пропускается через винтовые конвейеры (12, 14) и подается в два последовательно установленных дезинтегратора (13, 15), где измельчается до размеров частиц от 490 мкм до 220 мкм (35%) и менее 220 мкм (65%) и ленточным конвейером (17) отправляется на фазу смешения двойной смеси.

Тротил из камерного насоса (25), предварительно просеянный на грохоте (24), через открытый клапан (26) по магистральному трубопроводу (27) с помощью сжатого воздуха поступает на фазу смешения двойной смеси. Поваренная соль из бункера (35) по винтовому конвейеру (36) подается в ковшевой ленточный элеватор (37), оттуда - в сушильный барабан (38) типа “Бурберг”, где подвергается сушке до влажности не более 0,20%, а затем просеивается на металлическом сите с размерами ячеек 3,2 мм. Далее по ленточному конвейеру (39) и винтовому конвейеру (40) поступает на фазу смешения тройной смеси. Смешение компонентов проводится в две стадии: сначала готовится двойная смесь (аммиачная селитра + тротил). При этом аммиачная селитра по ленточному конвейеру (17), винтовым конвейером (18) подается в сито-бурат (19), где просевается и винтовым конвейером (20) отправляется в бункер с ворошителем (21), а оттуда двухвинтовым питателем (22) загружается в бункер дозатора АВДИ - 425 (23). Тротил из бункера-разгрузителя (28) винтовым конвейером (29) также подается в бункер (23) в количествах, указанных в нормативной документации.

Взвешенные компоненты из бункера-дозатора (23) поступают в двухвальный смеситель (30), где в непрерывном режиме производится их предварительное перемешивание и усреднение. Непрерывно передвигаясь по смесителю, смесь поступает в выгрузочный шнек (31) и с помощью системы винтовых конвейеров подается в трехкамерную шаровую мельницу (32). Передвигаясь последовательно через три секции мельницы, смесь с помощью пластмассовых шаров диаметром 50 мм измельчается до дисперсности менее 120 мкм (87%) и от 120 мкм до 220 мкм (13%). Качество измельчения смеси достигается механической работой пластмассовых шаров, временем нахождения продукта в мельнице и оптимальным числом оборотов мельницы - 27 об./мин.

При постоянном угле наклона мельницы в один градус в сторону движения смеси, меняя производительность мельницы (диапазон регулирования от 1,5 т/час до 4 т/час), можно достигнуть той дисперсности, которая предъявляется конкретно к той или иной марке ПВВ. Затем двойная смесь из первой мельницы (32) по системе конвейеров (33) поступает в бункер - питатель (34). Двойная смесь из бункера-питателя и поваренная соль из бункера-питателя (41) с помощью дозирующих винтовых конвейеров (43, 42) подаются на движущиеся с заданной скоростью транспортеры дозирующего ленточного конвейера (44, 45). Причем транспортер с двойной смесью движется с постоянной скоростью, а скорость транспортера с поваренной солью меняется в зависимости от процентного содержания соли в той или иной марке промышленного ВВ. С непрерывно двигающихся транспортеров двойная смесь и поваренная соль ссыпается в течку и по системе винтовых конвейеров (46, 47, 48) поступают во вторую шаровую трехкамерную мельницу (49), где в основном измельчается поваренная соль, состав усредняется, и готовый продукт по системе винтовых конвейеров (50, 51, 52) поступает в сито-бурат (53) на просейку. При этом осколки пластмассовых шаров, выходящие из мельниц, задерживаются. Просеянная тройная смесь поступает в бункер - питатель (54), а затем с помощью винтовых конвейеров (55, 56) загружается в питатели (57, 58) линий пневмотранспорта, откуда сжатым воздухом по магистральному трубопроводу (59) определенными порциями отправляется в разгрузитель (66) фазы патронирования. В линии пневмотранспорта (59) имеются два прерывателя детонации (60, 61), посредством которых обеспечивается дискретная ( определенными порциями ) подача продукта из одного здания в другое. Воздушные клапана (62, 69, 64, 65) обеспечивают последовательность работы питателей (57, 58).

Линия пневмотранспорта имеет “рубашку” (труба в трубе) для подачи в нее в летнее время холодной воды или рассола для охлаждения проходящего по трубам порошка до температуры не более +30°С. В зимнее время, наоборот, для подогрева порошка в межтрубное пространство подается горячая вода или подогретый до определенной температуры раствор хлористого кальция. Наиболее оптимальные параметры измельчения компонентов представлены в таблице. В качестве примера для испытания взят предохранительный аммонит Т-19. В данной таблице показано влияние дисперсного состава как компонентов (аммиачной селитры, тротила, и поваренной соли), так и двойной смеси на конечный продукт (тройную смесь). Таким образом, трехкомпонентное ВВ, имеющее многослойный дисперсный состав:

- 70% состава (в основном аммиачная селитра и тротил) имеют величину частиц от 120 мкм и менее;

- 15% состава имеют размеры частиц от 220 мкм до 120 мкм;

- 10% состава (в основном поваренная соль) имеют размеры частиц от 490 до 220 мкм;

- 5% состава (на 90-96% состоящего из поваренной соли), имеют размеры частиц от 530 мкм до 490 мкм, идеально соответствует прохождению детонационной волны, так как обеспечивает и плотность ВВ в составе, и сохраняет воздушные пузырьки между относительно крупными частицами, которые и являются очагами первоначального разогрева вещества с последующим переходом в детонацию.