способ изготовления зарядов гелеобразного водосодержащего взрывчатого состава

Формула изобретения

1. Способ изготовления заряда гелеобразного водосодержащего взрывчатого состава, включающий приготовление водного раствора окислителей, введение полиакриламида с образованием желатинированного раствора окислителей, введение структурирующей добавки, введение сенсибилизатора, заполнение оболочки, структурирование заряда, отличающийся тем, что вводят структурирующую добавку, состоящую из двух компонентов, в результате взаимодействия которых образуется структурирующий агент - трехвалентный ион, при этом один из компонентов вводят в водный раствор окислителей или в желатинированный раствор окислителей, а второй компонент вводят в желатинированный раствор окислителей после полного распределения первого компонента в желатинированном растворе окислителей до или во время введения сенсибилизатора, структурирование заряда производят при температуре от 20 до 90°С.

2. Способ изготовления заряда по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонентов структурирующей добавки используют натрий серноватистокислый и калий двухромовокислый или сульфат железа-2 и калий двухромовокислый.

3. Способ изготовления зарядов по п.1, отличающийся тем, что в качестве сенсибилизатора используют алюминиевую пудру марки ПАП, или мощные взрывчатые вещества, или порох пироксилиновый.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водосодержащих промышленных взрывчатых веществ на основе гелеобразной матрицы.

Известны способы изготовления зарядов на основе гелеобразных взрывчатых составов (ВС), включающий приготовление водного раствора окислителей, введение гуаргама в качестве желатинизатора, введение структурирующей добавки, введение сенсибилизатора, укупорка в патроны (патент США №4,439,254 от 27.03.84, М.кл. С 06 В 45/00; патент Англии №1523020 от 17.06.76, М.кл. С 06 В 47/14).

Указанный способ изготовления позволяет изготавливать гелеобразные взрывчатые составы хорошего качества, технология их изготовления проста и надежна. Простота и надежность технологии изготовления таких составов обеспечивается использованием в качестве желатинизатора гуаргама, выпускаемого за рубежем большим количеством марок, которые позволяют варьировать время структурирования массы в широких пределах от 1 минуты до нескольких часов. Недостатком способа является использование природного загустителя гуаргама, сырьевая база которого ограничена.

Известен способ изготовления зарядов гелеобразного водосодержащего взрывчатого состава, взятый нами за прототип, включающий приготовление водного раствора окислителей, введение желатинизатора, введение структурирующей добавки, введение сенсибилизатора, укупорка в патроны и структурирование заряда. В качестве загустителя состав содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламид, а в качестве структурирующей добавки - бихромат калия или квасцы хромовокислые, или сернокислое трехвалентное железо (патент РФ №2076089, публ.1997.03.27, МПК С 06 В 25/24).

Использование в известном составе в качестве желатинизатора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (НАКМЦ) или полиакриламида позволяет расширить ассортимент и доступность загустителей для изготовления гелеобразных ВС и получать на их основе водосодержащие взрывчатые материалы. Недостатком известного способа является невозможность варьировать время структурирования (время живучести массы) при использовании в качестве структурирующей добавки бихромата калия для структурирования NаКМЦ и соли трехвалентных железа и хрома для структурирования полиакриламида.

Процесс структурирования желатинизатора в этом случае начинается сразу же после введения структурирующей добавки. Скорость структурирования и соответственно время живучести массы определяется концентрацией структурирующей добавки.

Задача настоящего изобретения - улучшение технологии изготовления зарядов гелеобразных взрывчатых составов за счет возможности регулирования в широких пределах скорости структурирования массы и прочности структуры заряда и повышение качества заряда за счет повышения однородности массы состава.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления зарядов гелеобразного водосодержащего взрывчатого состава, включающем приготовление водного раствора окислителей, введение полиакриламида, введение структурирующей добавки, введение сенсибилизатора, укупорка в патроны и структурирование заряда, структурирующая добавка состоит из двух компонентов, в результате взаимодействия которых образуется структурирующий агент, при этом один из компонентов вводится в водный раствор окислителей или в желатинированный раствор окислителей, а второй компонент вводится в желатинированный раствор окислителей после полного распределения первого компонента в желатинированном растворе окислителей до или во время введения сенсибилизатора, при этом структурирование заряда производят при температуре от +20°С до +90°С, в качестве компонентов структурирующей добавки используются компоненты - натрий серноватистокислый и калий двухромовокислый или сульфат железа-2 и калий двухромовокислый, а в качестве сенсибилизатора используют алюминиевую пудру марки ПАП или мощные взрывчатые вещества, или порох пироксилиновый.

Сущность изобретения состоит в следующем. Структурирование составов на основе полиакриламида осуществляют солями трехвалентных металлов - хрома, железа, алюминия и т.д. Однако при введении в состав непосредственно этих солей реакция структурирования начинается сразу после их введения. Скорость реакции структурирования зависит, главным образом, от концентрации структурирующего агента. При малой концентрации структурирующего агента скорость структурирования небольшая, время структурирования может достигать двух часов, однако, при этом прочность структуры состава также небольшая, что не обеспечивает стабильность структуры при хранении заряда (масса может расслаиваться). При большем содержании структурирующей добавки прочность структуры хорошая, однако, время структурирования (время живучести массы) небольшое: от 1 мин до 10 мин, а быстрое увеличение вязкости гелеобразной массы затрудняет заполнение оболочек. В предлагаемом способе структурирующая добавка состоит из двух компонентов, каждая из которых в отдельности не содержит структурирующего агента (трехвалентного иона). Структурирующий агент появляется в результате взаимодействия компонентов. При этом химическая реакция проходит в желатинированном водном растворе, скорость ее во многом определяется скоростью диффузии ионов в вязкой водной среде. В этом случае концентрация структурирующего иона увеличивается от 0 до максимальных значений при данной концентрации структурирующих компонентов постепенно, что дает возможность менять скорость структурирования в широких пределах при обеспечении необходимой прочности структуры.

Кроме этого, на скорость реакции взаимодействия компоненетов, а следовательно, и на скорость структурирования массы заряда большое влияние оказывает температура, при которой проходит структурирование. Так, например, при увеличении температуры с 20°С до 70°С время структурирования уменьшается в 10 раз (с 200 мин до 20 мин).

Эта особенность позволяет осуществлять процесс изготовления взрывчатого состава и заполнения оболочек при комнатной температуре, а структурирование состава производить при повышенной температуре, что позволяет осуществлять процесс формования зарядов в более короткие сроки и увеличить производительность при изготовлении зарядов.

Примеры выполнения предлагаемого способа.

Пример 1. В обогреваемый реактор с мешалкой заливают навеску воды, включают перемешивание и засыпают последовательно навески аммиачной селитры, натрия азотнокислого и натрия серноватистокислого. Перемешивание продолжают 3 мин и засыпают навеску порошкообразного полиакриламида. Включают обогрев и доводят температуру массы до 50°С. Перемешивание проводят в течение двух часов до набухания и полного растворения полиакриламида. Гелеобразную массу переливают в промежуточную емкость, где она остывает до комнатной температуры (15-25°С). Из промежуточной емкости берут навеску желатинированного раствора окислителей и переносят ее в смеситель гравитационного типа. Навеску бихромата калия в виде 5-10% водного раствора добавляют при перемешивании к желатинированному раствору окислителей, массу перемешивают в течение 3-5 минут, смеситель останавливают и засыпают навеску алюминиевой пудры марки ПАП-2. Включают перемешивание гравитационного смесителя на 5-10 минут. Полученный взрывчатый состав в виде хорошо льющейся массы переливают в дозирующую емкость, откуда производят заполнение оболочек. Время структурирования (живучести массы) состава, содержащего 30% воды, 43% аммиачной селитры, 15% натрия азотнокислого, 10% алюминиевой пудры и 2% полиакриламида при разном содержании структурирующих добавок (t°=21°С) приведено в табл.1.

Таблица 1
Содержание структурирующих добавок, %		Время структурирования, мин
К 2Cr2O7	Na2S2 O3
0,04	0,08	138
0,06	0,12	98
0,08	0,16	54
0,1	0,2	31

Пример 2. В обогреваемый реактор при работающей мешалке загружают последовательно навески воды, аммиачной селитры и полиакриламида в виде 6% водного геля, включают обогрев, проводят перемешивание при t°=50°C до получения однородной массы.

Полученный гелеобразный раствор окислителей переливают в промежуточную емкость. Навеску охлажденного до комнатной температуры гелеобразного раствора окислителей заливают в гравитационный смеситель, включают перемешивание и приливают навеску натрия серноватистокислого, продолжают перемешивание до полного растворения и распределения натрия серноватистокислого в желатинированном растворе окислителей. После этого вводят навеску бихромата калия в виде 5% водного раствора. Смеситель останавливают и засыпают навеску порошкообразного гексогена, включают перемешивание на 10 мин, полученную массу переливают в дозирующее устройство, откуда производят заполнение полимерных оболочек. Заполненные оболочки помещают в ванну с горячей водой (t°~70°) на 15-20 мин. При t°=20°C не замечено изменения вязкости полученного состава в течение по крайней мере 4 часов. После помещения заполненных оболочек в термостатирующую ванну и термостатирования в течение 15 мин масса теряет текучесть и становится резиноподобной.

Пример 3. В обогреваемый реактор при работающей мешалке загружают последовательно навески воды (30%), аммиачной (43%) и натровой (15%) селитры, карбамида (10%), сернокислого двухвалентного железа (0,7%), после чего загружают навеску гранулированного полиакриламида (12%).

Перемешивание продолжают в течение 8-10 часов при t°=50°C до полного растворения гранул полиакриламида. Полученный гелеобразный раствор переливают в промежуточную емкость. Навеску (40%) гелеобразного раствора, охлажденного до комнатной температуры (20-25°С), переливают в смеситель гравитационного типа, включают перемешивание, засыпают навеску (0,3%) калия двухромовокислого и перемешивают 10 минут. Смеситель останавливают, засыпают навеску (60%) пироксилинового пороха, перемешивают 5 минут. Полученную массу переливают в дозирующее устройство, откуда производят заполнение полимерных оболочек.

Полученные заряды оставляют структурироваться при комнатной температуре. Не отмечено изменения вязкости массы в течение 6 часов. Через 24 часа после изготовления состава структура заряда становится резиноподобной.

Таким образом, разработанный способ изготовления зарядов гелеобразного водосодержащего взрывчатого состава позволяет:

- упростить и улучшить технологию изготовления зарядов гелеобразных взрывчатых составов;

- повысить качество заряда за счет повышения прочности и однородности массы состава;

- повысить стабильность физико-химических и детонационных характеристик зарядов при их хранении.