взрывчатый состав "гранулит дп"

Формула изобретения

Взрывчатый состав, содержащий аммиачную селитру, горючую добавку, отличающийся тем, что он содержит баллиститный или пироксилиновый порох или их смесь в любом соотношении, а в качестве горючей добавки он содержит смесь динитротолуола, или динитронафталина, или их композиции в любом соотношении и минерального масла или дизельного топлива в соотношении соответственно 5-96,03:3,97-95 при следующем содержании компонентов, мас.%:

Смесь динитротолуола, или динитронафталина,

или их композиции в любом соотношении

и минерального масла или дизельного топлива 1,2-25,2

Баллиститный или пироксилиновый порох,

или их смесь в любом соотношении 0,1-98,8

Аммиачная селитра 0-93,9,

при этом содержание минерального масла или дизельного топлива составляет не менее 1,0 и не более 6,0 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленным гранулированным взрывчатым веществам (ВВ) для заряжания шпуров и скважин при производстве взрывных работ в горнодобывающей промышленности.

Известно гранулированное ВВ - игданит, содержащее аммиачную селитру (АС) 94,5 мас.% и дизельное топливо (ДТ) 5,5 мас.% [1]. Недостатками известного состава являются:

- низкая физическая стабильность, проявляющаяся в том, что со временем часть дизельного топлива стекает в нижние слои ВВ и флегматизирует его, при этом снижается энергия взрыва, ухудшается состав продуктов, по этой причине игданит не подлежит хранению и изготавливается непосредственно перед применением;

- относительно низкая детонационная способность - критический диаметр d_кр 160-200 мм в картонной оболочке [2];

- низкая относительная работоспособность f (0,926 [3] по граммониту 79/21).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гранулированное ВВ “Дитолан” [4], содержащее аммиачную селитру 85-93 мас.% и смесь динитротолуола (ДНТ) с минеральным маслом или дизельным топливом 7-15 мас.% в соотношении соответственно 40-90:10-60.

Недостатками известного взрывчатого состава являются:

- сравнительно низкая детонационная способность - критический диаметр детонации 80-120 мм в картонной оболочке, 51-69 мм в стальной оболочке;

- низкая относительная работоспособность (f=0,743-0,955);

- кроме того, запасы и производство ДНТ в настоящее время ограничены.

Задачей изобретения является разработка гранулированного взрывчатого состава, обладающего высокими детонационной способностью, относительной работоспособностью и имеющего широкую сырьевую базу.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый гранулированный взрывчатый состав “Гранулит ДП” содержит баллиститные артиллерийский порох или ракетное твердое топливо или пироксилиновый порох или их смесь в любом соотношении с размерами частиц (зерен) до 10 мм, а в качестве горючей добавки он содержит смесь динитротолуола или динитронафталина (ДНН), или их композиции в любом соотношении и минерального масла или дизельного топлива в соотношении соответственно 5-96,03:3,97-95, а также аммиачную селитру при следующем содержании компонентов, мас.%:

- смесь динитротолуола или динитронафталина,

или их композции в любом соотношении

и минерального масла или дизельного топлива 1,2-25,2

- баллиститный или пироксилиновый порох,

или их смесь в любом соотношении 0,1-98,8

- аммиачная селитра 0-93,9,

при этом содержание минерального масла или дизельного топлива составляет не менее 1,0 мас.% и не более 6,0 мас.%, так как при содержании масла или ДТ менее 1,0% состав недостаточно омаслен и неоднороден, а при содержании масла или ДТ более 6,0% физическая стабильность состава ухудшается по причине стекания масла или ДТ в нижние слои заряда (мешка) и, кроме того, снижается кислородный баланс (КБ) состава, обуславливая возрастание содержания ядовитых газов в продуктах взрыва (ПВ).

Использование в качестве горючего смеси ДНТ или ДНН или композиции ДНТ/ДНН и минерального масла или ДТ в соотношении соответственно 5-96,03:3,97-95, в качестве сенсибилизатора баллиститного или пироксилинового порохов или их смеси в указанных количествах повышает детонационную способность взрывчатого состава и относительную работоспособность, а также существенно расширяет сырьевую базу состава. При полной замене ДНТ на ДНН или баллиститного пороха на пироксилиновый или наоборот или при любых их соотношениях соответственно относительная работоспособность состава изменяется не более чем на 1,08 и 0,25% соответственно по отношению к значениям при их соотношении 50/50; изменение детонационной способности также несущественно; введение в состав аммиачной селитры от нулевого значения и более не приводит к резкому изменению критического диаметра и относительной работоспособности (см. чертеж). Выраженный максимум на зависимости f от содержания аммиачной селитры а_AC, наблюдаемый в области нулевого КБ состава, не связан с изменением его качества.

Характеристики состава-прототипа и опытных образцов предлагаемого состава приведены в таблице.

Для лучшего понимания сущности изобретения и практического его осуществления приводится пример технологии получения 1000 кг образца №4 взрывчатого состава (см. таблицу) при соотношении в горючей добавке композиции ДНТ/ДНН 75/25 мас.% и минерального масла соответственно 50:50 мас.% и содержании этой добавки в составе 6 мас.%. Навеска минерального масла в количестве 30 кг заливается в смеситель с механической мешалкой и водяной рубашкой для поддержания температурного режима в интервале 60-80°С. Затем в смеситель добавляется 22,5 кг ДНТ в виде кусков или в расплавленном состоянии и 7,5 кг ДНН в порошкообразном (чешуированном) виде. При достижении температуры 60°С включается механическая мешалка. Полученная смесевая горючая добавка выгружается на навеску аммиачной селитры в количестве 1000-30-22,5-7,5-494,5=445,5 кг, засыпанную предварительно в смеситель с Z-образными мешалками. После перемешивания в течение 5-7 минут в смеситель добавляется порох или смесь порохов в количестве 494,5 кг. После 10-15-минутного перемешивания взрывчатый состав в количестве 1000 кг выгружается и затаривается. Аналогичным образом изготавливаются образцы № 1-3 взрывчатого состава.

При изготовлении образцов № 5-6 смесь ДНТ или ДНН или их композиции и минерального масла или ДТ выгружается на навеску пороха или смеси порохов и состав перемешивается 5-7 минут. Далее в случае образца №6 состав выгружается и затаривается, а в случае изготовления образца № 5 в смеситель добавляется

Таблица
Рецептуры и характеристики взрывчатого состава "Гранулит ДП" и прототипа ("Дитолан" [3])
Наименование показателей	Прототип	Образцы взрывчатого состава “Гранулит ДП”
		1	2	3	4	5	6
Состав, мас.%:
- порох баллиститный или пироксилиновый или их смесь;	-	0,1	0,1	24,78	49,45	74,12	98,8
- аммиачная селитра;	85-93	98,7	74,7-93,9	50,02-74,02	25,35-49,35	0,68-24,68	0
- смесь ДНТ или ДНН или композиции ДНТ/ДНН и минерального масла или ДТ *	7-15	1,2	6-25,2	1,2-25,2	1,2-25,2	1,2-25,2	1,2
Соотношение ДНТ или ДНН или композиции ДНТ/ДНН и минерального масла или ДТ*	40-90:	5-16,67:	5-96,03:	5-96,03:	5-96,03:	5-96,03:	5-16,67:
	10-60	83,33-95	3,97-95	3,97-95	3,97-95	3,97-95	83,33-95
Содержание минерального масла или ДТ	0,7-9	от 1 до 1,14	от 1 до 6	от 1 до 6	от 1 до 6	от 1 до 6	от 1 до 1,14
КБ, %	от минус 21,04	от 15,68	от минус 27,814	от минус 42,349	от минус 56,885	от минус 71,418	от минус 42,46
	до 8,98	до 16,01	до 9,57	до 1,47	до минус 13,06	до минус 34,04	до минус 42,13
f	0,743-0,955	0,579-0,586	0,767-0,976	0,788-1,01	0,791-0,940	0,802-0,915	0,907-0,910
d кр при плотности =0,95-0,96 г/см3, мм **	51-69	69-80	36-51	27-40	36-51	40-60	51-60
Примечания: * для прототипа - смесь (соотношение) ДНТ и минерального масла или ДТ; ** в стальных трубах.

аммиачная селитра и после перемешивания состав также выгружается.

Из данных таблицы следует, что введение в состав в качестве горючего смеси ДНТ или ДНН или их композиции и минерального масла или дизельного топлива в соотношении соответственно 5-96,03:3,97-95 и в качестве сенсибилизатора баллиститного или пироксилинового пороха или их смеси приводит к увеличению детонационной способности состава (снижению критического диаметра) и относительной работоспособности.

При содержании в составе горючей добавки - смеси ДНТ или ДНН или их композиции и минерального масла или дизельного топлива 1,2% в соотношении 5-16,67:83,33-95, пороха или смеси порохов 0,1% и аммиачной селитры 98,7% (образец № 1) относительная работоспособность (f) составляет 0,579-0,586, а критический диаметр 69-80 мм. Эти показатели существенно ниже соответствующих показателей для прототипа (см. таблицу), кроме того, сильно положительный кислородный баланс (КБ=15,68...16,01%) неизбежно приводит к образованию в продуктах взрыва большого количества ядовитых окислов азота.

Лучшие взрывчатые характеристики имеют образцы №№2-6 взрывчатого состава, включающего смесь ДНТ или ДНН или их композиции с минеральным маслом или дизельным топливом в соотношении 5-96,03: 3,97-95 в количестве 1,5-25,2%, баллиститный или пироксилиновый порох или их смесь 0,1-98,8% и аммиачную селитру 0-93,9%.

При определении характеристик опытных образцов взрывчатого состава “Гранулит ДП” использовались следующие методики:

- плотность зарядов () определялась по ГОСТ 14839.18-69;

- критический диаметр детонации (d_кр) определялся по ГОСТ В 84-898-74;

- кислородный баланс состава рассчитывался по формуле:

где x_i - содержание i-го компонента состава в массовой доле, (x₁+x₂+...+x_n =1),

- кислородный баланс i-го компонента, % [4],

а, в, с - число атомов С, Н, O в компоненте с формулой C_a H_вO_сN_d,

М - молекулярная масса компонента состава;

- относительная работоспособность рассчитывалась по формуле Лангефорса [5]:

где Q, Q_ref, V, V_ref - теплота и объем продуктов взрыва исследуемого и эталонного (граммонит 79/21) ВВ, рассчитываемых по методикам [1, 6].

Для изготовления заявленного взрывчатого состава “Гранулит ДП” используются:

- аммиачная селитра гранулированная ГОСТ 2-85 марки А и Б, гранулированная пористая марки П ТУ 6-03-372-74, водоустойчивая по ГОСТ 14702-79;

- динитротолуол по ОМТУ 280-55, ОСТ В 84-1461-77, ТУ 7511903-600-92;

- динитронафталин по ГОСТ 6599-76;

- масло минеральное ОСТ 38-157-74 (соляровое) или ГОСТ 4540-48 (поглотительное) или ГОСТ 6601-53 (мягчитель) или ГОСТ 1805-76 (приборное) или ГОСТ 20799-88 (индустриальные И-8А, И-12А, И-20А) или ГОСТ 8675-62 (индустриальное ИС-12) или ГОСТ 21046-86 (нефтепродукты отработанные) или дизельное топливо ГОСТ 305-73 (автотракторные марок А, 3, Л, С) или ГОСТ 4749-73 (для быстроходных двигателей марок ДА, ДЗ, ДЛ, ДС);

- измельченные пороха баллиститные артиллерийские ОСТ В-84-1943 или баллиститные ракетные твердые топлива ОСТ В-84-439, пороха пироксилиновые ОСТ В-84-2232 зерненые или трубчатые дробленые или смесь баллиститных и пироксилиновых порохов в любом соотношении.

Преимуществами заявляемого взрывчатого состава по сравнению с прототипом являются более высокие детонационная способность (d_кр=27-60 мм), относительная работоспособность (f=0,767-1,01) и широкая сырьевая база.

Источники информации

1. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: Недра, 1977, 253 с.

2. Кутузов Б.Н., Скоробогатов В.М., Ерофеев И.Е. и др. Справочник взрывника. М.: Недра, 1988, 511 с.

3. Афанасенков А.Н., Котова Л.И., Кукиб Б.Н. О работоспособности промышленных взрывчатых веществ. ФГВ, 2001, т.37, № 3, 115 с.

4. Патент № 2216529. Взрывчатый состав “ДИТОЛАН”. БИ № 32, 2003.

5. Авакян Г.А. Расчет энергетических и взрывчатых характеристик ВВ. М.: ВИА им. Дзержинского, 1964, 106 с.

6. Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1973, 208 с.