способ изготовления взрывчатого вещества и взрывчатое вещество, изготовленное этим способом

Формула изобретения

1. Способ изготовления взрывчатого вещества, включающий введение в гранулированную аммиачную селитру твердого динитротолуола, перемешивание и охлаждение, отличающийся тем, что перед введением динитротолуола в аммиачную селитру ее нагревают до температуры на 5-10°С выше температуры плавления динитротолуола, твердый динитротолуол вводят при перемешивании в кристаллическом виде с размером агломератов не более 5 мм в количестве 10-20 мас.%, перемешивание осуществляют до завершения адсорбции динитротолуола на аммиачной селитре, а охлаждение осуществляют до температуры не выше 50°С.

2. Взрывчатое вещество, содержащее аммиачную селитру и динитротолуол, отличающееся тем, что оно получено способом по п.1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к смесевым взрывчатым веществам, используемым для формирования зарядов во взрывных полостях в горном деле и строительстве.

Составы смесевых взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры и динитротолуола давно широко известны и активно используются при проведении взрывных работ (GB 190404699 А, 20.10.1904, МПК C06B 1/04; GB 773664, 01.05.1957, МПК C06B 31/42; GB 14545, 14.09.1905, МПК C06B 31/42; RU 2216529 С2, 20.11.2003, МПК C06B 31/32, C06B 25/04; RU 2222518 С2, 27.01.2004, МПК C06B 31/28; SU 438174, 30.07.1974, МПК C06B 1/06).

Известен способ изготовления смесевого взрывчатого состава при заряжании шпуров и скважин (по патенту РФ 2138009 С1, 20.09.1999, МПК F42D 1/08), включающий смешивание плотной гранулированной аммиачной селитры с жидкими горючими и твердыми дисперсными добавками и перевод аммиачной селитры в менее плотное пористое состояние путем ее нагрева до температуры выше 32,3°С. Жидкую горючую добавку вводят в нагретую селитру, а готовую смесь охлаждают до температуры ниже 32,3°С или до температуры окружающей среды, после чего производят подачу смеси в скважину или шпур.

Известен способ приготовления взрывчатого состава (патент США №5728969, 17.03.1998, МПК C06B 21/00), согласно которому 86 мас.% аммиачной селитры нагревают до температуры 70°С и смешивают с 14 мас.% жидкой динитротолуоловой смеси, полученной путем смешения 2,6-динитротолуола с динитротолуолом и нагрева смеси до 70°С, затем полученную смесь нагретой аммиачной селитры и нагретой динитротолуоловой смеси охлаждают.

В качестве наиболее близкого аналога предлагаемых способа изготовления взрывчатого вещества и взрывчатого вещества может быть принят способ изготовления взрывчатой композиции и взрывчатое вещество по патенту Японии 10158085 А, 16.06.1998. Согласно способу, описанному в указанном патенте, в аммиачную селитру определенной дисперсности при перемешивании добавляют при температуре 35-160°С, предпочтительно при температуре 50-70°С, динитротолуол в расплавленном или в твердом виде, перемешивают и охлаждают. В результате динитротолуол проникает в поры и трещины аммиачной селитры и покрывает ее поверхность. Полученное таким способом взрывчатое вещество имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

динитротолуол 1-50	(преимущественно 70-96)
аммиачная селитра 30-99	(преимущественно 4-30)

Все описанные выше способы изготовления взрывчатых веществ, включая способ, принятый в качестве наиболее близкого аналога, обладают рядом недостатков, которые сказываются на свойствах получаемого взрывчатого вещества. Гранулы селитры неравномерно пропитаны и «омаслены», склонны к комкованию, что приводит к ухудшению сыпучести взрывчатого вещества и, как следствие, к снижению его эффективности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления смесевого взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры и динитротолуола, позволяющего получать взрывчатое вещество для заряжания шпуров и скважин пневматическим методом при подземных выработках.

Техническим результатом изобретения является улучшение взрывчатых и эксплуатационных характеристик сыпучего смесевого взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры (АС) и динитротолуола (ДНТ).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления взрывчатого вещества, включающем введение в гранулированную аммиачную селитру твердого динитротолуола, перемешивание и охлаждение, перед введением динитротолуола в аммиачную селитру ее нагревают до температуры на 5-10°С выше температуры плавления динитротолуола, твердый динитротолуол вводят при перемешивании в кристаллическом виде с размером агломератов не более 5 мм в количестве 10-20 мас.%, перемешивание осуществляют до завершения адсорбции динитротолуола на аммиачной селитре, а охлаждение осуществляют до температуры не выше 50°С.

Для изготовления взрывчатого вещества по данному способу может быть использована твердая аммиачная селитра в гранулированном виде любых марок (общетехническая, сельскохозяйственная, пористая и т.д.).

Так как технический ДНТ представляет собой смесь изомеров в различном соотношении, то температура плавления технического продукта не является строго постоянной и может изменяться, в частности, в пределах 50-65°С (Збарский В.Я., Жилин В.Ф. Толуол и его нитропроизводные. М.: Эдиториал УРСС, 2000 г., 270 с.). Для обеспечения проникновения ДНТ в поры и трещины АС и создания равномерного покрытия ДНТ на АС необходимо предварительно нагреть АС до температуры, превышающей температуру плавления ДНТ. Нагрев АС может быть осуществлен любым из известных способов.

Результаты экспериментов показали, что качество покрытия ДНТ на АС (в частности, равномерность) и степень проникновения ДНТ в поры и трещины АС определяется одновременным соблюдением трех условий, а именно

- температурой предварительного нагрева АС,

- дисперсностью ДНТ, вводимого в АС,

- количеством (10-20 мас.%) вводимого ДНТ.

Также экспериментально установлено, что температура нагрева АС должна превышать температуру плавления ДНТ на 5-10°С, в этом случае запас тепла в нагретой АС достаточен для расплавления ДНТ и для наиболее эффективного проникновения ДНТ в гранулы АС.

Размер агломератов ДНТ должен быть не более 5 мм, поскольку при большем размере агломератов будет иметь место неравномерное плавление ДНТ, что потребует повышения температуры нагрева АС свыше 5-10°С температуры плавления ДНТ, а это в свою очередь приведет к неравномерному покрытию гранул АС.

Содержание ДНТ в количестве 10-20 мас.% является близким к стехиометрическому, при котором взрывчатое вещество такого состава имеет наибольшую эффективность, и в то же время такое количество ДНТ является достаточным для обеспечения равномерного покрытия гранул. При содержании ДНТ в количестве меньшем 10 мас.% наблюдалось недостаточное покрытие гранул АС, а при использовании ДНТ в количестве большем 20 мас.% наблюдалась неравномерность покрытия гранул АС.

Пример осуществления изобретения:

АС гранулированная по ГОСТ 2-85 в количестве 4,25 кг (т.е. 83,3 мас.%) нагревается до температуры 70°С в сушильном шкафу, нагретом до 90°С. Далее нагретая АС засыпается в обогреваемую емкость для смешивания. В нагретую АС потоком при постоянном перемешивании вводится 0,85 кг (16,7 мас.%) кристаллического ДНТ с размером агломератов не более 5 мм. ДНТ плавится и в жидком виде проникает в гранулы (частицы) АС. Полученная система перемешивается до полного исчезновения частиц ДНТ, т.е. до полного расплавления ДНТ и полного его адсорбирования на гранулах АС. Полученная смесь охлаждается до температуры +30°.

В таблице приведены характеристики образцов взрывчатых веществ, изготовленных предлагаемым способом.

Для изготовления образцов использована АС различных видов и марок, выпускаемых промышленностью России:

- АС по ГОСТ 2 85 - гранулированный продукт для сельского хозяйства и технических целей;

- АС водоустойчивая марки ЖВГ по ГОСТ 14802 - гранулированный продукт для изготовления взрывчатых веществ типа аммонит и др.

- АС марки «пористая» по техническим условиям заводов изготовителей - гранулированный продукт с внутренними газовыми включениями, полученными в результате вспенивания, для изготовления смесевых ВВ с жидкими горючими добавками.

Поскольку для получения взрывчатого вещества по предлагаемому способу могут быть использованы различные марки (разновидности) АС, которые в исходном состоянии отличаются друг от друга по ряду показателей, то, соответственно, получаемый продукт также будет иметь несколько различные свойства (см. таблицу).

Основные свойства получаемого продукта по предлагаемому способу:

- продукт имеет состояние, подобное состоянию исходной АС, но гранулы АС пропитаны динитротолуолом, причем наличие последнего в смеси внешне (визуально) проявляется только в изменении цвета (если исходная АС была белой) и появлении характерного для ДНТ запаха;

- продукт имеет хорошую сыпучесть и не пылит, так как все пылевидные частицы сцементированы динитротолуолом;

- продукт хорошо заряжается в шпуры (скважины) пневматическим способом с образованием устойчивого заряда с плотностью до 1,3 г/см³ (которая в некоторой степени зависит от исходной AC, см. таблицу);

- при увлажнении продукта, которое применяется при пневмозаряжании или при нахождении заряда во влажной среде, выделения ДНТ из смеси (как это наблюдается для смесей АС с жидкими нефтепродуктами) не происходит;

- взрывчатые характеристики и взрывная эффективность более высокие, по сравнению с прототипом и с механическими смесями AC + нефтепродукт + ДНТ или смесями AC + нефтепродукт (смеси типа АСДТ);

- продукт обладает высокой физической стабильностью и не происходит изменения свойств при хранении.

Таблица
Показатель	Образцы
	1	2	3	4	5
1. исходная АС:	ГОСТ	ЖВГ	Пористая ТУ	ГОСТ 2	ГОСТ 2
- марка
- насыпная плотность, г/см3	0,92-0,95	0,88-0,90	0,75-0,80	0,92-0,95	0,92-0,45
2. состав ВВ, мас.%:
- аммиачная селитра	85	85	85	90	80
- динитротолуол (размер агломератов не более 5 мм)	15	15	15	10	20
3. температура нагрева АС	65	70	68	70	65
4. свойства ВС	сухие сыпучие гранулы, по размерам соответствующие гранулометрическому составу исходной АС с увеличенным до 5-8% содержанием мелкой (менее 1 мм) фракции, с появлением желтого окрашивания для белых гранул АС
- внешний вид
- насыпная плотность	0,92-0,95	0,90-0,92	0,77-0,82	0,90-0,93	0,95-0,95
- кислородный баланс, %	-0,16	-0,16	-0,16	+6,56	-6,88
- диаметр заряда d в оболочке из полимерной трубы длиной около 10d, сдетонировавший полностью, мм	100	80	80	100	125
- скорость детонации заряда в полимерной трубе диаметром 100 мм при насыпной плотности км/с	2,5-2,6	2,5-2,8	2,9-3,3	2,3-2,5	<1,5 затухание