способ получения взрывчатого заряда

Формула изобретения

1. Способ получения взрывчатого заряда, включающий смешивание гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами и кристаллизатором, отличающийся тем, что аммиачную селитру предварительно размельчают до размера гранул 1-1000 мкм, в качестве кристаллизатора используют пересыщенный 30-80% водный раствор селитры или смесь пересыщенного 30-80% водного раствора селитры с 10-20% водным раствором солей щелочных металлов, смесь гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами и кристаллизатором нагнетают в зарядную полость в жидкой консистенции и выдерживают до ее отверждения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами и кристаллизатором осуществляют в миксере.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами и кристаллизатором осуществляют путем их одновременного пневматического нагнетания в зарядную полость.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к простейшим промышленным взрывчатым веществам (ВВ), используемым в горном деле при производстве взрывных работ.

В горной промышленности при ведении взрывных работ на карьерах широкое применение находят простейшие ВВ, представляющие собой смесь гранулированной аммиачной селитры и дизельного топлива (АС-ДТ). Такие составы готовят, как правило, на месте их применения. Основные преимущества такого ВВ: доступность и дешевизна компонентов, простота оборудования и технологии изготовления, а низкая чувствительность состава к механическим воздействиям позволяет эффективно механизировать транспортные и зарядные операции.

Известен способ получения ВВ (Поздняков З.Г., Росси Б.Д. «Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания», М., Недра, 1977, с.91-93) путем смешивания пористого гранулированного окислителя (нитрата аммония) с дизельным топливом или другими видами жидкого горючего. Основными недостатками получаемого ВВ являются, во-первых, низкая насыпная плотность заряда, составляющая 0,78-0,85 г/см ³, не обеспечивающая высокую концентрацию энергии взрыва и большой объем взрывных газов.

Во-вторых, известное ВВ при его пневматическом заряжании, которое обычно используется в шахтах, не только пылит, но может создавать и накапливать значительные заряды статического электричества, что может вызывать самопроизвольное искрение, представляющее серьезную опасность.

В третьих, известное ВВ имеет низкую временную стабильность, что обусловлено частичным стеканием жидкого горючего при длительном заряжании.

В четвертых, получаемые известным способом заряды ВВ недостаточно надежно защищены от проникновения воды, которая способна растворять и вымывать из заряда селитру, а следовательно, снижает энергию взрыва.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ получения взрывчатого вещества (патент США №3764421, кл. 149-46, 1973), заключающийся в смешении гранулированной аммиачной селитры и жидкого горючего (дизельного топлива), введении в полученную смесь воды в количестве 1-8% от массы смеси, перемешивании смеси до полного смачивания гранул селитры водой, вызревании полученной массы до полного превращения гранул селитры в мелкодисперсные частицы и дополнительном перемешивании смеси до обеспечения плотности продукта, превышающей плотность исходной смеси, после чего она пригодна для нагнетания в зарядную полость. Благодаря дополнительным технологическим операциям удается повысить плотность заряда.

Основным недостатком известного способа является существенное увеличение времени подготовки взрывчатого заряда, что связано с необходимостью полного смачивания гранул селитры водой и вызревание полученной массы до полного превращения гранул селитры в мелкодисперсные частицы.

Кроме того, для осуществления известного способа необходимы специальные емкости, оборудованные перемешивающими устройствами, для продолжительного хранения полученной смеси, связанное с ее вызреванием, которое может продолжаться до нескольких суток. Все это приводит к дополнительным расходам, повышающим стоимость проведения взрывных работ.

Технической задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является упрощение технологии создания плотных зарядов простейших ВВ типа АС-ДТ.

Указанная задача в способе получения взрывчатого заряда, заключающемся в механическом смешении гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами и водой, достигается тем, что аммиачную селитру предварительно размельчают и смешивают с жидкими нефтепродуктами до получения однородной массы, при этом в процессе смешения указанных продуктов между собой, в полученную смесь дополнительно добавляют кристаллизатор смеси, после чего смесь нагнетают в подготовленную зарядную полость в жидкой консистенции и выдерживают до ее отверждения.

За счет смешивания размельченной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами и водой удается каждую частичку селитры быстро и хорошо пропитать нефтепродуктами и намочить, а за счет добавления к полученной смеси кристаллизатора, удается регулировать время кристаллизации заряда, нагнетаемого в зарядную полость в жидкой консистенции и при этом получать заряды высокой плотности, вплоть до 1,55 кг/л. Способ исключает необходимость применения дополнительных емкостей для созревания смеси.

Для получения различной плотности и жидкой консистенции получаемой смеси используют до 10% воды, входящей в состав жидкого кристаллизатора, в качестве которого используют 30-80% водный раствор селитры или смесь 30-80% водного раствора селитры с 10-20% водным раствором солей щелочных металлов, например, азотнокислого натрия или калия, повышающих морозоустойчивость получаемого заряда.

Для ускорения процесса смачивания селитры ее гранулы предварительно размельчают, например, в шаровых мельницах до достижения гранулами размера 1-1000 мкм. Чем меньше исходный размер гранул, тем быстрее идет процесс пропитки нефтепродуктами и водой, и тем быстрее идет процесс подготовки заряда. Дробление гранул можно проводить также методом их пневматического дробления при транспортировке селитры за счет соударении гранул друг с другом и со стенками воздуховода в пневмопотоке при высоких скоростях воздуха, подающего селитру в камеру для получения смеси.

Механическое смешивание размельченной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами осуществляют либо в миксере, когда величина исходных гранул велика и требуется технологическая выдержка перед нагнетанием заряда в зарядную полость совместно с кристаллизатором, либо путем одновременного пневматического нагнетания в зарядную полость размельченных гранул, жидких нефтепродуктов и жидкого кристаллизатора смеси.

Таким образом, заявляемый способ благодаря соединению размельченной селитры, жидких нефтепродуктов и жидкого кристаллизатора смеси позволяет получать заряды высокой плотности, вплоть до 1,55 кг/л, что не имеет аналогов среди известных промышленных ВВ типа АС-ДТ, а значит соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена структура заявляемого заряда ВВ, полученная при рассмотрении среза под микроскопом при увеличении до 1000 раз, где 1 - смесь кусочков дробленой аммиачной селитры, 2 - трещины и поры в кусочках аммиачной селитры, 3 - вторичные кристаллы аммиачной селитры, 4 - пузырьки воздуха, 5 - оболочка из жидких нефтепродуктов на поверхности кусочков аммиачной селитры.

На фиг.2 представлен вариант установки для реализации заявляемого способа, где 6 - камера смешения исходных продуктов, 7 - ввод измельченной селитры, 8 - ввод нефтепродуктов, 9 - ввод кристаллизатора, 10 - получаемая жидкая смесь продуктов, 11 - кран для перекрытия скважинной трубы 12, 13 - скважина для формирования заряда.

Заявляемый способ получения взрывчатого заряда рассмотрим на примере установки, представленной на фиг.2. В камеру 6 смешения исходных продуктов с помощью пневмопроводов поступают через входные патрубки 7-9 размельченная селитра, жидкое дизельное топливо и жидкий кристаллизатор, например, в виде водного раствора селитры. В камере 6 частицы селитры 1, покрытые снаружи дизельным топливом 5, оседают на стенки камеры 6 и стекают вниз, образую жидкую смесь 10, в которой также присутствуют капельки водного раствора селитры и пузырьки воздуха.

После открытия крана 11 смесь 10 стекает в скважину 13, где частицы селитры 1 впитывают в себя из раствора кристаллизатора воду, при этом содержащаяся в растворе селитра кристаллизуется в виде вторичных кристаллов 3. Структура получаемого в скважине ВВ за счет сплошной пленки нефтепродуктов не имеет открытой пористости и поэтому в ее состав не проникает внешняя вода и не происходит растворение селитры. Указанный заряд может за счет этого продолжительное время находиться в скважине. При этом не происходит его расслоение на фракции, т.к. заряд кристаллизовался. Скорость кристаллизации определяется опытным путем и зависит от количества кристаллизатора и от степени исходной фракции размельченной селитры.

При работе в зимних условиях (до -30°С) для повышения морозоустойчивости ВВ, за счет увеличения растворимости аммиачной селитры, в раствор добавляют соли щелочных металлов (NaNo₃, KNo ₃, Са(No₃)₂ , К₂СО₃ и др.

Пример. В камеру смешения б емкостью 50 л поместили 5 кг размельченной селитры фракции 1-50 мкм, 300 г дизельного топлива и добавили 500 г кристаллизатора в виде 30% водного раствора селитры. После образования на дна камеры жидкой фракции смеси ее залили в цилиндрическую форму и выдержали до полной кристаллизации смеси в течение 5 часов. Плотность полученного заряда составила 1,40 кг/л.

Аналогичным образом, варьируя степенью измельчения селитры от 1-1000 мкм и концентрацией кристаллизатора и его количеством, а также количеством вводимого (до 10%) дизельного топлива были получены плотности зарядов до 1,50 кг/л, обеспечивающих высокую концентрацию энергии до 5800 кДж на литр заряда и больший объем взрывных газов до 1500 литров на литр заряда. Причем полученные заряды позволили в 2-3 раза снизить критический диаметр скважины, а детонация самих зарядов осуществлялась от стандартных средств инициирования и достигала скорости до 5 км/с.

Таким образом, заявляемый способ позволяет существенно улучшить характеристики используемых в настоящее время простейших ВВ типа АС-ДТ и расширить диапазон их применения.