способ получения окислительной фазы эмульсионных взрывчатых веществ
Классы МПК: | C06B23/00 Составы, отличающиеся составными частями, не являющимися взрывчатыми или термическими C06B31/28 нитрат аммония C06B47/14 содержащие твердый компонент в водной фазе |
Автор(ы): | Соснин Вячеслав Александрович (RU), Колганов Евгений Васильевич (RU), Иванов Валерий Анатольевич (RU), Таук Матти Валдекович (RU), Горбунов Лев Константинович (RU), Ли Ирина Федоровна (RU), Дружинин Вадим Леонидович (RU), Кайтмазов Александр Викторович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт "Кристалл" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-12-26 публикация патента:
20.10.2007 |
Изобретение относится к взрывчатым веществам, применяемым при взрывных работах в горном деле, и способам их получения. Предложен способ получения окислительной фазы эмульсионного взрывчатого вещества, включающей водный раствор нитратов аммония и кальция, согласно которому смешивают полученный на стадии конверсии процесса изготовления гранулированной аммиачной селитры раствор нитрата аммония и полученный на стадии фильтрации процесса изготовления нитроаммофоски раствор нитрата кальция в соотношении 50÷90/10÷50. Изобретение позволяет снизить энергоемкость и трудоемкость процесса изготовления матричной эмульсии эмульсионного взрывчатого вещества и обеспечить повышение ее качества. 2 табл.
Формула изобретения
Способ получения окислительной фазы эмульсионного взрывчатого вещества, включающей водный раствор нитратов аммония и кальция, отличающийся тем, что смешивают полученный на стадии конверсии процесса изготовления гранулированной аммиачной селитры раствор нитрата аммония концентрацией 85÷95 мас.% с температурой 120-140°С и полученный на стадии фильтрации процесса изготовления нитроаммофоски раствор нитрата кальция концентрацией 45÷60 мас.% с температурой 55÷65°С в соотношении 50÷90/10÷50.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области разработки взрывчатых составов, применяемых при взрывных работах в горном деле, и способам их получения.
В качестве основного компонента нового поколения эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) является аммиачная селитра или ее смесь с кальциевой или натриевой селитрами, которые для изготовления эмульсии переводятся из гранул в насыщенный раствор. При смешении данного раствора с горючей фазой (смесь минерального масла и эмульгатора) образуется матричная эмульсия, из которой впоследствии получают эмульсионное ВВ.
В настоящее время в России на всех имеющихся установках получения ЭВВ типа порэмитов и гранэмитов аммиачная, натриевая и кальциевая селитры для образования раствора окислителя используются в твердом состоянии (гранулах). При этом в отечественной гранулированной аммиачной селитре, применяемой для изготовления промышленных ВВ, массовая доля нерастворимых примесей достигает величины 0,2 мас.% и выше, что снижает качество ЭВВ. Накопление примесей приводит к забивке ими оборудования. В большинстве своем нерастворимые примеси попадают в аммиачную селитру в процессе ее изготовления при введении противослеживающих добавок.
Известен состав "Окислительный агент в виде стабильного водного раствора, использующийся при получении взрывчатых составов" по патенту США 4496471 от 29.01.85 г., где окислительный раствор включает 58÷89,99 мас.% нитрата аммония в качестве основного компонента, 2÷20% неорганического хлората и содержит 0,01÷2,0 мас.% неорганического фосфата (ортофосфат) в качестве стабилизатора. К недостаткам этого раствора следует отнести его высокую температуру кристаллизации, что создает сложности при транспортировании его к местам изготовления и в процессе получения ЭВВ, а также наличие в составе доростоящих добавок для его стабилизации.
Известен способ получения окислительной фазы «Эмульсионный взрывчатый состав» по патенту РФ №2024468 от 15.12.1994 г., где для изготовления ЭВВ получают раствор окислителя из гранул аммиачной и кальциевой селитр при их растворении в воде в следующих мас.%: нитрат кальция 4÷20, аммиачная селитра 42,9÷69 и вода 6÷20. К недостатком данного способа получения окислительной фазы следует отнести большой расход тепла на растворение (теплота растворения селитры 78 ккал/кг), наличие в гранулах нерастворимых примесей и трудоемкие операции растаривания селитр.
Наиболее близким по способу получения по совокупности существенных признаков является «Способ приготовления эмульсии эмульсионных взрывчатых веществ» по патенту РФ №2076304 от 27.03.1997 г., где раствор окислителя готовят в обогреваемом паром аппарате с мешалкой, куда подают гранулы аммиачной и кальциевой селитр и воду, и полученный раствор при 80-90°С транспортируют автомашиной.
Технической задачей настоящего изобретения является получение окислительной фазы эмульсионного ВВ в виде раствора нитрата аммония и нитрата кальция при содержании в ней нерастворимых примесей не более 0,05 мас.%, снижение энергоемкости и трудоемкости изготовления раствора и повышение качества матричной эмульсии.
Технический результат достигается тем, что окислительная фаза изготавливается смешением концентрированного раствора нитрата аммония концентрацией 85÷95 мас.%, отбираемого со стадии конверсии процесса получения гранулированной аммиачной селитры, и раствора нитрата кальция концентрацией 45÷60 мас.%, отбираемого со стадии фильтрации процесса изготовления нитроаммофоски, в соотношении 50÷90/10÷50 при содержании нерастворимых примесей в окислительной фазе не более 0,05 мас.% с температурой кристаллизации не более 80°С.
Способ получения окислительной фазы эмульсионных ВВ заключается в следующем: отбирают раствор нитрата кальция из процесса изготовления нитроаммофоски в виде промежуточного продукта реакции азотно-кислого разложения апатитового концентрата путем его вымораживания от фосфорсодержащего раствора и последующей очистки фильтрацией с концентрацией 45÷60 мас.% при температуре загрузки 55÷65°С определенного состава (нитрат кальция, 10÷15% мас.% в пересчете на кальций, нитрат аммония 4÷8 мас.% и нерастворимый в воде осадок не более 0,05 мас.%) и смешивают его с раствором нитрата аммония концентрацией 85÷95 мас.% с температурой загрузки 120÷140°С, который отбирается со стадии конверсии процесса изготовления гранулированной аммиачной селитры. Растворы смешивают в соотношении соответственно нитрат аммония/нитрат кальция 50÷90/10÷50. Полученная окислительная фаза имеет температуру кристаллизации не более 80°С при следующем компонентном составе мас.%: нитрат кальция 7÷25, нитрат аммония 45÷85, вода 8÷30 и нерастворимый в воде осадок не более 0,05 мас.%.
Результаты сравнительных испытаний матричной эмульсии ЭВВ на основе окислительной фазы по изобретению и прототипу представлены в табл.1.
Таблица 1 | ||||
Наименование компонентов и показателей | Прототип патент РФ №2076304 | По изобретению | ||
Состав 1 | Состав 2 | Состав 3 | ||
Матричная эмульсия, мас.% | ||||
1. Окислительная фаза | 95÷91 | 95 | 93 | 91 |
Аммиачная селитра | 70÷80 | 81 | 65 | 45 |
Кальциевая селитра | 6÷20 | 5 | 15 | 25 |
Вода | 10÷45 | 14 | 20 | 30 |
2. Горючая фаза | 5÷9 | 5 | 7 | 9 |
Содержание нерастворимых примесей в окислительной фазе, мас.% | 0,2 | 0,05 | 0,045 | 0,04 |
Расход тепла на приготовление окислительной фазы, ккал/кг | 112 | отсутствует | отсутствует | отсутствует |
Время приготовления окислительной фазы, мин | 65 | 5 | 5 | 5 |
Емкость эмульсии, pF | 111÷163 | 95 | 79 | 68 |
Полученные данные показывают, что при получении окислительной фазы для изготовления матричной эмульсии ЭВВ по сравнению с прототипом требуется меньшее время приготовления раствора, и при этом отсутствует расход тепла на изготовление; она имеет меньшее содержание нерастворимых примесей, а матричная эмульсия имеет лучшее качество. Качество матричной эмульсии оценивали по величине электрической емкости, при этом, чем меньше показатель, тем лучше качество эмульсии.
Пример получения эмульсионного взрывчатого состава на окислительной фазе:
матричную эмульсию приготавливают в виде водного раствора окислителей из смеси аммиачной и кальциевой селитр (окислительная фаза) в количестве 91÷95 мас.% и при температуре выше температуры кристаллизации в течение 1-2 минут приливают при интенсивном перемешивании к смеси из индустриального масла и эмульгатора (горючая фаза), далее продолжают эмульгирование в пределах 3 минут. В полученную матричную эмульсию добавляют 0,5 мас.% водного раствора нитрита натрия концентрацией 5÷15% мас.%, перемешивают в течение 5÷10 минут, и полученное ЭВВ используют для ведения взрывных работ.
Таблица 2 | ||||
Наименование компонентов и показателей | Прототип патент РФ №2024468 | По изобретению | ||
Состав 1 | Состав 2 | Состав 3 | ||
Матричная эмульсия Массовая доля, % | ||||
1.Окислительная фаза | 95÷91 | 95 | 93 | 91 |
Аммиачная селитра | 42,9÷69 | 81 | 65 | 45 |
Кальциевая селитра | 4÷20 | 5 | 15 | 25 |
Вода | 6÷20 | 14 | 20 | 30 |
2. Горючая фаза | 5÷9 | 5 | 7 | 9 |
Содержание нерастворимых примесей в окислительной фазе, мас.% | 0,2 | 0,05 | 0,045 | 0,04 |
Расход тепла на приготовление окислительной фазы, ккал/кг | 112 | отсутствует | отсутствует | отсутствует |
Время приготовления окислительной фазы, мин | 65 | 5 | 5 | 5 |
Емкость эмульсии, pF | 111÷163 | 95 | 79 | 68 |
Полученные данные показывают, что при получении окислительной фазы для изготовления матричной эмульсии ЭВВ по сравнению с прототипом требуется меньшее время приготовления раствора, и при этом отсутствует расход тепла на изготовление; она имеет меньшее содержание нерастворимых примесей, а матричная эмульсия имеет лучшее качество. Качество матричной эмульсии оценивали по величине электрической емкости, при этом, чем меньше показатель, тем лучше качество эмульсии.
Пример получения эмульсионного взрывчатого состава на окислительной фазе:
матричную эмульсию приготавливают в виде водного раствора окислителей из смеси аммиачной и кальциевой селитр (окислительная фаза) в количестве 91÷95 мас. долей в % при температуре выше температуры кристаллизации в течение 1÷2 минут, приливают при интенсивном перемешивании к смеси из индустриального масла и эмульгатора (горючая фаза), далее продолжают эмульгирование в пределах 3 минут. В полученную матричную эмульсию добавляют 0,5 мас. долей в % водного раствора нитрита натрия концентрацией 5÷15%, мас. долей в %, перемешивают в течение 5÷10 минут, и полученное ЭВВ используют для ведения взрывных работ.
Класс C06B23/00 Составы, отличающиеся составными частями, не являющимися взрывчатыми или термическими
Класс C06B31/28 нитрат аммония
Класс C06B47/14 содержащие твердый компонент в водной фазе