эмульсионный взрывчатый состав для формирования шпуровых зарядов

Формула изобретения

Эмульсионный взрывчатый состав (ЭВС), предназначенный для формирования шпуровых зарядов, включающий воду, окислительную фазу, включающую аммиачную и натриевую или кальциевую селитру, углеводородную фазу и сенсибилизатор, отличающийся тем, что в состав окислительной фазы введен карбамид, в качестве углеводородной фазы содержит расплав парафина мелкокристаллического или церезина, индивидуально или их смесь, с эмульгатором для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ индивидуально или эмульгатором для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ с канифолью талловой или канифолью живичной сосновой, или их смесью в диапазоне температур ведения технологического процесса изготовления ЭВС от 65 до 130°C, а в качестве сенсибилизатора содержит водный раствор нитрита натрия в сочетании с полимерными микросферами или только полимерные микросферы, или только водный раствор нитрита натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевая или кальциевая селитра	5,0-25,0
вода	2,0-25,0
карбамид	0,005-15,0
расплав парафина мелкокристаллического или
церезина или их смеси	2,0-7,0
эмульгатор для промышленных взрывчатых веществ	0,5-5,0
или эмульгатор для промышленных взрывчатых
веществ с канифолью талловой или с канифолью
живичной сосновой, или с их смесью	0,5-10,0
водный раствор нитрита натрия	0,2-5,5
микросферы полимерные	0,05-7,0
аммиачная селитра, в том числе гранулированная,

гранулированная пористая, гранулированная дробленая

или порошкообразная или в водном растворе

остальное до 100,

причем нормируемая плотность эмульсионного взрывчатого вещества равна 1,00-1,20 г/см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области взрывчатых составов, предназначенных для формирования шпуровых зарядов с целью ведения взрывных работ, как на земной поверхности, так и в условиях подземных выработок шахт, неопасных по газу или пыли.

Известен ряд эмульсионных взрывчатых составов (ЭВС), используемых для ведения взрывных работ скважинными зарядами на земной поверхности (например, заявка РФ на изобретение № 99113834/02, кл. C06B 31/28, заявлено 01.07.1999 г., опубликовано в 2001 г., Б. № 14).

Общим рецептурным признаком таких составов является наличие дисперсии водного раствора окислителей в смеси с углеводородным горючим и эмульгатором в присутствии сенсибилизаторов - механических (стеклянные, полистирольные, фенолформальдегидные микросферы, микросферы алюмосиликатные из отходов ТЭЦ, вспененный перлитовый песок) или химических (водный раствор нитрита натрия и водный раствор нитрита натрия с добавкой формалина).

Сведений о наличии эмульсионных взрывчатых составов, специально предназначенных для формирования шпуровых зарядов с целью ведения взрывных работ на земной поверхности и в условиях подземных выработок шахт, неопасных по газу или пыли, в настоящее время не имеется.

Наиболее близким к заявляемому эмульсионному взрывчатому составу по виду применяемых компонентов является состав (патент РФ на изобретение № 2123488, кл. C06B 31/28, заявлено 01.02.1994 г., опубликовано 20.12.1998 г.), в котором массовая доля компонентов имеет соотношение (масс. %):

нитрат натрия - 5,0÷15,0;

или нитрат кальция - 5,0÷25,0;

и/или аммоний хлорнокислый - 5,0÷15,0;

или нитрат метиламина - 5,0÷15,0;

или динитрат этилендиамина - 5,0÷30,0;

или натрий хлорнокислый - 5,0÷25,0;

вода - 5,0÷25,0;

масло индустриальное - 2,0÷7,0;

петролатум - 0,5÷4,0;

парафин 1,0÷2,0;

или битум - 0,5÷2,5;

продукт конденсации полиолефина с малеиновым ангидритом и алканомиламином или полиолом, или смеси этих продуктов с эфирами жирных кислот фракции C₁₇ -C₂₅, или эфирами жирных кислот таллового масла с глицерином или полиглицерином, или пентаэритритом - 1,0÷3,0;

нитрит натрия - 0,2÷5,0;

или смесь раствора нитрита натрия с формалином (3:1)-0,005÷5,0;

или стеклянные микросферы - 2,0÷6,0;

или фенолформальдегидные микросферы - 3,0÷7,0;

или полистирольные микросферы - 3,0÷6,0;

или микросферы от отходов ТЭЦ - 4,0÷10,0;

или перлит - 2,0÷6,0;

аммиачная селитра - остальное до 100.

Кроме того, взрывчатый состав может содержать энергетические добавки в количестве от 3,0 до 15,0%.

Даже поверхностный анализ данного эмульсионного взрывчатого состава показывает наличие высокотоксичных пожароопасных индивидуальных взрывчатых веществ, чувствительных к механическим воздействиям - к удару и трению, а также веществ, чувствительных к повышенным температурам, искровым разрядам, и открытому пламени (аммоний хлорнокислый, нитрат метиламина, динитрат этилендиамина, натрий хлорнокислый).

Кроме того, в анализируемом эмульсионном взрывчатом составе достаточно много загущающих крупнокристаллических веществ (петролатума, парафина, битума), способных образовывать конгломераты неконтролируемой формы и размеров в объеме ЭВВ в результате роста кристаллов и их срастания между собой при охлаждении изготовленного взрывчатого вещества и хранении состава в течение длительного промежутка времени.

Неравномерность распределения компонентов по объему ЭВС и наличие конгломератов загущающих веществ, влечет за собой увеличение критического диаметра детонации и снижение взрывчатых характеристик - чувствительности к взрывному импульсу первичных средств инициирования, скорости детонации, передачи детонации на расстояние между двумя патронами вплоть до полной потери составом детонационных свойств.

Применение сенсибилизации эмульсионных взрывчатых составов для шпуровых зарядов с помощью фенолформальдегидных или полистирольных микросфер, а тем более микросфер из отходов ТЭЦ или вспененного перлитового песка является недопустимым - резко увеличивают критический диаметр детонации, разрушают микрокапельки эмульсионной матрицы вследствие абразивного трения в процессе перемешивания, что сопровождается перекристаллизацией раствора окислителя и образованием конгломератов неорганических солей.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание эмульсионного взрывчатого состава, предназначенного для формирования шпуровых зарядов с целью ведения взрывных работ, как на земной поверхности, так и в условиях подземных выработок шахт, неопасных по газу или пыли, за счет повышения взрывчатых характеристик и эксплуатационных свойств, в том числе физической стабильности ЭВС при длительном хранении.

Предлагается новый эмульсионный взрывчатый состав, в котором отсутствуют высокоопасные и токсичные вещества, детонирующий в бумажных и полимерных оболочках патронов номинальным диаметром 32-36 мм и более при возбуждении процесса детонации стандартными первичными средствами инициирования.

Заявляемый эмульсионный взрывчатый состав, предназначенный для формирования шпуровых зарядов, включает воду, окислительную фазу из аммиачной и натриевой или кальциевой селитры, углеводородную фазу и сенсибилизатор, отличающийся тем, что в состав окислительной фазы введен карбамид при эвтектическом соотношении массовых долей указанных компонентов в окислительной фазе или соотношениях близких к эвтектическому значению, в качестве углеводородной фазы содержит расплав парафина мелкокристаллического или церезина индивидуально, или их смеси (например, как частный случай, в соотношении 3:1), с эмульгатором для промышленных взрывчатых веществ индивидуально или эмульгатором для промышленных эмульсионных взрывчатых веществ с канифолью талловой или канифолью живичной сосновой, или их смесью (например, как частный случай, в соотношении 1:1), в диапазоне технологического процесса изготовления ЭВС от 65 до 130°C.

Сенсибилизация взрывчатого состава осуществляется добавкой полимерных микросфер индивидуально или добавкой полимерных микросфер в сочетании с водным раствором нитрита натрия, или только водным раствором нитрита натрия.

При этом компоненты нового эмульсионного взрывчатого состава взяты в следующем соотношении (%, масс):

натриевая или кальциевая селитра	5,0÷25,0
вода	2,0÷25,0
карбамид	0,005÷15,0
расплав парафина мелкокристаллического или
церезина или их смеси	2,0÷7,0
эмульгатор для промышленных взрывчатых веществ	0,5÷5,0
или эмульгатор для промышленных взрывчатых веществ
с канифолью талловой или с канифолью
живичной сосновой, или с их смесью	0,5÷10,0
водный раствор нитрита натрия	0,2÷5,5
микросферы полимерные	0,05÷7,0
аммиачная селитра, в том числе гранулированная,
гранулированная пористая, гранулированная
дробленая или порошкообразная
или в водном растворе	остальное до 100

причем нормируемая плотность эмульсионного взрывчатого вещества равна 1,00-1,20 г/см³.

Для повышения взрывчатых, эксплуатационных показателей и регулирования кислородного баланса в состав могут быть введены дополнительные компоненты при массовой доле от 1,0 до 15,0%.

В качестве эмульгатора для промышленных ЭВВ в равной степени успешно применимы эмульгаторы для промышленных ЭВВ, изготавливаемые промышленностью согласно требованиям:

ТУ 7511903-589-92. Эмульгатор полиглицериновый талловый для промышленных взрывчатых веществ. Технические условия;

ТУ 7511903-631-93. Эмульгатор полимерный марки «РЭМ». Технические условия;

ТУ 84-08628424-806-2004. Полимерный эмульгирующий состав. Технические условия;

ТУ 2484-095-07511608-2012. Эмульгатор для эмульсионных промышленных веществ. Технические условия;

ТУ 38.4011014-94. Эмульгатор ВС-1. Технические условия;

Эмульгаторы торговой марки «Lubrisol» или другие зарубежные аналоги с показателями качества не ниже указанных.

Пример использования изобретения

В предварительно подготовленный в аппарате растворения водный раствор карбамида (при массовых долях воды - 8% и 6% карбамида по номиналу) порционно вводят натриевую селитру при массовой доле 17%.

Растворение ведут в диапазоне температур (85±5)°C при постоянном перемешивании. После растворения натриевой селитры также порционно добавляют аммиачную селитру массовой долей 63%. Процесс ведут до полного растворения компонентов.

Эффект изобретения достигается за счет применения сорастворимых компонентов окислительной фазы в соотношении, близком к эвтектическому, и ее эмульгированием в углеводородной фазе, подготавливаемой в следующем порядке.

В модернизированном котле Михайлова при постоянном перемешивании расплавляют мелкокристаллический парафин номинальной массовой долей 4%. Расплав по трубопроводам транспортируют в аппарат подготовки углеводородной фазы, в который предварительно загружен эмульгатор для промышленных взрывчатых веществ индивидуально (2%). Подготовку углеводородной фазы ведут при постоянном перемешивании в диапазоне нормируемых температур (85±5)°C до полного расплавления компонентов.

Процесс изготовления эмульсионной матрицы ведут в аппарате эмульгирования. Подготовленные фазы транспортируют по сети трубопроводов насосами-дозаторами, перемешивают между собой в предварительном смесителе, после чего направляют в аппарат эмульгирования.

Для регулирования кислородного баланса изготавливаемого ЭВС к изготовленной эмульсионной матрице 70-80% (масс.) осуществляют добавку гранулированной, гранулированной пористой, гранулированной дробленой или порошкообразной аммиачной селитры массовой долей 20-30%.

При необходимости производят добавку компонентов, повышающих энергетические показатели ЭВВ, например, до 4-5% (сверх 100%) алюминиевого порошка.

Дозирование сыпучих компонентов - гранулированной, пористой или порошкообразной аммиачной селитры, порошкообразного алюминия, а также, например, полимерных микросфер массовой долей 0,3-0,4% (сверх 100%) осуществляют в двухвальный смеситель с продольной выгрузкой.

После предварительного смешения в смесителе, изготовленный эмульсионный взрывчатый состав по системе шнек-транспортеров перемещают на участок патронирования, где патронировочными станками формируются патроны требуемых номинальных диаметров и масс.

Эмульсионный взрывчатый состав, изготовленный изложенным выше способом, обладает достаточной чувствительностью к взрывному импульсу стандартных первичных средств инициирования, малым критическим диаметром, удовлетворительной передачей детонации на расстояние между двумя патронами, высокой теплотой взрыва и физической стабильностью при хранении в течение года.

Предложенный эмульсионный взрывчатый состав предназначен для формирования шпуровых зарядов с целью ведения взрывных работ, как на земной поверхности, так и в забоях подземных выработок рудников и шахт, неопасных по газу или пыли, из одиночных патронов номинальным диаметром 32-36 мм и выше или патронов, собранных в монозаряд (состыкованных между собой двух и более патронов) при их прямом или обратном инициировании.