Способ приготовления водоустойчивого эмульсионного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества

(51) 06 21/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2005/1116.1 22.09.2005 15.04.2011, бюл.419822, 15.08.2008, бюл.8 Хохленко Василий Александрович 1539815.02.20052271 В 15.09.1995(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУСТОЙЧИВОГО ЭМУЛЬСИОННОГО АММИАЧНО-СЕЛИТРЕННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА(57) Изобретение относится к взрывному делу, в частности к области изготовления промышленных взрывчатых веществ, как на стационарных заводах,цехах, пунктах, так и в мобильных условиях на местах применения и в процессе заряжания. Техническим результатом изобретения является создание водоустойчивого ЭВВ с высокими взрывчатыми и технологическими характеристиками, повышенной степенью безопасности при изготовлении, обращении и применении снижение стоимости водоустойчивых ЭВВ, широкой сферой применения в различных горнотехнических условиях. Способ включает смешивание 55-75 массовых гранулированной аммиачной селитры, с обратной водомасляной эмульсией и вспененным полистиролом или смеси обычной аммиачной селитры с пористой пониженной плотности и водомасляной эмульсией, или другими сухими сыпучими горючими или инертными материалами, не вступающими в реакцию с ВМЭ и аммиачной селитрой, или между собой при обычных условиях их хранения и применения, и имеющими насыпную плотность ниже 0,80 кг/дм 3, с получением в результате водоустойчивого взрывчатого вещества регулируемой плотности и текучести (вязкости). Новым в предлагаемом способе является то, что в смеси используют обратную водомасляную эмульсию плотностью 1,25-1,42 кг/дм 3 в количестве 2545 массовых, смесь приводят в детонационноспособное состояние путем снижения плотности до значения 1,05-1,35 кг/дм 3 что достигается добавкой в ее состав 0,05-0,5 массовых вспененного полистирола или других материалов плотностью ниже 0,80 кг/дм 3, в количестве, обеспечивающем снижение плотности смеси до значения 1,05-1,35 кг/дм 3. 19822 Изобретение относится к взрывному делу, в частности к области изготовления промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), как на стационарных заводах, цехах, пунктах, так и в мобильных условиях на местах применения и в процессе заряжания. Эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) являются одной из наиболее перспективных разработок ПВВ, выполненных в последнее время. Они представляют из себя взрывчатую механическую смесь, при изготовлении которой используется обратная водомасляная эмульсия (ВМЭ) типа вода в масле, представляющая собой высококонцентрированный водный раствор окислителей(аммиачная, кальциевая, натриевая селитра), эмульгированный в масле (нефтепродукте) в присутствии эмульгаторов. ЭВВ обладают рядом преимуществ перед ранее применяемыми взрывчатыми веществами (ВВ) - высокими взрыво-техническими характеристиками и возможностью их регулирования с широким интервалом, экологической чистотой, высокой степенью безопасности при изготовлении и применении, более низкой стоимостью. Известен способ изготовления водоустойчивых ЭВВ - порэмитов, включающий смешивание водоустойчивой высокоплотной ВМЭ (плотностью до 1,40 кг/дм 3), стехиометрического состава (матрицы),составляющей в ВВ 91-98 массовой доли, со стеклянными микросферами или раствором нитрита натрия (1-3 массовой доли), для ее газификации с целью сенсибилизации, перевода в детонационноспособное состояние, а также с алюминиевым порошком (4-8 массовой доли) - энергетической добавкой для повышения мощности (Вещества взрывчатые промышленные. Порэмит 1 марок ИМК, ИМ-Н, -, -. ТУ 84-07511904-645-94 Вещества взрывчатые промышленные. Порэмит М марок 4 А, 8 А. ТУ 84-1202-89). Однако, наряду с высокой водостойкостью, высокой объемной энергией взрыва при плотности заряжания до 1,35 кг/дм 3 и другими вышеперечисленными положительными характеристиками присущими ЭВВ, порэмиты имеют существенные недостатки высокую стоимость, обусловленную высокой стоимостью входящих в их состав компонентов возможность заряжания только механизированным способом под столб воды, в связи с недостаточной подвижностью состава в момент заряжания, и необходимость поддержания при этом температуры ВМЭ порэмита в бункере смесительно-зарядной машины не ниже 65 С (Горный журнал 7, 1998 г.,с.45-49). Кроме того, стехиометрический состав ВМЭ порэмитов обуславливает ее взрывоопасность уже на стадии ее изготовления. С целью снижения стоимости ЭВВ разработан способ изготовления аммиачно-селитренных ЭВВ гранэмитов, в частности гранэмита И-50, получаемого в результате смешивания порэмита с ВВ игданитом (стехиометрическая смесь аммиачной селитры с дизельным топливом в соотношении 94/6 массовых долей, соответственно) в соотношениях 50/50 или 30/70 , где в числителе 2- массовая доля порэмита, а в знаменателе массовая доля игданита в составе гранэмитов. Но, у гранэмита И-50 при некотором снижении стоимости и сохра-нении при этом высоких взрывчатых характеристик, снижена водоустойчивость по отношению к порэмитам(гранэмит И-50 предназначен для взрывания в сухих и слабообводненных условиях, а при взрывании в условиях высокой обводненности наблюдается явление выноса ВВ из устья скважины встречным потоком воды). Также сохранились недостатки порэмита, такие как возможность заряжания только механизированным способом,необходимость поддержания температуры ВМЭ в бункере смесительно-зарядной машины не ниже 65 С. Это обуславливает необходимость приобре-тения дорогостоящего смесительно-зарядного оборудования и увеличивает стоимость взрывных работ, ограничивает применение гранэмита И-50 в условиях низких отрицательных температур(Горный журнал 6, 1998 г., стр.33-36). Известен способ изготовления водоустойчивых эмульсионных аммиачно-селитренных ВВ, включающий предварительное смешение гранулированной аммиачной селитры с водоустойчивой водомасляной эмульсий, имеющей плотность 1,31,35 кг/дм 3. Полученная смесь гранулированной аммиачной селитры с ВМЭ имеет плотность выше 1,40 кг/дм 3. Аммиачно-селитренные взрывчатых вещества при плотности выше 1,35 кг/дм 3 малочувствительны или нечувствительны к средствам детонации и для приведения их в детонационноспособное состояние требуется сенсибилизатор, в качестве которого в данном случае применяется гранулотол (гранулированный тротил). Сенсибилизация ЭВВ осуществляется путем смешивания состава аммиачная селитра ВМЭ с гранулотолом на стадии заряжания. Массовый состав получаемого ЭВВ аммиачная селитра - 21-45 , ВМЭ - 32-55 , гранулотол - 2024(предпатент РК 15398, С 06 В 21/00). Изготовленное по этому способу ЭВВ водоустойчиво, имеет высокую объемную энергию взрыва, высокую плотность заряжания, равную 1,401,45 кг/дм 3. Но применяемое в качестве сенсибилизатора ВВ гранулированный тротил обладает повышенной опасностью при обращении и применении,чем значительно повышает опасность всего технологического процесса изготовления и применения ЭВВ. Кроме того,гранулотол является дорогостоящим материалом и его применение значительно повышает стоимость ЭВВ. Техническим результатом и задачей изобретения является создание водоустойчивого ЭВВ с высокими взрывчатыми и технологическими характеристиками, повышенной степенью безопасности при изготовлении, обращении и применении снижение стоимости водоустойчивых ЭВВ. Требуемый технический результат достигается тем, что при изготовлении водоустойчивого ЭВВ смешивается гранулированная аммиачная селитра с водоустойчивой ВМЭ, имеющей маловязкое или слаботекучее физическое состояние и плотность более 1,25-1.42 кг/дм , при этом ВМЭ должна полностю заполнять межгранульное пространство в аммиачной селитре. Полученная смесь имеет плотность выше 1,35 кг/дм 3 и, с целью приведения ЭВВ в детонационноспособное состояние, в состав добавляется вспененный полистирол (ПП), имеющий низкую плотность, в объеме, обеспечивающем снижение плотности смеси до значения 1,05-1,35 кг/дм 3 (менее 1,35 кг/дм 3). Массовый состав получаемого ЭВВ аммиачная селитра - 55-70 , ВМЭ 25-45 , вспененный полистирол - 0,05-0,5 . Применяемая для изготовления водоустойчивого ЭВВ водомасляная эмульсия имеет следующий массовый состав компонентов селитра аммиачная 55-65 , селитра кальциевая - 4-10 , жидкие нефтепродукты или другие жидкие или низкоплавкие горючие и их смеси - 12-20 , эмульгатор - 2-4 ,вода - 12-18 . Данный компонентный состав позволяет получать водоустойчивую, высокоплотную водомасляную эмульсию, плотностью 1,251,42 кг/дм 3, а увеличение суммарного количества жидкости в составе более 25 и избыток жидкого горючего, флегматизирует состав и обеспечивает взрывобезопасность ВМЭ. Заполнение водоустойчивой ВМЭ всего межгранульного пространства взрывчатого вещества защищает гранулы аммиачной селитры от растворения водой, а высокая плотность ВМЭ предохраняет заряд от расслаивания и всплытия ВМЭ. Изготовленное водоустойчивое ЭВВ имеет маловязкое или слаботекучее состояние, что упрощает технологию его применения в обводненных условиях, позволяет осуществлять заряжание скважин как механическим способом закачиванием насосом по шлангам под столб воды,так и ручным способом засыпкой на столб воды. Плотность заряжания от 1,05 до 1,35 кг/дм 3 обеспечивает высокую объемную энергию взрыва,высокие взрывчатые характеристики, а так же эффективное применение этого ЭВВ в различных горнотехнических и гидрогеологических условиях. Отсутствие в составе гранулотола значительно повышает безопасность ЭВВ при его изготовлении и применении, а также снижает его стоимость не менее чем на 30 . Для уменьшения плотности ЭВВ ниже 1,35 кг/дм 3, то есть до детонационноспособного состояния, возможно применение вместо ПП других сухих сыпучих горючих или инертных материалов или окислителей, имеющих насыпную плотность ниже 0,80 кг/дм 3, не вступающих в реакцию с ВМЭ и аммиачной селитрой, а также между собой при обычных условиях их хранения и применения. Так возможна частичная или полная замена в составе водоустойчивого ЭВВ гранулированной аммиачной селитры нормальной плотности,имеющей насыпную плотность 0,80-1,10 кг/дм 3,на гранулированную пористую аммиачную селитру пониженной плотности, имеющую насыпную плотность 0,65-0,80 кг/дм 3. При полигонных испытаниях для изготовления водоустойчивых ЭВВ применялась водомасляная эмульсия следующего компонентного массового состава аммиачная селитра - 63 , кальциевая селитра - 6, вода - 14, дизельное топливо - 16,эмульгатор - 2,5. Для смешивания компонентов применялся гравитационный смеситель с электрическим приводом, емкостью смесительной камеры 250 дм 3. Перемешивание компонентов производили в течение 2-3 мин. до получения однородной массы. Температура компонентов при изготовлении ЭВВ равна температуре окружающего воздуха и составляла 24 С. Компоненты гранулированная аммиачная селитра,плотностью 1,05 кг/дм 3- гранулированная пористая аммиачная селитра,плотностью 0,72 кг/дм 3- стеклянные полые сферы, средним диаметром 0,5-2,0 мм, насыпной плотностью 0,16 кг/дм 3. Пример 1. Для изготовления ЭВВ в смесительную камеру загружалось гранулированной аммиачной селитры 50 кг (68,4 массовых), ВМЭ - 23 кг (31,5 массовых), гранулированного вспененного полистирола - 0,08 кг (0,1 массовых) и произведено их перемешивание в течение трех минут. Получена однородная маловязкая масса,плотностью 1,30 кг/дм 3. Всего изготовлено 73,1 кг ЭВВ. Испытание на водоустойчивость проводили методом выщелачивания, для чего навеску ЭВВ массой 1000 г. помещали в емкость. Сверху осторожно заливали холодную воду в количестве 2000 мл. пробу выдерживали под слоем воды в течение 4 часов. После чего образовавшийся раствор был слит и водоустойчивость определена по потере массы ЭВВ, которая должна быть не более 5. Фактическая потеря массы составила 0,8 ,следовательно, ЭВВ водоустойчиво. Возможность заряжания на столб воды проверялась путем засыпания навески ЭВВ массой 25 кг через воронку в стеклянную трубу внутренним диаметром 150 мм., длиной 2,0 м., закрытую с нижней стороны пробкой и полностью заполненную холодной водой. ЭВВ подавалось в трубу непрерывным потоком со скоростью 1-2 кг/с. Визуальными наблюдениями установлено, что ЭВВ проходит через столб воды равномерно, без размыва и расслаивания, с формированием непрерывной колонки заряда. Пример 2. Для изготовления ЭВВ в смесительную камеру загружалось гранулированной аммиачной селитры 85 кг (54,9 массовых), ВМЭ - 70 кг (45,0 массовых), гранулированного вспененного полистирола- 0,15 кг (0,1 массовых) и произведено их перемешивание в течение трех минут. 3 19822 Получена однородная слаботекучая масса,плотностью 1,33 кг/дм 3. Всего изготовлено 155 кг ЭВВ. При испытании на водоустойчивость, всплытия вспененного полистирола на поверхность раствора не наблюдалось, потеря массы ЭВВ за 4 часа составила 0,5 . При заряжании на столб воды визуальными наблюдениями установлено, что ЭВВ проходит через столб воды равномерно, без размыва и расслаивания, с формированием непрерывной колонки заряда. Возможность заряжания под столб воды проверялась путем закачивания ЭВВ по шлангу, с внутренним диаметром 75 мм, в прозрачную полиэтиленовую трубу, с внутренним диаметром 200 мм., длиной 4,0 м., закрытую с нижней стороны пробкой и полностью заполненную холодной водой. Масса заряжаемого ЭВВ составляла 100 кг, и его подача в трубу осуществлялась насосом по шлангу под столб воды непрерывным потоком со скоростью 4 кг/с. По мере подачи ЭВВ в трубу шланг поднимался над уровнем заряда. В процессе заряжания размыва, выноса из трубы ЭВВ, его компонентов не наблюдалось. Замерами высоты заряда установлено, что заряд сформирован равномерно с нормативной плотностью 1.33 кг/дм 3. Пример 3. Для изготовления ЭВВ в смесительную камеру загружено гранулированной аммиачной селитры 30 кг (37,5 массовых), гранулированной пористой аммиачной селитры - 20 кг (25 массовых), ВМЭ 30 кг (37,5 массовых), и произведено их перемешивание в течение трех минут. Получена однородная маловязкая масса,плотностью 1,32 кг/дм 3. При испытании на водоустойчивость потеря массы ЭВВ за 4 часа составила 0,5 . При заряжании на столб воды визуальными наблюдениями установлено, что ЭВВ проходит через столб воды равномерно, без размыва и расслаивания, с формированием непрерывной колонки заряда. Пример 4. Для изготовления ЭВВ в смесительную камеру загружалось гранулированной аммиачной селитры 50 кг (69 массовых), ВМЭ - 22,1 кг (30,5 массовых), измельченной древесной стружки 0,35 кг (0,5 массовых) и произведено их перемешивание в течение трех минут. Получена однородная слаботекучая масса,плотностью 1,34 кг/дм 3. Всего изготовлено 72,4 кг ЭВВ. При испытании на водоустойчивость, всплытия древесной стружки на поверхность раствора не наблюдалось, потеря массы ЭВВ за 4 часа составила 0,5 . При заряжании на столб воды визуальными наблюдениями установлено, что ЭВВ проходит через столб воды равномерно, без размыва и расслаивания, с формированием непрерывной колонки заряда. Пример 5. 4 Для изготовления ЭВВ в смесительную камеру загружалось гранулированной аммиачной селитры 50 кг (57,8 массовых), ВМЭ - 36,0 кг (41,7 массовых), гранулированного вспененного полистирола - 0,44 кг (0,5 массовых) и произведено их перемешивание в течение трех минут. Получена однородная маловязкая масса, плотностью 1,14 кг/дм 3. Всего изготовлено 86,44 кг ЭВВ. При испытании на водоустойчивость потеря массы ЭВВ за 4 часа составила 0,3 . При заряжании на столб воды визуальными наблюдениями установлено, что ЭВВ проходит через столб воды равномерно, без размыва и расслаивания, с формированием непрерывной колонки заряда. Возможность заряжания под столб воды проверялась путем закачивания ЭВВ по шлангу, с внутренним диаметром 75 мм, в прозрачную полиэтиленовую трубу, с внутренним диаметром 200 мм., длиной 4,0 м., закрытую с нижней стороны пробкой и полностью заполненную холодной водой. Масса заряжаемого ЭВВ составляла 36 кг, и его подача в трубу осуществлялась насосом по шлангу под столб воды непрерывным потоком со скоростью 4 кг/с. По мере подачи ЭВВ в трубу шланг поднимался над уровнем заряда. В процессе заряжания размыва, выноса из трубы ЭВВ, его компонентов не наблюдалось. Замерами высоты заряда установлено, что заряд сформирован равномерно с нормативной плотностью 1.14 кг/дм 3. Пример 6. Для изготовления ЭВВ в смесительную камеру загружалось гранулированной аммиачной селитры 50 кг (69,2 массовых), ВМЭ - 22 кг (30,4 массовых), стеклянные полые сферы - 0,3 кг (0,4 массовых) и произведено их перемешивание в течение трех минут. Всего изготовлено 72,3 кг ЭВВ. Получена однородная слаботекучая масса,плотностью 1,33 кг/дм 3. При испытании на водоустойчивость, стеклянных микросфер на поверхность раствора не наблюдалось, потеря массы ЭВВ за 4 часа составила 0,5 . При заряжании на столб воды визуальными наблюдениями установлено, что ЭВВ проходит через столб воды равномерно, без размыва и расслаивания, с формированием непрерывной колонки заряда. Для испытания на полноту детонации из всех партий полученного ЭВВ отобрано по 50 кг ЭВВ, в том числе по 25 кг сухих и по 25 кг заряжаемых на столб воды, а из второй и пятой партий отобрано так же 25 кг из заряда, подаваемого насосом под столб воды. При испытаниях заряды помещались в полиэтиленовые оболочки диаметром 150 мм. Инициирование зарядов производилось от тротиловых шашек Т-400 Г (по одной шашке на заряд). При осмотре места взрыва установлено, что детонация всех зарядов полная. Испытания в производственных условиях при различной обводненности скважин так же дали положительные результаты. 19822 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения водоустойчивого эмульсионного аммиачно-селитренного взрывчатого вещества,включающий смешивание гранулированной аммиачной селитры, имеющей насыпную плотность 0,80-1,10 кг/дм 3 в количестве 55-75 массовых, с обратной водомасляной эмульсией, отличающийся тем, что в смеси используют обратную водомасляную эмульсию плотностью 1.25-1,42 кг/дм 3, в количестве 25-45 массовых и дополнительно в смесь добавляют добавку, снижающую плотность смеси до значения 1,05-1,35 кг/дм 3, тем самым приводящее ее в детонационное состояние. 2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что в качестве добавки используют вспененный полистирол, имеющий низкую насыпную плотность 0,01-0,08 кг/дм 3. 3. Способ по п.1 отличающийся тем, что в качестве добавки используют гранулированную пористую аммиачную селитру с пониженной насыпной плотностью, равной 0,65-0,80 кг/дм 3, в количестве, обеспечивающем снижение плотности смеси до значения 1,05-1,35 кг/дм 3. 4. Способ по п.1 отличающийся тем, что в качестве добавки используют другие сухие сыпучие горючие или инертные материалы, не вступающие в реакцию с ВМЭ, аммиачной селитрой и между собой при обычных условиях их хранения и применения, имеющие насыпную плотность 0,090,80 кг/дм 3, в количестве, обеспечивающем снижение плотности смеси до значения 1,05-1,35 кг/дм 3.