Способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам. Предложен способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя, приготовления масляного компонента и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок. Водный раствор окислителя готовят при постоянном перемешивании путем введения карбамида в воду, нагретую до 35-45°С, нагревания полученного раствора до 60-70°С, постепенного введения в него нитрата металла, нитрата натрия или нитрата кальция, нагревания полученного раствора до 75-85°С, введения нитрата аммония с последующим перемешиванием полученного раствора при 80-90°С. Масляный компонент готовят путем подачи эмульгатора в нагретое до 50-60°С индустриальное масло с последующим перемешиванием и нагреванием полученной смеси до 73-78°С. Изобретение направлено на повышение стабильности свойств патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества, понижение чувствительности к механическим воздействиям и повышение чувствительности к инициирующему импульсу. 1 табл.

 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, используемым в качестве шпурового или скважинного заряда на открытых горных работах, в частности при разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ изготовления патронируемых эмульсионных взрывчатых веществ путем диспергирования водных растворов нитратов в органической среде в присутствии эмульгатора с добавлением в качестве сенсибилизаторов нитрата гидразина (ЕР №598115). Однако нитрат гидразина неустойчив, что резко снижает технологичность способа приготовления патронируемых эмульсионных взрывчатых веществ.

Известен также способ изготовления патронируемых эмульсионных взрывчатых веществ, в котором сенсибилизатором являются стеклянные или полимерные микросферы (RU №2024468).

При реализации известного способа так же, как и в других, предусматривающих использование таких сенсибилизаторов, возникают серьезные трудности при выборе количества сенсибилизатора, которое, с одной стороны, должно обеспечивать высокую детонационную способность взрывчатого вещества, а с другой - безопасность его применения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя смешением воды, карбамида, нитрата аммония и нитрата металла, приготовления масляного компонента смешением индустриального масла и эмульгатора и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок (RU №37202, описание).

Известный способ осуществляют следующим образом.

В 9,5-11,5 мас.% воды растворяют 70-76 мас.% нитрата аммония, 9,5-11,5 мас.% нитрата натрия и 1-3 мас.% карбамида и получают раствор окислителя. Отдельно смешивают 0,5-2,5 мас.% парафина и 0,5-4,0 мас.% индустриального масла. До 1 мас.% полученной смеси используют для пропитки сенсибилизатора, в остальную часть смеси вводят 1-2 мас.% эмульгатора и получают масляный компонент. Затем проводят смешение масляного компонента с раствором окислителя, в полученную эмульсию вводят пропитанные частицы сенсибилизатора. При этом количество сенсибилизатора (1-5 мас.%) рассчитывают на 100 мас.% готовой эмульсии. Получаемое эмульсионное взрывчатое вещество должно иметь плотность 1000-1180 кг/м³.

Для достижения технического результата известного способа, заключающегося в получении эмульсионного взрывчатого вещества с низкой чувствительностью к механическим воздействиям и высокой чувствительностью к инициирующему импульсу, необходимо осуществить процесс изготовления таким образом, чтобы дисперсная фаза эмульсии имела средний размер глобул менее 10 мкм. Размер глобул, помимо указанного, является также определяющим для устойчивости эмульсии - свойства, необходимого для обеспечения сохранности свойств патронируемого взрывчатого вещества при его транспортировке.

Однако в результате проведенных исследований обнаружено, что даже при условии получения эмульсии со средним размером глобул дисперсной фазы менее 10 мкм необходимая устойчивость эмульсии не достигается. Очевидно, это связано с тем, что еще одним необходимым условием является распределение глобул по размерам (полидисперсность), и только при достижении оптимального значения этого показателя эмульсионное взрывчатое вещество обладает необходимой стабильностью свойств при транспортировке и хранении, имея при этом низкую чувствительность к механическим воздействиям и высокую чувствительность к инициирующему импульсу.

Поскольку полидисперсность дисперсной фазы, как один из показателей эмульсии, зависит от способа ее приготовления, задачей предлагаемого изобретения являлась разработка способа получения патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества, который позволял бы получить эмульсионное взрывчатое вещество с таким комплексом свойств, который может обеспечить его высокую стабильность при хранении и транспортировке, а также высокие эксплуатационные показатели.

Технический результат изобретения заключается в повышении стабильности свойств патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества при транспортировке и хранении, понижении его чувствительности к механическим воздействиям и повышении чувствительности к инициирующему импульсу.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя смешением воды, карбамида, нитрата аммония и нитрата металла, приготовления масляного компонента смешением индустриального масла и эмульгатора и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок, водный раствор окислителя готовят при постоянном перемешивании путем введения карбамида в воду, нагретую до 35-45°С, нагревания полученного раствора до 60-70°С, постепенного введения в него, в качестве нитрата металла, нитрата натрия или нитрата кальция, нагревания полученного раствора до 75-85°С, введения нитрата аммония с последующим перемешиванием полученного раствора при 80-90°С, масляный компонент готовят путем подачи эмульгатора в нагретое до 50-60°С индустриальное масло с последующим перемешиванием и нагреванием полученной смеси до 73-78°С, затем осуществляют смешение масляного компонента с водным раствором окислителя, охлаждение полученной эмульсии до комнатной температуры и последующее ее смешение с сенсибилизатором, причем процесс проводят при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Нитрат аммония	65,9-71,9
Нитрат натрия или нитрат кальция	9,9-10,7
Карбамид	1,0-3,0
Вода	9,9-10,7
Индустриальное масло	2,4-7,4
Эмульгатор	0,5-2,0
Сенсибилизатор	1,0-5,0

В качестве эмульгатора могут быть использованы любые эмульгаторы, обычно используемые в промышленности для приготовления эмульсионных взрывчатых веществ: такие, как эмульгаторы марок ИНС-6, Span-80, Atsurf-5000, РЭМ и др. Предпочтительно использование эмульгаторов, представляющих собой композицию сложных эфиров жирных кислот и многоатомных спиртов с жирными аминами (эмульгатор марки ИНС-6 по ТУ 2483-104-05744685-94).

В качестве индустриального масла используют любые индустриальные масла, например, марок И-12А, И-20А, И-30А, И-4-А, И-50А (ГОСТ 20799-88), а также С-9, С-15 (ТУ 38.10133-75). Последние масла предпочтительно использовать в зимний период, когда температура достигает значений ниже (-10)°С.

В качестве сенсибилизатора используют стеклянные или полимерные (например, из полистирола) микросферы или перлитовый песок (например, песок из вспученного перлита), технический результат при этом достигается в одинаковой степени.

Технический результат также не зависит от выбора нитрата металла (нитрат кальция или нитрат натрия).

Пример 1.

Приготовление раствора окислителя.

В емкость, снабженную мешалкой и змеевиком с горячей водой, загружают 31 кг (9,9 мас.%) воды, нагревают ее до 35°С и начинают дозирование карбамида - 6,6 кг (2,0 мас.%). Весь процесс приготовления раствора проходит при непрерывном перемешивании. После того как весь карбамид загружен, температуру раствора поднимают до 60°С и постепенно вводят 31,0 кг (9,9 мас.%) нитрата натрия, температуру полученного раствора поднимают до 75°С и вводят 206 кг (65,9 мас.%) нитрата аммония, поднимают температуру до 80°С, полученный раствор окислителя перемешивают и подают на смешение с масляным компонентом в миксер.

Приготовление масляного компонента.

23,1 кг (7,4 мас.%) индустриального масла марки И-12А разогревают до 50°С в емкости, снабженной мешалкой и змеевиком с горячей водой. Весь процесс приготовления масляного компонента проходит при непрерывном перемешивании. В разогретое масло загружают 6,6 кг (2,0 мас.%) эмульгатора марки ИНС-6, перемешивают, доводят температуру до 73°С и подают на смешение с раствором окислителя в миксер.

Перемешанные в миксере водный раствор окислителя и масляный компонент, образующие эмульсию, охлаждают до комнатной температуры и подают в емкость для смешения с сенсибилизатором (стеклянные микросферы), который предварительно загружен в количестве 9,0 кг (2,9 мас.%). Содержимое перемешивают, и полученный эмульсионный взрывчатый состав подают на патронирование. Патронирование осуществляют в полиэтиленовый (ПЭ) шланг, концы которого зажимают клипсами.

Примеры 2-3.

Способ осуществляют по примеру 1, температурные условия стадий выбирались из указанных выше диапазонов, массовое соотношение компонентов и характеристика продукта по примерам 1-3 приведены в таблице, показатели способа-прототипа приведены для сравнения.

Таблица
Показатели	Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3
Состав, мас.%:
Нитрат аммония	74,0	65,9	66,3	71,9
Нитрат натрия	10,0	9,9	-	10,0
Нитрат кальция	-	-	10,7	-
Карбамид	2,0	2,0	3,0	1,0
Вода	10,0	9,9	10,7	10,0
Индустриальное масло	2,0	7,4	3,5	2,4
Парафин	1,0	-	-	-
Эмульгатор	1,0	2,0	0,8	0,5
Стеклянные микросферы	-	2,9	-	-
Полистирол микросферы	-	-	5,0	-
Перлитовый песок	2,0 (сверх 100%)	-	-	4,2
Всего, мас.%		100	100	100
Срок хранения, месяцы	6	Более 8	Более 8	Более 8
Устойчивость эмульсии, 80°С, час.	40	Более 48	Более 48	Более 48
Скорость пули, вызывающая реакцию (метод "Нитро Нобель"), м/сек	650	Более 700	Более 700	Более 700
Чувствительность к удару по ГОСТ 4545-88 при 20-80°С, нижний предел, мм	500	Более 500	Более 500	Более 500
Критический диаметр детонации в оболочке, мм	30	20	20	20

Способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя смешением воды, карбамида, нитрата аммония и нитрата металла, приготовления масляного компонента смешением индустриального масла и эмульгатора и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок, отличающийся тем, что водный раствор окислителя готовят при постоянном перемешивании путем введения карбамида в воду, нагретую до 35-45°С, нагревания полученного раствора до 60-70°С, постепенного введения в него в качестве нитрата металла нитрата натрия или нитрата кальция, нагревания полученного раствора до 75-85°С, введения нитрата аммония с последующим перемешиванием полученного раствора при 80-90°С, масляный компонент готовят путем подачи эмульгатора в нагретое до 50-60°С индустриальное масло с последующим перемешиванием и нагреванием полученной смеси до 73-78°С, затем осуществляют смешение масляного компонента с водным раствором окислителя, охлаждение полученной эмульсии до комнатной температуры и последующее ее смешение с сенсибилизатором, причем процесс проводят при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

нитрат аммония	65,9-71,9
нитрат натрия или нитрат кальция	9,9-10,7
карбамид	1,0-3,0
вода	9,9-10,7
индустриальное масло	2,4-7,4
эмульгатор	0,5-2,0
сенсибилизатор	1,0-5,0