Способ получения окислительной фазы эмульсионных взрывчатых веществ

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.

 

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.

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.