Эмульсионное взрывчатое вещество
Изобретение относится к безопасным водоустойчивым смесевым эмульсионным промышленным взрывчатым веществам. Эмульсионное взрывчатое вещество (ЭВВ) содержит гранулированную аммиачную селитру и эмульсию на основе водного раствора аммиачной селитры и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами. В качестве эмульсии использована эмульсия с отрицательным кислородным балансом, состоящая из 74,56-41, 282 мас.% аммиачной селитры, 18,64-10,321 мас.% воды, 15,10-46,697 мас.% дизельного топлива или минерального масла, или их смеси и не более 1,7 мас.% эмульгатора. ЭВВ имеет нулевой кислородный баланс и получено смешиванием 10-90 мас.% гранулированной аммиачной селитры и 90-10 мас.% эмульсии. Изобретение направлено на повышение стабильности ЭВВ и снижение опасности его производства. 3 табл.
Изобретение относится к безопасным водоустойчивьм смесевым эмульсионным промышленным взрывчатым составам.
Известны взрывчатые составы «Эмулан», «Гранэмит», «Нитронит», «Товэн», «Ирегел», которые в общем виде можно отнести к группе эмуланов, в качестве одного из компонентов которых используются так называемые обратные (инвертные) эмульсии по типу «вода в масле», состоящие из растворов аммиачной, натриевой и кальциевой селитр и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами - В.Л.Барон, В.Х.Кантор «Техника и технология взрывных работ в США». - М.: Недра, 1989 г., стр.88, 90.
В зависимости от соотношения эмульсии и сухой фазы (гранулированной аммиачной селитры) может изготавливаться множество марок указанных составов. На практике используют соотношения в пределах от 30 до 70% мас., эмульсии и от 70 до 30% - гранулированной аммиачной селитры, соответственно. По опыту работы установлено, что смеси с содержанием более 70% эмульсии не экономичны в применении, т.к. в составе эмульсии содержится вода (от 13 до 18% мас.), которая химически не участвует во взрыве, является балластом и снижает теплоту взрыва. Составы с содержанием эмульсии менее 30% также неэкономичны: для заполнения свободного межгранульного пространства селитры требуется 30-35% жидкой фазы (эмульсии). Дальнейшее уменьшение содержания в смеси эмульсии приведет к появлению между гранулами незаполненных воздушных промежутков, из-за чего уменьшится объемная концентрация энергии такого взрывчатого вещества. Для достижения эффекта 100%-ного заполнения эмульсией межгранульного пространства необходимо каждый раз (длякаждой партии селитры, для каждого завода-изготовителя) определять свободный объем межгранульного пространства.
Прототипом изобретения является эмульсионное взрывчатое вещество, содержащее 10-40 мас.% эмульсии типа «вода в масле» и 90-60 мас.% твердого нитрата аммония, при этом эмульсия содержит 70-90 мас.% аммиачной селитры, 3-15 мас.% воды, 2-15 мас.% дизельного топлива и 0,1-5 мас.% эмульгатора - патент США №4111727, С06В 45/00, 2006 г.
Недостатки прототипа состоят в следующем.
Содержание в ВВ эмульсии на уровне 10-40 мас.% делает такие составы нетекучими (густыми) - их нельзя заряжать по шлангу под столб воды, так как ни один насос не способен прокачать составы с таким высоким содержанием твердой фазы. В этой связи заряжание таких составов возможно только через устье скважины, причем скважины должны быть сухими, не обводненными, что ограничивает область применения прототипа.
Техническая задача, которая решается изобретением - необходимость создания эмульсионного ВВ, которое может, прокачиваясь насосами, заряжаться под столб воды.
Эта задача решена в эмульсионном взрывчатом веществе, содержащем гранулированную аммиачную селитру и эмульсию на основе водного раствора аммиачной селитры и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами, в соответствии с предложением, оно содержит эмульсию с отрицательным кислородным балансом, содержащую в качестве нефтепродуктов дизельное топливо или минеральное масло, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| аммиачная селитра | 74,56-41,282 |
| вода | 18,64-10,321 |
| дизельное топливо или минеральное | |
| масло, или их смесь | 15,10-46,697 |
| эмульгатор не более | 1,7 |
при этом взрывчатое вещество имеет нулевой кислородный баланс и получено смешиванием 10-90 мас.% гранулированной аммиачной селитры и 90-10 мас.% эмульсии.
Состав приведен в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| № | Компонент | Содержание в ЭВВ |
| 1 | Эмульсия | 90-10 |
| Содержание в эмульсии | ||
| 1.1. | Аммиачная селитра | 74,56-41,282 |
| 1.2. | Вода | 18,64-10,321 |
| 1.3. | Дизельное топливо, или минеральное масло, или их смесь | 15,10-46,697 |
| 1.4. | Эмульгатор | не более 1,7 |
| 2 | Гранулированная аммиачная селитра | 10-90 |
Использование эмульсий с повышенным (в сравнении с нормой, обеспечивающей стехиометрическое соотношение топлива и окислителя в эмульсии) содержанием топливного компонента обеспечивает возможность применения двухкомпонентной смеси (эмульсии и гранулированной аммиачной селитры) в стехиометрическом соотношении (топливо-окислитель) в широком диапазоне соотношений эмульсии (10-90 мас.%) и гранулированной аммиачной селитры (90-10 мас.%).
За счет повышенного содержания топлива в эмульсии толщина пленки разделяющая капли раствора селитры увеличивается, эмульсия получается более стабильной. Это - одно из главных достоинств эмульсии с увеличенным содержанием топлива.
Другое достоинство - безопасность. Эмульсия с отрицательным (при избытке топлива) кислородным балансом менее чувствительна к внешним воздействиям.
При изготовлении смесей 50/50 и 30/70, топливо, необходимое для обеспечения нулевого кислородного баланса, добавляется непосредственно в эмульсию при ее изготовлении, т.е. делается эмульсия с завышенным содержанием топлива. В этом случае для изготовления смеси 50/50 потребуется эмульсия состава, приведенного в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Компонент | Фаза, содержащая компонент | Содержание компонента в фазе, мас.% | Содержание фазы в эмульсии, мас.% | Содержание компонента в эмульсии, мас.% |
| 1. Аммиачная селитра | Горячий раствор окислителя - ГРО | 80,0 | 88,22 | 70,576 |
| 2. Вода | 20,0 | 17,644 | ||
| 4. Дизельное топливо, или минеральное масло, или их смесь | Топливный раствор - ТР | 89,88 | 16,8 | 15,10 |
| 5. Эмульгаторы | 10,12 | 1,7 |
А для изготовления смеси 30/70 потребуется эмульсия состава, приведенного в таблице 3 (с еще более увеличенным содержанием топлива).
| Таблица 3 | ||||
| Компонент | Фаза, содержащая компонент | Содержание компонента в фазе, мас.% | Содержание фазы в эмульсии, мас.% | Содержание компонента в эмульсии, мас.% |
| 1.Аммиачная селитра | Горячий раствор окислителя - ГРО | 80,0 | 51,603 | 41,282 |
| 2. Вода | 20,0 | 10,321 | ||
| 4. Дизельное топливо, или минеральное масло, или их смесь | Топливный раствор - ТР | 96,487 | 48,397 | 46,697 |
| 5. Эмульгаторы | 3,513 | 1,7 |
Здесь, к дополнительно достигаемым эффектам следует отнести следующие:
- эмульсия с повышенным содержанием топлива легче «завязывается», т.е. ее проще изготовить при прочих равных технологических режимах: скорость прокачивания эмульгируемой смеси, создаваемое противодавление, число оборотов аппарата-эмульсификатора и проч.;
- эмульсия с повышенным содержанием топлива более стабильна во времени за счет большей толщины пленки топлива, разделяющей капли раствора окислителя;
- эмульсия с повышенным содержанием топлива более безопасна при изготовлении, транспортировании и хранении, т.к. топливо и окислитель находятся не в стехиометрическом соотношении, а стехиометрическому соотношению присущи высокая чувствительность к внешним воздействиям и, как следствие, большая вероятность аварийного взрыва;
- эмульсия с повышенным содержанием топлива менее вязкая, что позволит применять для изготовления эмуланов неспецифичные смесительно-зарядные машины, ранее применяемые только для изготовления и заряжания смесей «аммиачная селитра -дизельное топливо» (вместо дизельного топлива использовать «жидкую» эмульсию);
- гранулы аммиачной селитры, особенно «пористой», за счет капиллярных и диффузионных эффектов способны втянуть в себя излишки топлива из эмульсии, вследствие чего через некоторое время после изготовления (как правило, для достижения эффекта требуется не менее суток выдержки заряда в скважине после его изготовления), смесь приобретает однородность состава, т.е. нефтепродукт оказывается равномерно распределен и в эмульсии, и в гранулах аммиачной селитры. Эмульсия приходит в состояние, близкое к стехиометрии, чувствительность (к внешнему инициирующему импульсу) всей смеси полученного таким образом взрывчатого вещества увеличивается, улучшаются взрывчатые характеристики (скорость детонации и детонационное давление).
Эмульсионное взрывчатое вещество, содержащее гранулированную аммиачную селитру и эмульсию на основе водного раствора аммиачной селитры и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами, отличающееся тем, что оно содержит эмульсию с отрицательным кислородным балансом, содержащую в качестве нефтепродуктов дизельное топливо или минеральное масло, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| аммиачная селитра | 74,56-41,282 |
| вода | 18,64-10,321 |
| дизельное топливо или | |
| минеральное масло, или их смесь | 15,10-46,697 |
| эмульгатор | не более 1,7, |
при этом взрывчатое вещество имеет нулевой кислородный баланс и получено смешиванием 10-90 мас.% гранулированной аммиачной селитры и 90-10 мас.% эмульсии.
