Состав простейшего вв и способ его реализующий

Изобретение относится к взрывным работам, а именно простейшим взрывчатым веществам (ВВ). Состав включает окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы. Соотношение жидкой и твердой фаз горючего определяется на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ. В качестве порошкового материала содержит измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы, в качестве жидкой фазы горючего используют нефтепродукты, а в качестве твердой фазы - угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6. Получают состав путем смешения компонентов. Состав предназначен для производства на стационарных пунктах изготовления гранулированных промышленных ВВ и в смесительно-зарядных машинах. Изобретение направлено на обеспечение полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ и повышение физической стабильности и детонационной способности ВВ. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для повышения эффективности взрывания горных пород в физико-технической и физико-химической геотехнологии. Состав предназначен для производства на стационарных пунктах изготовления гранулированных промышленных ВВ и в смесительно-зарядных машинах.

Известен взрывчатый состав (смесевое ракетное твердое топливо), состоящий из окислителя (перхлората аммония), связующего-горючего (полиуретанов или углеводородных каучуков), теплопроводных добавок (алюминий) [Введение в технологию энергонасыщенных материалов. 2-е изд. (Д.И. Дементьева, И.С. Кононов) - 2009 год].

Недостатком данных составов является высокая токсичность продуктов взрыва, оказывающая вредное воздействие на окружающую среду.

Известен состав взрывчатого вещества, включающий гранулированную аммиачную селитру, дизельное топливо, угольный порошок, в качестве угольного порошка он содержит бурый уголь и дополнительно сульфат аммония [Патент РФ №2005705 М.Кл. С06В 31/28 от 27.12.1991 г. (прототип)].

Недостатками данного состава является сложность и трудоемкость процесса его изготовления, т.к. требуется проведение многочисленных технологических операций, например, таких как пропитывание дизельным топливом гранулированной аммиачной селитры, опудривание порошком угля, сульфата аммония, и т.п. при этом при использовании в его составе гладкой гранулированной селитры технологические операции пропитывания и опудривания служащие повышению физической стабильности состава не возможны. Содержащаяся в сульфате аммония сера при взрыве образует окислы, способные к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Кроме того, известный состав не имеет перспективы использования при изготовлении смесительно-зарядными машинами.

Технической задачей изобретения является обеспечение полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ, повышение физической стабильности и детонационной способности простейшего ВВ.

Указанная цель достигается за счет количественного соотношения между жидкой и твердой фазами горючего на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, а стабильность простейших ВВ - свойствами используемых компонентов: гранулированной аммиачной селитры (удельной поверхностью, формой и размером гранул, наличием и размером пор и каверн в гранулах, шероховатостью поверхности), жидкого горючего (вязкостными характеристики нефтепродуктов), твердого горючего (физико-химическими и адгезионными свойствами порошков, дисперсностью состава, формой и размерами частиц). Кроме того, на детонационную способность смесевых систем оказывает влияние химический состав, физико-технические, термические свойства, структура и строение гранул АС.

Количество удерживаемого жидкого горючего возрастает с увеличением удельной поверхности гранул АС. Строение и структура гранул являются существенным характеристиками, определяющими возможность изготовления физически стабильных смесевых простейших ВВ.

Кроме того, используемую для повышения адгезионной способности твердой фазы горючего предварительно измельченную аммиачную селитру заменяют на нитраты металлов щелочной группы.

Изготовление простейшего ВВ и способ реализуется следующим образом.

В состав простейшего ВВ, включают окислитель в виде порошкообразных материалов например: предварительно измельченной аммиачной селитры, а также гранулированной аммиачной селитры и горючее в виде жидкой и твердой фазы, при этом для обеспечения полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ количественное соотношение между жидкой и твердой фазами горючего определяют на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, при этом физическую стабильность ВВ усиливают за счет повышенной адгезионной способности твердой фазы горючего, обеспечиваемой при использовании порошков фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6, а также порошкообразных материалов, обладающих химическим сродством с окислителем, при отношении 0,015-0,030 от массы гранулированной ГАС в составе ВВ.

Количество горючего, состоящего из жидкой и твердой фазы, рассчитывают с обеспечением нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, а усиление адгезионной способности гранулированной аммиачной селитры к топливу обеспечивают за счет порошков твердого горючего, имеющих фракционный состав -0,5+0,063 мм, коэффициент анизодиаметричности формы частиц 1-6 и предварительно измельченной аммиачной селитрой, количество которой составляет 0,015-0,030 от массы гранулированной аммиачной селитры (ГАС).

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру - 1, затем подают твердое горючее, представленное либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и производят их смешение, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра и в полученную смесь заливают жидкое горючее ЖГ (дизельное топливо, соляровое масло и т.п.).

На стабильность простейших ВВ оказывают влияние физико-химические свойства используемых компонентов: аммиачной селитры (удельная поверхность, форма и размеры гранул, наличие и размер пор и каверн в гранулах, шероховатость поверхности), жидких нефтепродуктов (вязкостные характеристики нефтепродуктов), твердого горючего (физико-химические и адгезионные свойства порошков, дисперсность состава, форма и размеры частиц). На детонационную способность смесевых систем оказывает влияние химический состав, физико-технические, термические свойства, структура и строение гранул ГАС.

Количество удерживаемого дизельного топлива возрастает с увеличением удельной поверхности гранул ГАС. Строение и структура гранул являются существенным характеристиками, определяющими возможность изготовления физически стабильных смесевых простейших ВВ. Исследование твердой фазы горючего - дисперсного состава резиновой крошки ТУ 2511-001-33068450-2014, коксовой мелочи (АО «Разрез Березовский»), угля (Тугнуйский разрез), проведенное с использованием вибросит FRITSCH SPARTAN, показало следующие параметры распределения по фракциям (см. таблицу).

Исследованиями формы частиц твердого топлива показано, что частицы резиновой крошки фракции -0,063 мм имеют форму прямоугольника с размерами от 30-40×70-100 мкм, квадрата с размерами от 60×60 до 80×80 мкм, трапеции с размерами от 50×60 до 70×80 мкм. Встречаются отдельные частицы округлой формы с диаметром 50-70 мкм. Частицы неправильной формы размером от 30×50 до 60×100 мкм. Коэффициент анизодиаметричности формы (dmax/dmin) частиц резиновой крошки фракции -0, 063 мм составляет 1-2,5.

Частицы мелочи коксовой, например, фракции -0,063 мм приближаются к форме прямоугольника с размерами от 7,8×15,68 до 29,68×60,42 мкм, трапеции с размерами от 10,53×14,28 до 31,47×49,14 мкм, ромба с размерами от 13,08×16,76 до 33,88×49,31 мкм. Коэффициент анизодиаметричности формы частиц коксовой мелочи фракции -0,063 мм составляет 1,4-3,5.

Частицы угольной пыли фракции -0,063 характеризуются следующими геометрическими параметрами частиц: квадрата с размерами от 4,7×4,7 до 10,0×10,0 мм; прямоугольника с размерами от 3,1×6,3 до 8,4×29,4 мм; трапеции с размерами от 2,0×3,67 до 10,4×20,9 мм; равнобедренного треугольника с размерами от 1,8×3,3 до 13,5×19,7 мм. Коэффициент анизодиаметричности формы частиц угольной пыли крошки фракции -0,063 мм составляет от 1-6.

На распределение порошков твердого топлива влияют свойства поверхности гранул ГАС (в том числе макропористость гранул), форма и шероховатость поверхности порошкового материала. Распределение частиц твердого горючего (коксовой мелочи и угольного порошка) по поверхности гранул АС показывают, что при изменении концентрации порошков от 1,5 до 2,5% на поверхности гранул ГАС 0,5-0,66% удерживается коксовой мелочи, 0,62-0,98% угольного порошка, что свидетельствует об их разной адгезионной способности.

Исследования порошковых материалов (коксовой мелочи и угольного порошка) выявили влияние формы материала на способность к адгезии гранул ГАС. Наилучшей адгезией обладают частицы с коэффициентом анизодиаметричности формы равным 1-6.

Для определения количественных соотношений между жидкой и твердой фазами горючего в простейшем ВВ, состоящим из аммиачной селитры, жидкого горючего (ЖГ) и порошка кокса или угля, используют следующее допущение: имеется 100 (г) NH4NO3, х (г) ЖГ и у (г) кокса или угля. Кислородный баланс - КБ (NH4NO3)=0.2; КБ (ЖГ)=-3,47; КБ (кокса или угля)=-2,667. При соотношении кислородного баланса КБ кокса или угля и КБ жидкого горючего, равном 2,667/3,47, паритетным соотношением (паритетным вкладом, паритетным допущением и т.п.) является 40%/60%. Осуществляют определение соотношений между окислителем и горючим и составляют уравнение:

100⋅0,2+(-3,47)⋅0,4х+(-2,667)⋅0,6у=0

у=1,5х

Проводят преобразования

100⋅0,2+(-3,47)⋅0,4х+(-2,667)⋅0,6 1,5х=0.

Решением системы является

х=5,27 г,

у=7,9 г

и получают массовое соотношение компонентов:

m(NH4NO3)=100 (г)

m(ДТ)=5,27 (г)

m(кокса или угля)=7,9 (г)

Баланс по массе составляет 100+5,27+7,9=113,17 г. В процентах соотношения компонентов простейшего ВВ составят: содержание АС - 88,36%; жидкого горючего - 4,66%, кокса или угля - 6,98%. Технологическое соотношение между жидкой и твердой фазами горючего составляет с учетом округления 4,5% и 7% соответственно.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру ГАС, затем подают твердое горючее, представленное резиновой крошкой и производят их перемешивание, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра и в полученную смесь заливают жидкое горючее ЖГ.

Для определения количественных соотношений между жидкой и твердой фазами горючего в простейшем ВВ, состоящим из аммиачной селитры, жидкого горючего (ЖГ) и резиновой крошкой (РК) используют следующее допущение. Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее (ТГ), представленное резиновой крошкой и производят их перемешивание, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра, в полученную смесь заливают жидкое горючее (ЖГ) и рассчитывают трехкомпонентную взрывчатую смесь, состоящую из гранулированной аммиачной селитры, жидкого горючего (ЖГ) и твердого горючего (резиновой крошки) с нулевым кислородным балансом. Например: имеют 100 (г) NH4NO3, х (г) ЖГ и у (г) резиновой крошки. КБ (NH4NO3)=0.2; КБ (ЖГ)=-3,47; КБ (резиновой крошки)=-3,259.

При соотношении КБ горючего (ДТ и резиновой крошки), равном 3,47/3,259, паритетным соотношением ЖГ и порошка мономера каучука бутадиенового является порядок 50%/50%. Осуществляют определение соотношений между окислителем и горючим, для этого составим уравнение:

100⋅0,2+(-3,47)⋅0,5х+(-3,259)⋅0,5у=0

х=у

Решением системы является

тогда получим массовое соотношение компонентов:

m(NH4NO3)=100 (г)

m(ДТ)=2,438 (г)

m(резиновой крошки)=2,438 (г)

Баланс по массе составляет 100+2,348+2,348=104,696 г. В процентах соотношения компонентов простейшего ВВ составят: содержание АС - 95,5%; ЖГ - 2,25%, резиновой крошки - 2,25%. Технологическое соотношение между жидкой (ЖГ) и твердой (резиновой крошкой) фазами горючего составляет с учетом округления 2,25% и 2,25% соответственно.

Варианты:

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой, после этого производят смешение с гранулированной селитрой, а затем подают предварительно измельченную аммиачную селитру.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, а затем подают предварительно измельченную аммиачную селитра, после этого отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и полученную смесь подают в смеситель.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель подают предварительно измельченную аммиачную селитру, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и подают в смеситель.

Для изготовления простейшего ВВ в смеситель подают предварительно измельченную аммиачную селитра, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и подают в смеситель затем засыпают гранулированную аммиачную селитру.

Для изготовления простейшего ВВ отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, представленным либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и полученную смесь подают в смеситель, затем в смеситель подают предварительно измельченную аммиачную селитра, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру.

Кроме того, использование для повышения адгезионной способности твердой фазы горючего предварительно измельченную аммиачную селитру заменяют на нитраты металлов щелочной группы т.е. заменяют на другие виды селитры: калиевую, натриевую.

1. Состав простейшего взрывчатого вещества (ВВ), включающий окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы, отличающийся тем, что количественное соотношение между жидкой и твердой фазами горючего определяется на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, в качестве жидкой фазы горючего содержит нефтепродукты, в качестве твердой фазы содержит угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку, при этом используют порошки твердой фазы горючего фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6, в качестве порошкообразных материалов содержит предварительно измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы, в количестве 0,015-0,030 от массы гранулированной аммиачной селитры в составе ВВ.

2. Способ изготовления простейшего взрывчатого вещества, включающий смешивание окислителя в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкообразного материала с горючим в виде жидкой и твердой фазы, отличающийся тем, что количественное соотношение между жидкой и твердой фазами горючего определяют на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ, в качестве жидкой фазы горючего используют нефтепродукты, в качестве твердой фазы используют угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку, при этом используют порошки твердой фазы горючего фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6, в качестве порошкообразных материалов содержит предварительно измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы в количестве 0,015-0,030 от массы гранулированной аммиачной селитры в составе ВВ.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее и производят их смешение, после чего подают порошковый материал и в полученную смесь заливают жидкое горючее.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее, представляющее собой резиновую крошку, и производят их смешение, после чего подают порошковый материал и в полученную смесь заливают жидкое горючее.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим, полученную смесь смешивают с гранулированной аммиачной селитрой, после чего подают порошковый материал.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, а затем подают порошковый материал, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и полученную смесь подают в смеситель.

7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель подают порошковый материал, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и полученную смесь подают в смеситель.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в смеситель подают порошковый материал, отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и подают в смеситель, затем засыпают гранулированную аммиачную селитру.

9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что отдельно смешивают жидкое горючее с твердым горючим и полученную смесь подают в смеситель, затем в смеситель подают порошковый материал, после чего засыпают гранулированную аммиачную селитру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к созданию недетонационноспособного твердотопливного состава, применяемого в системах интенсификации добычи нефти, в том числе в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов.
Настоящее изобретение относится к взрывчатым веществам на основе смеси нитрата аммония и топливного масла. Композиции содержат нитрат аммония (а), топливный компонент (b), функционализированный полимерный компонент (с) и растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество (d), при этом смесь компонентов (b), (с) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам и может быть использовано в горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых на земной поверхности, в шахтах, не опасных по газу и пыли, и при проведении других взрывных работ (котлованы, дамбы и др.).
Изобретение относится к составам твердых топлив на основе нитрата аммония и может быть использовано для очистки нефтяных скважин от асфальтено-смолисто-парафинистых отложений, проведения гидроразрыва пласта при добыче нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.

Изобретение относится к области оборудования для фильтрации высоковязких (до 200 Па·с) растворов каучуков в токсичном и пожароопасном органическом растворителе (легковоспламеняющейся жидкости) от сгустков геля и посторонних предметов.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке термопластичного твердотопливного состава, используемого для интенсификации и добычи нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.
Изобретение относится к области разработки газогенерирующих низкотемпературных твердых топлив. .
Изобретение относится к составам твердых топлив. .

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам и может применяться в обводненных скважинах для отбойки горных пород. .

Изобретение относится к разработке взрывчатых составов, используемых для ведения взрывных работ методом шпуровых и скважинных зарядов в горнорудной промышленности.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам. Предложены варианты заряда к легкогазовому оружию, включающие боргидрид бериллия, лития, алюминия, лития-алюминия или кремния, или тетраборан, или декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, пятиокисью азота или шестиокисью азота.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам. Предложены варианты заряда к легкогазовому оружию, включающие боргидрид бериллия, алюминия, лития, лития-алюминия или кремния, или тетраборан, или декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, пятиокисью азота или шестиокисью азота.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам, используемым в качестве заряда к легкогазовому оружию. Рассмотрены комбинации декаборана с шестью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к ракетным топливам. Рассмотрены ракетные топлива, включающие боргидрид бериллия, алюминия, лития, лития-алюминия или кремния, тетраборан или декаборан в комбинациях с семью разными окислителями: азотной кислотой, пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к водородовыделяющим взрывчатым веществам. Согласно изобретению взрывчатое вещество содержит декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к ракетному топливу. Решение основано на том, что бор или бериллий экзотермически реагирует с азотом и увеличивает энергетику реакции.

Изобретение относится к ракетным топливам. Изобретения основано на том, что кислород реагирует только с металлом боргидрида (согласно ряду напряжений), а бор экзотермически реагирует с азотом и увеличивает энергетику реакции.

Изобретение относится к ракетным топливам. Предложены варианты ракетных топлив на основе декаборана в комбинациях с семью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота и азотной кислотой.

Изобретение относится к ракетным топливам. Предложены варианты ракетного топлива, включающие боргидрид и гидрид бериллия, лития, алюминия, лития-алюминия или кремния или тетраборан и азотсодержащий окислитель: нитрат аммония, динитрамид аммония, нитрат бора, нитрат бериллия, пятиокись азота, шестиокись азота, азотную кислоту.

Изобретение относится к заряду для легкогазового оружия. Заряд представляет собой смесь азотосодержащих веществ: динитрамид аммония, нитрат аммония, нитрат бора или бериллия, пятиокись азота или шестиокись азота и тетраборана или боргидрида и гидрида металлов - бериллия, лития, алюминия, лития-алюминия или кремния.

Изобретение относится к взрывным работам, а именно простейшим взрывчатым веществам. Состав включает окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы. Соотношение жидкой и твердой фаз горючего определяется на основе паритетного вклада в общий кислородный баланс горючего при обеспечении нулевого кислородного баланса простейшего ВВ. В качестве порошкового материала содержит измельченную аммиачную селитру или нитраты металлов щелочной группы, в качестве жидкой фазы горючего используют нефтепродукты, а в качестве твердой фазы - угольный порошок, коксовую мелочь или резиновую крошку фракционного состава -0,5+0,063 мм с коэффициентом анизодиаметричности формы частиц 1-6. Получают состав путем смешения компонентов. Состав предназначен для производства на стационарных пунктах изготовления гранулированных промышленных ВВ и в смесительно-зарядных машинах. Изобретение направлено на обеспечение полноты выделения энергии при взрывчатом превращении простейшего ВВ и повышение физической стабильности и детонационной способности ВВ. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх