BR112020016943B1 - Métodos de liberação de uma emulsão inibida a um furo para explosão e de explosão em solo reativo, solo com alta temperatura, ou em ambos, e sistema de liberação de explosivos - Google Patents
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Abstract
MÉTODOS DE LIBERAÇÃO DE UMA EMULSÃO INIBIDA A UM FUROPARA EXPLOSÃO E DE EXPLOSÃO EM SOLO REATIVO, SOLO COM ALTATEMPERATURA, OU EM AMBOS, E SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE EXPLOSIVOS. A presente invenção revela métodos de liberação de emulsões inibidas. Osmétodos podem incluir a mistura de uma emulsão com uma solução inibidoraseparada para formar a emulsão inibida. São fornecidas soluções inibidoras queincluem água, um inibidor e um ponto de cristalização modificado. São tambémfornecidos sistemas para a liberação de emulsões inibidas.
Description
[001] Este pedido reivindica a prioridade ao pedido provisório de patente US n° 62/632.818 depositado em 20 de fevereiro de 2018, intitulado "INHIBITED EMULSIONS FOR USE IN BLASTING IN REACTIVE GROUND OR UNDER HIGH TEMPERATURE CONDITIONS" e ao pedido provisório US n° 62/773.766 depositado em 30 de novembro de 2018, intitulado "INHIBITED EMULSIONS FOR USE IN BLASTING IN REACTIVE GROUND OR UNDER HIGH TEMPERATURE CONDITIONS," ambos estando aqui incorporado a título de referência em suas totalidades.
[002] A presente revelação se refere genericamente a explosivos. Mais especificamente, a presente revelação se refere a métodos para a liberação de emulsões inibidas e sistemas relacionados a isso. Em algumas modalidades, os métodos se referem a métodos de uso de uma emulsão inibida para explosão em solo reativo e/ou sob condições de altas temperaturas.
[003] As modalidades reveladas na presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações anexas, analisadas em conjunto com os desenhos que as acompanham. Os desenhos descrevem principalmente modalidades generalizadas, cujas modalidades serão descritas com especificidade e detalhes adicionais em conexão aos desenhos, nos quais:
[004] A Figura 1 é um diagrama de fluxo de processo de uma modalidade de um sistema para a liberação de explosivos.
[005] A Figura 2 é um fluxograma de uma modalidade de um método para a liberação de uma emulsão inibida para um furo para explosão (blasthole).
[006] A Figura 3 é um fluxograma de uma modalidade de explosão em solo reativo.
[007] Composições explosivas para uso em solos reativos e/ou sob condições de altas temperaturas são reveladas na presente invenção, juntamente com métodos relacionados. Explosivos são comumente utilizados em indústrias de mineração, exploração de pedreiras e escavações para realizar a ruptura de pedras e minério. Geralmente, um furo, chamado de "furo para explosão", é criado em uma superfície, como no solo. Uma composição explosiva pode, então, ser colocada no furo para explosão. Subsequentemente, a composição explosiva pode ser detonada.
[008] Em algumas modalidades, a composição explosiva é uma emulsão ou explosivo blenda que inclui a emulsão. Em algumas modalidades, a emulsão inclui óleo combustível como a fase contínua e um oxidante como a fase descontínua. Por exemplo, em algumas modalidades, a emulsão inclui gotículas de uma solução oxidante aquosa que são dispersas em uma fase contínua de óleo combustível (isto é, uma emulsão de água em óleo).
[009] O termo "emulsão", como usado aqui, abrange tanto uma matriz de emulsão dessensibilizada como uma emulsão que foi sensibilizada em uma emulsão explosiva. Por exemplo, a matriz de emulsão dessensibilizada pode ser transportável como um oxidante de classe 5.1 de acordo com a definição da ONU. Os explosivos em emulsão incluem uma quantidade suficiente de agente sensibilizante para tornar a emulsão detonável com detonadores padrão. A emulsão pode ser sensibilizada no local da explosão ou mesmo no furo para explosão. Em algumas modalidades, o agente sensibilizante é um agente gaseificante químico. Em algumas modalidades, o agente sensibilizante inclui microesferas ocas ou outros agentes de arrasto de gás sólidos. Em algumas modalidades, o agente sensibilizante é bolhas de gás que foram introduzidas mecanicamente na emulsão. A introdução de bolhas de gás na emulsão pode diminuir a densidade da emulsão que é aplicada ao furo para explosão.
[010] Um potencial perigo associado a composições explosivas, como explosivos em emulsão, é a detonação prematura. Em geral, um material explosivo é deixado em um furo para explosão durante um período de tempo (isto é, o tempo de descanso") até que ele seja disparado. Colocado de outra forma, o tempo de descanso de um material explosivo é o tempo entre o carregamento do material no furo para explosão e a detonação intencional do material explosivo. A detonação prematura (isto é, a detonação durante o tempo de descanso pretendido) cria riscos significativos.
[011] Uma potencial causa de detonação prematura é a colocação da composição explosiva no solo reativo. "Solo reativo" é o solo que sofre uma reação exotérmica espontânea quando entra em contato com nitratos, como nitrato de amônio. Muitas vezes a reação envolve a oxidação química de sulfetos (por exemplo, sulfeto de ferro ou sulfeto de cobre) por nitratos e a libertação de calor. Em outras palavras, quando uma composição explosiva é colocada em um solo reativo, os sulfetos dentro do solo reativo podem reagir com nitratos na composição explosiva. A reação de nitratos com um solo que contém sulfeto pode resultar em um processo autocatalisado que pode, depois de algum tempo de indução, levar à decomposição exotérmica descontrolada. Em alguns casos, o resultante aumento na temperatura (isto é, a exoterma resultante) pode levar a uma detonação prematura. Um exemplo de solo reativo é o solo que inclui pirita.
[012] Uma segunda causa potencial de detonação prematura é uma temperatura elevada do solo. Uma temperatura elevada do solo pode reduzir (ou fornecer) a energia de ativação necessária para desencadear a detonação de um explosivo. Para uso na presente invenção, o termo "alta temperatura do solo" se refere a um solo com uma temperatura de 55 °C ou mais.
[013] Adicionalmente, o solo a ser explodido pode ser tanto um solo com alta temperatura como um solo reativo.
[014] Várias estratégias podem ser empregadas para evitar uma exoterma e uma detonação prematura. Por exemplo, conforme discutido em detalhes adicionais abaixo, a composição explosiva pode incluir um aditivo que funciona como um inibidor, como ureia, aminas, soluções básicas (por exemplo, carbonato de sódio aquoso), nitrato de sódio, hidrotalcita e óxido de zinco.
[015] O inibidor pode reduzir a degradação térmica do explosivo em emulsão quando o mesmo está em contato com o solo reativo e/ou o solo com uma temperatura elevada. Por exemplo, quando o explosivo em emulsão está em contato comum solo que contém sulfeto, o inibidor pode reduzir a taxa de reação entre os sais de nitrato da fase oxidante descontínua e os sulfetos no solo reativo. Deve-se compreender que as emulsões inibidas aqui reveladas podem não evitar completamente uma exoterma e a detonação prematura resultante; no entanto, as emulsões inibidas aqui reveladas podem atrasar ou minimizar as exotermas e, assim, aumentar tanto a segurança dos explosivos como um tempo de descanso seguro para os explosivos.
[016] Métodos de uso das composições explosivas aqui descritas também são revelados. Por exemplo, um explosivo em emulsão aqui descrito pode ser usado para explodir em solo reativo e/ou solo com uma temperatura elevada. Por exemplo, um método de explosão em solo reativo inclui a etapa de colocação do explosivo em emulsão no solo reativo. Por exemplo, o explosivo em emulsão pode ser carregado em um furo para explosão perfurado no solo reativo.
[017] O solo reativo pode incluir quaisquer minerais que tipicamente reagem com um ou mais sais de nitrato para produzir uma reação exotérmica. Por exemplo, em algumas modalidades, o solo reativo inclui um ou mais sulfetos. Mais particularmente, alguns solos reativos incluem um sulfeto de ferro, como pirita de ferro. O solo pode ser identificado como solo reativo executando-se o teste de solo reativo isotérmico da organização Australian Explosives Industry and Safety Group Inc. (vide "Australian Explosives Industry and Safety Group Inc., Code of Practice: Elevated Temperature and Reaction Ground", março de 2017).
[018] Os métodos aqui apresentados incluem uma ou mais etapas ou ações para a execução do método descrito. As etapas e/ou ações do método podem ser intercambiadas entre si. Em outras palavras, a não ser que uma ordem específica de etapas ou ações seja exigida para a operação adequada da modalidade, a ordem e/ou o uso de etapas e/ou ações específicas podem ser modificadas. Além disso, sub-rotinas ou apenas uma porção de um método aqui descrito podem ser um método separado dentro do escopo da presente revelação. Ou seja, alguns métodos podem incluir apenas uma porção das etapas descritas em um método mais detalhado.
[019] A referência ao longo deste relatório descritivo a "uma modalidade" ou "a modalidade" significa que um recurso, uma estrutura ou uma característica específica descrita em relação àquela modalidade está incluída em ao menos uma modalidade. Dessa forma, expressões entre aspas, ou variações das mesmas, conforme mencionado em todo este relatório descritivo, não se referem necessariamente todas à mesma modalidade.
[020] As frases "operacionalmente conectado a", "conectado a" e "acoplado a" se referem a qualquer forma de interação entre duas ou mais entidades, incluindo interações mecânicas, elétricas, magnéticas, eletromagnéticas, fluídicas e térmicas. Da mesma forma, "conectado fluidamente a" se refere a qualquer forma de interação fluídica entre duas ou mais entidades. Duas entidades podem interagir uma com a outra apesar de não estarem em contato direto. Por exemplo, duas entidades podem interagir uma com a outra através de uma entidade intermediária.
[021] O termo "proximal" é utilizado neste documento para apontar algo "perto" ou "no" objeto revelado. Por exemplo, "proximal à saída do conduto de liberação" se refere a algo no conduto de liberação ou perto dele.
[022] Como as reivindicações a seguir refletem, os aspectos da invenção se situam em uma combinação de um número menor que todas as características de uma única modalidade anteriormente mencionada. Portanto, as reivindicações que seguem esta Descrição Detalhada estão aqui expressamente incorporadas nesta Descrição Detalhada, com cada reivindicação independente por si como uma modalidade separada. Esta revelação inclui todas as permutações das reivindicações independentes, por suas reivindicações dependentes.
[023] A menção nas reivindicações do termo "primeiro" em relação a um recurso ou elemento não implica necessariamente a existência de uma segunda ou outra característica ou elemento. Será evidente aos versados na técnica que as alterações podem ser feitas aos detalhes das modalidades acima descritas, sem que se desvie dos princípios subjacentes desta revelação.
[024] Os métodos fornecidos na presente invenção podem permitir ou possibilitar que um fabricante de explosivos produza uma única emulsão para uso tanto em aplicações em solos reativos como em solos não reativos. Se a emulsão for para uso em uma aplicação em um solo reativo, um usuário pode adicionar uma solução inibidora (isto é, uma solução que inclui água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização) à matriz de emulsão após a fabricação da matriz de emulsão. Por exemplo, o usuário pode adicionar a solução inibidora à emulsão durante a aplicação ao furo para explosão. Consequentemente, o tempo de descanso em solo reativo de um explosivo em emulsão preparado conforme aqui revelado pode ser mais longo que o tempo de descanso em solo reativo de um explosivo em emulsão sem um inibidor e um modificador de ponto de cristalização.
[025] Conforme declarado anteriormente, o furo para explosão pode ser disposto em solo reativo e a emulsão pode ser uma emulsão configurada ou usada para um solo não reativo. Um benefício dos métodos aqui fornecidos pode ser que a emulsão pode ser ajustada ao nível de reatividade do solo reativo a ser explodido, uma vez que geralmente há a tendência de existir uma ampla variedade de solos reativos. Por exemplo, o método pode incluir determinar as propriedades do solo ao longo do comprimento ou profundidade do furo para explosão. Em algumas modalidades, informações detalhadas sobre o furo para explosão, incluindo um perfil geológico, podem ser determinadas. Em certas modalidades, um perfil geológico pode ser gerado com base em um ou mais tipos de dados geológicos. Exemplos não limitadores de dados geológicos incluem mineralogia (elementar e/ou mineral) e temperatura. Os dados geológicos podem ser determinados direta ou indiretamente a partir de fontes como dados sísmicos (como os recebidos de um ou mais geofones ou outros sensores sísmicos), dados de perfuração, detritos de perfuração, amostras de testemunho, sensores (por exemplo, sensores de temperatura ou sensores químicos acoplados à broca), ou combinações dos mesmos. Por exemplo, os detritos de perfuração e/ou as amostras de testemunho podem ser analisados com o uso de fluorescência de raios X ou raios gama, microscopia eletrônica de varredura e outras técnicas de espectroscopia e/ou microscopia. Os dados geológicos podem incluir informações em uma base incremental, como em uma base por pés. O conhecimento do perfil geológico ou das propriedades do solo pode ser usado pelo versado na técnica para selecionar uma emulsão inibida adaptada de acordo com as características do solo que contém o furo para explosão para se obter um ótimo desempenho do explosivo.
[026] Sistemas para a entrega de explosivos e métodos relacionados a isso são aqui revelados. Será prontamente entendido que os componentes das modalidades, conforme geralmente descrito embaixo e ilustrado nas figuras neste documento podem ser dispostos e projetados em uma ampla variedade de configurações. Assim, a descrição mais detalhada a seguir de várias modalidades, conforme descrito embaixo e representado nas figuras, não se destina a limitar o escopo da revelação, mas é somente uma representação de várias modalidades. Embora os vários aspectos das modalidades estejam apresentados nos desenhos, os desenhos não estão necessariamente desenhados em escala, a menos que especificamente indicado.
[027] A Figura 1 ilustra um diagrama de fluxo de processo de uma modalidade de um sistema de liberação de explosivos 100. O sistema de liberação de explosivos 100 da Figura 1 inclui vários componentes e materiais, conforme detalhado abaixo. Adicionalmente, qualquer combinação dos componentes individuais pode incluir um conjunto ou subconjunto para uso em conexão com um sistema de liberação de explosivos.
[028] Nas modalidades da Figura 1, o sistema de liberação de explosivos 100 inclui o primeiro reservatório 10, configurado para armazenar um primeiro agente gaseificante 11, um segundo reservatório 20, configurado para armazenar o segundo agente gaseificante 21 e um terceiro reservatório 30, configurado para armazenar uma matriz de emulsão 31. O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente um homogeneizador 40, configurado para misturar a matriz de emulsão 31 e o primeiro agente gaseificante 11 em um produto homogenizado 41. Em algumas outras modalidades, o sistema de liberação de explosivos 100 pode não incluir o homogeneizador 40. Dito de outra forma, o sistema de liberação de explosivos 100 pode não ter um homogeneizador.
[029] Em algumas modalidades, o primeiro agente gaseificante 11 inclui um agente de controle de pH. O agente de controle de pH pode incluir um ácido. Exemplos de ácidos incluem, mas não se limitam a, ácidos orgânicos, como o ácido cítrico, ácido acético e ácido tartárico. Qualquer agente de controle de pH conhecido na técnica e compatível com o segundo agente gaseificante 21 e com um acelerador de gaseificação, caso haja algum, deve ser utilizado. O agente de controle de pH deve ser dissolvido em uma solução aquosa.
[030] Em algumas modalidades, o primeiro reservatório 10 é adicionalmente configurado para armazenar um acelerador de gaseificação misturado com o primeiro agente gaseificante 11. O homogenizador 40 pode ser configurado para misturar a matriz de emulsão 31 e a mistura do acelerador de gaseificação e do primeiro agente gaseificante 11 em um produto homogenizado 41. Exemplos de aceleradores de gaseificação incluem, mas não se limitam a, tioureia, ureia, tiocianato, iodeto, cianato, acetato, ácido sulfônico, seus sais e combinações deles. Qualquer acelerador de gaseificação conhecido na técnica e compatível com o primeiro agente gaseificante 11 e o segundo agente gaseificante 21 pode ser utilizado. O agente de controle de pH e o acelerador de gaseificação devem ser dissolvidos em uma solução aquosa.
[031] Em algumas modalidades, o segundo agente gaseificante 21 inclui um agente químico gaseificante configurado para reagir na matriz de emulsão 31 e com o acelerador químico, se houver um. Exemplos de agentes químicos gaseificantes incluem, mas não se limitam a, peróxidos, como o peróxido de hidrogênio, sais de nitrito inorgânico, como o nitrito de sódio, nitrosaminas, como a N,N'-dinitroso pentametileno tetramina, boroidretos de metais alcalinos, como o boroidreto de sódio e bases, como os carbonatos, incluindo o carbonato de sódio. Qualquer agente químico gaseificante conhecido na técnica e compatível com a matriz de emulsão 31, se houver uma, deve ser utilizado. O agente químico gaseificante deve ser dissolvido em uma solução aquosa.
[032] Em algumas modalidades, a matriz de emulsão 31 inclui uma fase de combustível contínua e uma fase de oxidação descontínua. Qualquer matriz de emulsão conhecida na técnica pode ser utilizada, como, a título de exemplo não limitador, TITAN® 1000 G (DYNO NOBEL®).
[033] Exemplos da fase de combustível incluem, mas não se limitam a, combustíveis líquidos como óleo combustível, óleo diesel, destilado, óleo de fornalha, querosene, gasolina e nafta; ceras como cera microcristalina, cera de parafina e "slack wax"; óleos, como óleos de parafina, benzeno, tolueno e óleo de xileno, materiais asfálticos, óleos poliméricos, como os polímeros de baixo peso molecular de olefinas, óleos de origem animal, como óleos de peixe, e outros minerais, hidrocarbonetos ou óleos graxos; e misturas dos mesmos. Qualquer fase de combustível conhecida na técnica e compatível com a fase de oxidação e com o emulsificador, se houver, pode ser utilizada.
[034] A matriz de emulsão pode fornecer, pelo menos, cerca de 95%, pelo menos. cerca de 96% ou, pelo menos, cerca de 97% do conteúdo de oxigênio do produto sensibilizado.
[035] Exemplos da fase de oxidação incluem, mas não se limitam a, sais liberadores de oxigênio. Exemplos de sais liberadores de oxigênio incluem, mas não se limitam a, nitratos de álcalis e metais alcalinos terrosos, cloratos de álcalis e metais alcalinos terrosos, percloratos de álcalis e metais alcalinos terrosos, nitrato de amônio, clorato de amônia, perclorato de amônia e misturas deles, como a mistura de nitrato de amônia e nitratos de sódio ou cálcio. Qualquer fase de oxidação conhecida na técnica e compatível com a fase de combustível e com o emulsificador, se houver, pode ser utilizada. A fase de oxidação deve ser dissolvida em uma solução aquosa, resultando em uma matriz de emulsão conhecida como emulsão de "água em óleo". A fase de oxidação não deve ser dissolvida em uma solução aquosa, resultando em uma matriz de emulsão conhecida como emulsão "fundida em óleo".
[036] Em algumas modalidades, a matriz de emulsão 31 inclui adicionalmente um emulsificante. Exemplos de emulsificadores incluem, mas não se limitam a, emulsificadores com base em produtos da reação de anidridos succínicos poli alquenidos e alquilaminas, incluindo os derivados anidridos succínicos poli isobutilenos (PiBSA) de alcanolaminas. Exemplos adicionais de emulsificadores incluem, mas não se limitam a, alcoxilatos de álcool, alcoxilatos de fenol, poli(oxialquileno)glicois, poli(oxialquileno) ésteres de ácidos graxos, alcoxilatos de amina, ésteres de ácidos graxos de sorbitol e glicerol, sais de ácidos graxos, ésteres de sorbitano, alcoxilatos de aminas graxas, poli(oxialquileno) ésteres de sorbitano, alcoxilatos de amina graxa, poli(oxialquileno) ésteres de glicol, aminas de ácidos graxos, alcoxilatos de amidas de ácido graxo, aminas graxas, aminas quaternárias, alquiloxazolinas, alqueniloxazolinas, imidazolinas, alquil sulfonatos, alquil sulfosuccinatos, alquil aril sulfonatos, alquil fosfatos, alquenil fosfatos, éster fosfatos, lecitina, copolímeros de poli(oxialquileno)glicol e ácido poli(12-hidroxiesteárico), 2- alquil e 2-alquenil-4,4'-bis(hidroxilmetil)oxazolina, sorbitano mono-oleato, sorbitano sesquioleato, 2-oleil-4,4'bis(hidroximetil)oxazolina e misturas deles. Qualquer emulsificador conhecido na técnica e compatível com a fase de combustível e com a fase de oxidação pode ser utilizado.
[037] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente uma primeira bomba 12, configurada para bombear o primeiro agente gaseificante 11. A entrada da primeira bomba 12 é conectada fluidamente com o primeiro reservatório 10. A saída da primeira bomba 12 é conectada fluidamente com o primeiro medidor de fluxo 14, configurado para medir uma corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11. O primeiro medidor de fluxo 14 é conectado fluidamente com o homogeneizador 40. A corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 deve ser introduzido em uma corrente 35 da matriz de emulsão 31, a montante do homogeneizador 40, incluindo antes ou depois de uma terceira bomba 32 ou antes ou depois de um terceiro medidor de fluxo 34. A corrente 15 deve ser introduzido ao longo da linha central da corrente 35. A Figura 1 ilustra o escoamento da corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 a partir do primeiro reservatório 10, através da primeira bomba 12 e do primeiro medidor de fluxo 14 para dentro do homogeneizador 40.
[038] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente uma segunda bomba 22, configurada para bombear um segundo agente gaseificante 21. A entrada da segunda bomba 22 é operacionalmente conectada com o segundo reservatório 20. A saída da segunda bomba 22 é conectada fluidamente com o segundo medidor de fluxo 24, configurado para medir o escoamento de uma corrente 25 do segundo agente gaseificante 21. O segundo medidor de fluxo 24 é conectado fluidamente com uma válvula 26. A válvula 26 é configurada para controlar a corrente 25 do segundo agente gaseificante 21. A válvula 26 é conectada fluidamente com um conduto de liberação (não mostrado) proximal à saída do conduto de liberação e proximal à entrada de um misturador 60. A válvula 26 pode incluir uma válvula de controle. Exemplos de válvulas de controle incluem, mas não se limitam a, válvulas de assento angular, válvulas globo, válvulas borboleta e válvulas diafragma. Qualquer válvula conhecida na técnica e compatível com o controle do fluxo do segundo agente gaseificante 21 pode ser utilizada. A Figura 1 ilustra o escoamento da corrente 25 do segundo agente gaseificante 21 a partir do segundo reservatório 20, através da segunda bomba 22, do segundo medidor de fluxo 24 e da válvula 26 para dentro da corrente 47.
[039] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente a terceira bomba 32, configurada para bombear a matriz de emulsão 31. A entrada da terceira bomba 32 é conectada fluidamente com o terceiro reservatório 30. A saída da terceira bomba 32 é conectada fluidamente com o terceiro medidor de fluxo 34, configurado para medir a corrente 35 da matriz de emulsão 31. O terceiro medidor de fluxo 34 é conectado fluidamente com o homogeneizador 40. A Figura 1 ilustra o escoamento da corrente 35 da matriz de emulsão 31 a partir do terceiro reservatório 30, através da terceira bomba 32 e do terceiro medidor de fluxo 34 para dentro do homogeneizador 40.
[040] Em algumas modalidades, o sistema de liberação de explosivos 100 é configurado para transportar o segundo agente gaseificante 21 em uma taxa de fluxo de massa menor que cerca de 5%, menor que cerca de 4%, menor que cerca de 2% ou menor que cerca de 1% de uma taxa de fluxo de massa da matriz de emulsão 31.
[041] O homogeneizador 40 pode ser configurado para homogeneizar a matriz de emulsão 31 quando estiver formando o produto homogeneizado 41. Como utilizado aqui, "homogeneizar" ou "homogeneização" se refere à redução do tamanho das gotículas de fase de oxidação na fase de combustível de uma matriz de emulsão, como a matriz de emulsão 31. Homogeneizar a matriz de emulsão 31 aumenta a viscosidade do produto homogeneizado 41 em comparação com a matriz de emulsão 31. O homogeneizador 40 pode ser também configurado para misturar a corrente 35 da matriz de emulsão 31 e a corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 em um produto homogeneizado 41. A corrente 45 do produto homogeneizado 41 sai através do homogeneizador 40. A pressão da corrente 35 e da corrente 15 podem alimentar a pressão para escoar a corrente 45.
[042] O homogeneizador 40 pode reduzir o tamanho das gotículas da fase de oxidação mediante a introdução de uma tensão de cisalhamento na matriz de emulsão 31 e no primeiro agente gaseificante 11. O homogeneizador 40 pode incluir uma válvula configurada para introduzir uma tensão de cisalhamento na matriz de emulsão 31 e no primeiro agente gaseificante 11. O homogeneizador 40 pode incluir adicionalmente elementos misturadores, como, mas não se limitando a, misturadores estáticos e/ou misturadores dinâmicos, como trados, para misturar a corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 com a corrente 35 da matriz de emulsão 31.
[043] Homogeneizar a matriz de emulsão 31 ao formar o produto homogeneizado 41 pode ser benéfico para o produto sensibilizado 61. Por exemplo, o tamanho reduzido das gotículas da fase de oxidação e a viscosidade elevada do produto sensibilizado 61, em comparação com um produto sensibilizado não homogeneizado, podem suavizar a coalescência das bolhas de gás geradas pela introdução do segundo agente gaseificante 21. De modo semelhante, os efeitos da cabeça de pressão estática na densidade das bolhas de gás no produto sensibilizado homogeneizado 61 são reduzidos, se comparados com um produto sensibilizado não homogeneizado. Portanto, a migração das bolhas de gás é menor no produto sensibilizado homogeneizado 61 em comparação com um produto sensibilizado não homogeneizado. Como resultado, a densidade equivalente do produto sensibilizado homogeneizado 61 a uma determinada profundidade no furo para explosão está mais próxima da densidade transportada do produto sensibilizado 61 naquela profundidade que da densidade equivalente de um produto sensibilizado não homogeneizado. A viscosidade elevada do produto sensibilizado homogeneizado 61 também tende a reduzir a migração do produto para rachaduras e espaços vazios no material circundante de um furo para explosão em comparação com um produto sensibilizado não homogeneizado.
[044] Em algumas modalidades, o homogeneizador 40 não homogeniza substancialmente a matriz de emulsão 31. Em algumas modalidades, o homogeneizador 40 inclui elementos configurados principalmente para misturar a corrente 35 e a corrente 15, mas não inclui elementos configurados principalmente para reduzir o tamanho das gotículas da fase de oxidação na matriz de emulsão 31. Em algumas modalidades, o produto sensibilizado 61 seria um produto sensibilizado não homogeneizado. "Configurado principalmente", como utilizado aqui, se refere à função principal que um elemento foi configurado para realizar. Por exemplo, quaisquer elementos misturadores do homogeneizador 40 podem ter algum efeito no tamanho das gotículas da fase de oxidação, mas a função principal desses elementos pode ser misturar a corrente 15 e a corrente 35.
[045] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente quatro reservatórios 50 configurados para armazenar um lubrificante 51 e/ou uma solução inibidora 53 (discutida em mais detalhes abaixo) e um injetor de lubrificante 52, configurados para lubrificar o transporte do produto homogeneizado 41 através do lado interno do conduto de liberação. O quarto reservatório 50 é conectado fluidamente com o injetor de lubrificante 52. O injetor de lubrificante 52 deve ser configurado para injetar um anel do lubrificante 51 e/ou da solução inibidora 53 que circunda a corrente 45 do produto homogeneizado 41 e lubrifica o fluxo do produto homogeneizado 41 dentro do conduto de liberação. O lubrificante 51 pode incluir água. A solução inibidora 53 pode incluir água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização. O homogeneizador 40 é conectado fluidamente com o injetor de lubrificante 52. O injetor de lubrificante 52 é operacionalmente conectado ao conduto de liberação. A corrente 45 do produto homogeneizado 41 insere o injetor de lubrificante 52. A corrente 55 do lubrificante 51 e/ou da solução inibidora 53 sai do quarto reservatório 50 e é introduzido pelo injetor de lubrificante 52 na corrente 45. A corrente 55 pode ser injetado como um anel que circunda de maneira substancialmente radial a corrente 45. A corrente 47 sai do injetor de lubrificante 52 e inclui a corrente 45, que é circundado de maneira substancialmente radial pela corrente 55. A corrente 55 do lubrificante 51 e/ou da solução inibidora 53 pode lubrificar o escoamento da corrente 45 através do conduto de liberação.
[046] Em algumas modalidades, o anel do lubrificante 51 e/ou da solução inibidora 53 que circunda a corrente 45 do produto homogeneizado 41 pode compreender de cerca de 1 por cento, em peso, (%, em peso) a cerca de 14%, em peso, do produto total (o lubrificante 51 e/ou a solução inibidora 53 mais o produto homogeneizado 41 e qualquer agente sensibilizante) no furo para explosão. Em algumas outras modalidades, o anel do lubrificante 51 e/ou da solução inibidora 53 que circunda a corrente 45 do produto homogeneizado 41 pode compreender de cerca de 2%, em peso, a cerca de 12%, em peso, de cerca de 6%, em peso, a cerca de 10%, em peso, ou cerca de 8%, em peso, do produto total no furo para explosão.
[047] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente um conduto de liberação. O conduto de liberação é operacionalmente conectado com o injetor de lubrificante. O conduto de liberação é configurado para transportar a corrente 47 até o misturador 60. O conduto de liberação é configurado para ser inserido em um furo para explosão.
[048] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente o misturador 60 localizado proximal à saída do conduto de liberação. O misturador 60 é configurado para misturar o produto homogeneizado 41 e o lubrificante 51 e/ou a solução inibidora 53 na corrente 47 com o segundo agente gaseificante 21 na corrente 25 para formar o produto sensibilizado 61 na corrente 65. O misturador pode incluir um misturador estático. Um exemplo de misturador estático inclui, mas não se limitam a, um misturador estático helicoidal. Qualquer misturador estático conhecido na técnica e compatível com a mistura do segundo agente 21, o produto homogeneizado 41 e o lubrificante 51 e/ou a solução inibidora 53 pode ser utilizado.
[049] Em algumas modalidades, a corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 não é introduzido na corrente 35 a montante a partir do homogeneizador 40. Ao invés disso, a corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 pode ser introduzido na corrente 45 do produto homogeneizado 41 depois do homogeneizador 40 ou na corrente 47 depois do injetor de lubrificante 52. A corrente 15 deve ser injetado ao longo da linha central da corrente 45 ou da corrente 47. Nessas modalidades, o primeiro agente gaseificante 11 da corrente 15 pode ser misturado com o produto homogeneizado 41 e o segundo agente gaseificante 25, com o misturador 60.
[050] O sistema de liberação de explosivos 100 inclui adicionalmente um sistema de controle 70 configurado para variar a vazão da corrente 25 em relação à vazão da corrente 47. O sistema de controle 70 pode ser configurado para variar a vazão da corrente 25 enquanto o produto sensibilizado 61 é continuamente formado e transportado até o furo para explosão. O sistema de controle 70 pode ser configurado para variar a vazão da corrente 25, enquanto também varia a vazão da corrente 15, da corrente 35 e da corrente 55 para alterar a vazão da corrente 47.
[051] O sistema de controle 70 pode ser configurado para variar automaticamente a vazão da corrente 25 enquanto o furo para explosão é preenchido com o produto sensibilizado 61, dependendo da densidade desejada do produto sensibilizado 61 a uma determinada profundidade do furo para explosão. O sistema de controle 70 pode ser configurado para determinar a densidade desejada do produto sensibilizado com base no perfil de energia explosiva desejado dentro do furo para explosão. O sistema de controle 70 pode ser configurado para ajustar a vazão da corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11 com base na temperatura da matriz de emulsão 31 e na velocidade de reação desejada do segundo agente gaseificante 21 no produto homogeneizado 41. A temperatura da matriz de emulsão 31 pode ser medida no terceiro reservatório 30. O sistema de controle 70 pode ser configurado para variar a vazão da corrente 25 para manter a densidade desejada do produto sensibilizado com base, pelo menos em parte, nas variações na vazão da corrente 35 para o homogeneizador 40.
[052] O sistema de controle 70 inclui um computador (não mostrado) que inclui um processador (não mostrado) operacionalmente conectado a um dispositivo de memória (não mostrado). O dispositivo de memória armazena a programação para realizar as funções desejadas do sistema de controle 70 e o processador implementa a programação. O sistema de controle 70 se comunica com a primeira bomba 12 através do sistema de comunicação 71. O sistema de controle 70 se comunica com a segunda bomba 22 através do sistema de comunicação 72. O sistema de controle 70 se comunica com a terceira bomba 32 através do sistema de comunicação 73. O sistema de controle 70 se comunica com o primeiro medidor de fluxo 14 através do sistema de comunicação 74. O sistema de controle 70 se comunica com o segundo medidor de fluxo 24 através do sistema de comunicação 75. O sistema de controle 70 se comunica com o terceiro medidor de fluxo 34 através do sistema de comunicação 76. O sistema de controle 70 se comunica com a válvula 26 através do sistema de comunicação 77. O sistema de controle 70 se comunica com o injetor de lubrificante 52 através do sistema de comunicação 78. Os sistemas de comunicação 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77 e 78 podem incluir um ou mais sistemas de comunicação com ou sem fio.
[053] Em algumas modalidades, o sistema de liberação de explosivos 100 é configurado para liberar uma blenda do produto sensibilizado 61 com oxidantes sólidos e combustíveis líquidos adicionais. Em algumas modalidades, o conduto de liberação pode não ser inserido no furo para explosão, mas, ao invés disso, o produto sensibilizado 61 pode ser misturado com oxidantes sólidos e combustível líquido adicional. A mistura resultante pode ser derramada em um furo para explosão, como a partir da descarga de uma calha de escoamento de um trado localizado sobre a boca do furo para explosão.
[054] Por exemplo, o sistema de liberação de explosivos 100 pode incluir um quinto reservatório configurado para armazenar o oxidante sólido. O sistema de liberação de explosivos 100 pode incluir adicionalmente um sexto reservatório, configurado para armazenar um combustível líquido adicional, separado do combustível líquido que é parte da matriz de emulsão 31. Uma tremonha pode ser operacionalmente conectada com o quinto reservatório para um elemento misturador, como um trado. O elemento misturador poder ser conectado fluidamente com o sexto reservatório. O elemento misturador pode também ser conectado fluidamente com a saída do conduto de liberação configurado para formar o produto sensibilizado 61. O elemento misturador pode ser configurado para misturar o produto sensibilizado 61 com o oxidante sólido do quinto reservatório e com o combustível líquido do sexto reservatório. Uma calha de escoamento pode ser conectada com a descarga do elemento misturador e configurada para transportar o produto sensibilizado misturado 61 para um furo para explosão. Por exemplo, o produto sensibilizado 61 pode ser misturado em um trado com o nitrato de amônia e com o óleo combustível n° 2 para formar uma blenda "ANFO pesada".
[055] O sistema de liberação de explosivos 100 pode incluir reservatórios adicionais para o armazenamento de sensibilizadores sólidos e/ou agentes de aumento de energia. Esses componentes adicionais podem ser misturados com um oxidante sólido do quinto reservatório ou podem ser misturados diretamente com o produto homogeneizado 41 ou com o produto sensibilizado 61. Em algumas modalidades, o oxidante sólido, o sensibilizador sólido e/ou o agente de aumento de energia podem ser misturados com o produto sensibilizado 61 sem a adição de qualquer combustível líquido do sexto reservatório.
[056] Exemplos de sensibilizadores sólidos incluem, mas não se limitam a, vidro ou microesferas de hidrocarboneto, agentes avolumadores celulósicos, agentes avolumadores de minerais expandidos e similares. Exemplos de agentes de aumento de energia incluem, mas não se limitam a, pós de metais, como o pó de alumínio. Exemplos de oxidantes sólidos incluem, mas não se limitam a, sais liberadores de oxigênio formados em esferas porosas, também conhecidos na técnica como "pepitas". Exemplos de sais liberadores de oxigênio são aqueles revelados acima em relação à fase de oxidação da matriz de emulsão 31. Pepitas de sais liberadores de oxigênio podem ser utilizados como o oxidante sólido. Qualquer sólido oxidante conhecido na técnica e compatível com o combustível líquido pode ser utilizado. Exemplos de combustíveis líquidos são aqueles revelados acima em relação à fase de combustível da matriz de emulsão 31. Qualquer combustível líquido conhecido na técnica e compatível com o oxidante pode ser utilizado.
[057] Deve-se compreender que o sistema de liberação de explosivos 100 pode incluir adicionalmente componentes compatíveis com a liberação de explosivos.
[058] Deve-se compreender que o sistema de liberação de explosivos 100 pode ser modificado para excluir componentes. Por exemplo, o sistema de liberação de explosivos 100 pode excluir o homogeneizador 40. Por exemplo, o sistema de liberação de explosivos 100 pode ser modificado para excluir componentes não necessários para o escoamento das correntes 15, 25 e 35. Por exemplo, um ou mais dentre a primeira bomba 12, a segunda bomba 22, a terceira bomba 32, o primeiro medidor de fluxo 14, o segundo medidor de fluxo 24 e o terceiro medidor de fluxo 34 podem não estar presentes. Por exemplo, ao invés da primeira bomba 12 estar presente, o sistema de liberação de explosivos 100 pode depender da cabeça de pressão do primeiro reservatório 10 para fornecer pressão suficiente para o escoamento da corrente 15 do primeiro agente gaseificante 11. Em outro exemplo, o sistema de controle 70 pode não estar presente, e, ao invés dele, controles manuais podem estar presentes para o controle do escoamento das correntes 15, 25, 35 e 45.
[059] Deve-se compreender adicionalmente que a Figura 1 é um diagrama de fluxo de processo e não determina a localização física de nenhum dos componentes. Por exemplo, a terceira bomba 32 pode estar situada internamente, dentro do terceiro reservatório 30.
[060] Outro aspecto da revelação está relacionado a métodos para a liberação de uma emulsão inibida em um furo para explosão. Em algumas modalidades, o método pode incluir fornecer uma emulsão que inclui uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua em uma unidade de processamento móvel. O método pode incluir o fornecimento de uma solução inibidora separada que inclui água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização na unidade de processamento móvel. O método pode incluir também misturar a emulsão com a solução inibidora na unidade de processamento móvel para formar uma emulsão inibida. Além disso, o método pode incluir transportar a emulsão inibida até um furo para explosão.
[061] Em certas modalidades, o método pode incluir o fornecimento de uma emulsão que compreende uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua e o fornecimento de uma solução inibidora separada que compreende água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização. O método pode incluir misturar a emulsão com a solução inibidora para formar uma emulsão inibida e transportar a emulsão inibida até um furo para explosão. Além disso, o método pode incluir determinar se o furo para explosão está disposto em um solo reativo, em um solo com uma alta temperatura, ou em ambos.
[062] Conforme discutido acima, a emulsão e a solução inibidora separada podem ser fornecidas em uma unidade de processamento móvel. A emulsão pode ser misturada com a solução inibidora na unidade de processamento móvel para formar a emulsão inibida. Além disso, a emulsão inibida pode ser transportada até um furo para explosão a partir da unidade de processamento móvel. O fornecimento da solução inibidora separada pode incluir a misturação da água, do inibidor e do modificador de ponto de cristalização na unidade de processamento móvel. O fornecimento da solução inibidora separada pode incluir a introdução da solução inibidora em um reservatório na unidade de processamento móvel.
[063] Em certas modalidades, a emulsão e a solução inibidora separada podem ser fornecidas em uma usina ou fábrica. A emulsão pode ser misturada com a solução inibidora na fábrica para formar a emulsão inibida. A emulsão inibida pode, então, ser fornecida em uma unidade de processamento móvel. Além disso, a emulsão inibida pode ser então transportada até um furo para explosão a partir da unidade de processamento móvel.
[064] Exemplos de inibidores incluem, mas não se limitam a, ureia, aminas, soluções básicas (por exemplo, carbonato de sódio aquoso), nitrato de sódio, hidrotalcita e óxido de zinco. Qualquer inibidor conhecido na técnica e compatível com a emulsão pode ser utilizado. Em algumas modalidades, a porcentagem em peso do inibidor na emulsão inibida pode ser de cerca de 1%, em peso, a cerca de 10%, em peso, cerca de 1,5%, em peso, a cerca de 7,5%, em peso, cerca de 2%, em peso, a cerca de 5%, em peso, ou cerca de 3%, em peso.
[065] Um "modificador de ponto de cristalização", como usado aqui, se refere a um agente que, quando em uma mistura ou solução, é configurado para reduzir o ponto de cristalização da mistura ou da solução. Por exemplo, uma mistura pode ter um ponto de cristalização de 18 °C; no entanto, quando um modificador de ponto de cristalização é adicionado à mistura, o ponto de cristalização da mistura pode diminuir para 3 °C. Em algumas modalidades, a mistura ou solução podem incluir um inibidor (por exemplo, ureia), e o modificador de ponto de cristalização pode reduzir o ponto de cristalização do inibidor na mistura ou solução para que a mistura ou solução não obstruam ou inibam o escoamento de um ou mais das correntes (por exemplo, em um conduto na unidade de processamento móvel). Exemplos de modificadores de ponto de cristalização incluem, mas não se limitam a, nitrato de cálcio, nitrato de sódio e cloreto de cálcio. Qualquer modificador de ponto de cristalização conhecido na técnica e compatível com a emulsão pode ser utilizado. Em certas modalidades, a porcentagem em peso do modificador de ponto de cristalização na emulsão inibida pode ser de cerca de 0,1%, em peso, a cerca de 8%, em peso, cerca de 0,5%, em peso, a cerca de 6%, em peso, cerca de 1%, em peso, a cerca de 5%, em peso, ou cerca de 2%, em peso, a cerca de 4%, em peso.
[066] A solução inibidora pode incluir também etilenoglicol. Em várias modalidades, a porcentagem em peso do etilenoglicol na emulsão inibida pode ser de cerca de 0,1%, em peso, a cerca de 1%, em peso, cerca de 0,2%, em peso, a cerca de 0,8%, em peso, cerca de 0,3%, em peso, a cerca de 0,7%, em peso, ou cerca de 0,4%, em peso, a cerca de 0,6%, em peso. Conforme observado acima, a solução inibidora pode incluir também água. Em algumas modalidades, a porcentagem em peso da água na emulsão inibida pode ser de cerca de 0,5%, em peso, a cerca de 10%, em peso, cerca de 1%, em peso, a cerca de 9%, em peso, cerca de 2%, em peso, a cerca de 7%, em peso, ou cerca de 3%, em peso, a cerca de 5%, em peso. Outras porcentagens em peso adequadas do inibidor, do modificador de ponto de cristalização, da água e/ou do etilenoglicol na emulsão inibida podem também estar dentro do escopo desta revelação.
[067] Em algumas modalidades, a água, o inibidor e o ponto de cristalização podem ser misturados para formar a solução inibidora, e, então, a solução inibidora pode ser introduzida em um reservatório na unidade de processamento móvel (por exemplo, como o quarto reservatório 50 da Figura 1). Dito de outra forma, uma solução inibidora pré-misturada pode ser introduzida em um reservatório na unidade de processamento móvel. Em algumas outras modalidades, a água, o inibidor e o ponto de cristalização podem ser misturados para formar a solução inibidora dentro de um reservatório disposto na unidade de processamento móvel.
[068] Em certas modalidades, a emulsão pode ser fornecida incluindo um inibidor (por exemplo, ureia). O método pode incluir misturar a emulsão que tem o inibidor com a solução inibidora de modo que a concentração do inibidor na emulsão aumente. Em certas modalidades, fornecer a emulsão pode incluir o fornecimento de uma matriz de emulsão. Dito de outro modo, a emulsão pode não ser sensibilizada. O método pode incluir adicionalmente a introdução de um agente sensibilizante (por exemplo, um agente gaseificante químico, microesferas ocas ou outros agentes de arrasto de gás sólidos, bolhas de gás, etc.) na matriz de emulsão para formar um explosivo em emulsão. O agente sensibilizante pode ser introduzido na matriz de emulsão para formar o explosivo em emulsão antes da introdução do explosivo em emulsão em um conduto de liberação. A unidade de processamento móvel pode incluir o conduto de liberação. Por exemplo, o conduto de liberação pode ser um componente da unidade de processamento móvel. Em outras modalidades, o agente sensibilizante pode ser introduzido na matriz de emulsão para formar o explosivo em emulsão proximal a uma saída do conduto de liberação. Por exemplo, o agente sensibilizante pode ser introduzido na matriz de emulsão em ou adjacente a um bocal acoplado a uma extremidade distal do conduto de liberação (conforme o sistema de liberação de explosivos exemplificador 100 descrita acima). Em várias modalidades, fornecer a emulsão pode incluir o fornecimento de um explosivo em emulsão.
[069] Em algumas modalidades, a emulsão (isto é, a matriz de emulsão ou o explosivo em emulsão) pode ser misturada com a solução inibidora para formar a emulsão inibida antes da introdução da emulsão inibida no conduto de liberação. Por exemplo, a emulsão e a solução inibidora podem ser misturadas em uma posição antes de uma entrada do conduto de liberação. Em algumas outras modalidades, a emulsão e o inibidor podem ser introduzidos no conduto de liberação, e, então, a emulsão pode ser misturada com a solução inibidora para formar a emulsão inibida. A emulsão e o inibidor podem ser misturados no conduto de liberação, por exemplo, em uma posição proximal de uma saída do conduto de liberação.
[070] Em certas modalidades, a emulsão pode ser misturada com a solução inibidora para formar a emulsão inibida antes da introdução da emulsão inibida no homogeneizador. Por exemplo, a emulsão e a solução inibidora podem ser misturadas em uma posição antes de uma entrada do homogeneizador. Em certas outras modalidades, a emulsão e o inibidor podem ser introduzidos no homogeneizador para formar um produto homogeneizado.
[071] O método de aplicação da emulsão inibida no furo para explosão pode incluir também determinar uma concentração, uma vazão, ou ambas, da solução inibidora para se obter uma inibição desejada do solo reativo pela emulsão inibida. Em algumas modalidades, uma primeira porção de solo reativo pode ter uma maior reatividade do que uma segunda porção de solo reativo. Consequentemente, pode ser determinado que uma concentração e/ou vazão maiores da solução inibidora deve ser utilizada para a primeira porção de solo reativo do que para a segunda porção de solo reativo para inibir ou limitar a possibilidade de detonação prematura da emulsão inibida no solo reativo. O método de aplicação da emulsão inibida no furo para explosão pode incluir também variar uma concentração, uma vazão, ou ambas, da solução inibidora para se obter uma inibição desejada do solo reativo pela emulsão inibida. Por exemplo, quando uma primeira porção de solo reativo tem uma maior reatividade do que uma segunda porção de solo reativo, a concentração e/ou vazão da solução inibidora podem ser variadas (por exemplo, maiores) para a primeira porção de solo reativo em comparação com a segunda porção de solo reativo.
[072] Em certas modalidades, um anel da solução inibidora pode ser injetado ou introduzido no conduto de liberação para lubrificar o transporte da emulsão ao longo de ao menos uma porção do conduto de liberação. Em várias modalidades, a solução inibidora pode ser injetada ou introduzida em uma linha central de uma corrente da emulsão (por exemplo, dentro de ao menos uma porção do conduto de liberação).
[073] Transportar a emulsão inibida até o furo para explosão pode incluir inserir o conduto de liberação dentro do furo para explosão e/ou transportar a emulsão inibida dentro do furo para explosão através do conduto de liberação.
[074] Outro aspecto da revelação está relacionado a métodos de explosão em um furo solo reativo. Em certas modalidades, o método pode incluir fornecer uma emulsão que inclui uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua em uma unidade de processamento móvel. O método pode incluir fornecer um inibidor na unidade de processamento móvel. O método pode incluir também misturar a solução inibidora em uma concentração determinada, vazão determinada, ou ambas, com a emulsão na unidade de processamento móvel para formar uma emulsão inibida com inibidor suficiente para se obter uma inibição desejada do solo reativo específico pela emulsão inibida. Além disso, o método pode incluir transportar a emulsão inibida até um furo para explosão no solo reativo específico.
[075] Em várias modalidades, o método de explosão em um solo reativo, um solo com alta temperatura, ou ambos, pode incluir fornecer uma emulsão que compreende uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua e o fornecimento de um inibidor. O método pode incluir adicionalmente misturar o inibidor em uma concentração determinada, vazão determinada, ou ambas, com a emulsão para formar uma emulsão inibida com inibidor suficiente para se obter uma inibição desejada do solo reativo específico, solo com alta temperatura, ou ambos, pela emulsão inibida. O método pode incluir transportar a emulsão inibida até um furo para explosão no solo reativo específico, no solo com alta temperatura, ou em ambos. Além disso, o método pode incluir determinar se o solo é um solo reativo, um solo com uma alta temperatura, ou ambos.
[076] Conforme discutido acima, a emulsão e o inibidor podem ser fornecidos em uma unidade de processamento móvel. O inibidor pode ser misturado com a emulsão na unidade de processamento móvel para formar a emulsão inibida. Além disso, a emulsão inibida pode ser transportada até um furo para explosão a partir da unidade de processamento móvel.
[077] Em algumas modalidades, a emulsão e o inibidor podem ser fornecidos em uma fábrica. O inibidor pode ser misturado com a emulsão na fábrica para formar a emulsão inibida. A emulsão inibida pode ser fornecida em uma unidade de processamento móvel. Além disso, a emulsão inibida pode ser então transportada até um furo para explosão a partir da unidade de processamento móvel.
[078] O inibidor pode ser um componente ou um ingrediente de uma solução inibidora. Conforme discutido acima, a solução inibidora pode incluir água e um modificador de ponto de cristalização além do inibidor. Além disso, a solução inibidora pode incluir também etilenoglicol.
[079] Em várias modalidades, o método de explosão em solo reativo pode incluir determinar a concentração, a vazão, ou ambas, da solução inibidora para se obter uma inibição desejada do solo reativo específico pela emulsão inibida. O método de explosão em solo reativo pode incluir também a variação da concentração, da vazão, ou ambas, da solução inibidora para se obter uma inibição desejada do solo reativo pela emulsão inibida.
[080] Em algumas modalidades, pode haver uma pluralidade de furos para explosão. Cada um dos furos para explosão pode ter um nível diferente de reatividade do solo. Em certas modalidades, uma primeira porção dos furos para explosão (por exemplo, um primeiro grupo de um ou mais furos para explosão) pode ter um primeiro nível de reatividade do solo e uma segunda porção dos furos para explosão (por exemplo, um segundo grupo de um ou mais furos para explosão) pode ter um segundo nível de reatividade do solo. Pode haver também uma terceira porção, uma quarta porção, e assim por diante, dos furos para explosão. Dito de outra forma, a pluralidade de furos para explosão pode formar um padrão em que cada furo para explosão, ou cada porção dos furos para explosão, tem um nível exclusivo ou específico de reatividade do solo. O método de explosão em solo reativo pode incluir a determinação da concentração, da vazão, ou ambas, da solução inibidora para se obter uma inibição desejada do solo reativo pela emulsão inibida em cada um dos furos para explosão ou em cada uma dentre as uma ou mais porções dos furos para explosão. O método de explosão em solo reativo pode incluir também a variação da concentração, da vazão, ou ambas, da solução inibidora para se obter uma inibição desejada do solo reativo pela emulsão inibida em cada um dos furos para explosão ou em cada uma dentre as uma ou mais porções dos furos para explosão.
[081] Alguns métodos de explosão em solo reativo envolvem a etapa de deixar a emulsão inibida em repouso durante pelo menos um dia, pelo menos dois dias, pelo menos duas semanas, pelo menos um mês, pelo menos dois meses, ou ao menos três meses. Por exemplo, a emulsão inibida pode ficar em repouso por algum tempo no solo reativo sem provocar uma reação exotérmica descontrolada que altere significativamente a temperatura do explosivo em emulsão. A prevenção de tal reação exotérmica descontrolada pode evitar ou reduzir o risco de detonação prematura.
[082] Após a emulsão inibida ter colocada no solo reativo, a emulsão inibida pode ser detonada no momento desejado. Por exemplo, em algumas modalidades, a emulsão inibida pode ser detonada após a mesma ter ficado em descanso por um período superior a três horas, cinco horas, 12 horas, 24 horas, dois dias, uma semana, duas semanas, ao menos um mês, pelo menos dois meses, ou ao menos três meses.
[083] Outro aspecto da revelação está relacionado com uma solução inibidora. Em algumas modalidades, a solução inibidora pode incluir água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização. A solução inibidora pode incluir também etilenoglicol.
[084] A porcentagem em peso do inibidor na solução inibidora pode ser de cerca de 10%, em peso, a cerca de 50%, em peso, cerca de 20%, em peso, a cerca de 50%, em peso, cerca de 30%, em peso, a cerca de 50%, em peso, ou cerca de 40%, em peso, a cerca de 50%, em peso. A porcentagem em peso do modificador de ponto de cristalização na solução inibidora pode ser de cerca de 5%, em peso, a cerca de 35%, em peso, cerca de 10%, em peso, a cerca de 30%, em peso, cerca de 12%, em peso, a cerca de 25%, em peso, ou cerca de 14%, em peso, a cerca de 20%, em peso. A porcentagem em peso da água na solução inibidora pode ser de cerca de 15%, em peso, a cerca de 50%, em peso, cerca de 20%, em peso, a cerca de 45%, em peso, cerca de 25%, em peso, a cerca de 42%, em peso, ou cerca de 30%, em peso, a cerca de 40%, em peso. A porcentagem em peso do etilenoglicol na solução inibidora pode ser de cerca de 1%, em peso, a cerca de 10%, em peso, cerca de 2%, em peso, a cerca de 8%, em peso, cerca de 4%, em peso, a cerca de 6%, em peso, ou cerca de 5%, em peso. Outras porcentagens em peso adequadas do inibidor, do modificador de ponto de cristalização, da água e/ou do etilenoglicol na solução inibidora podem também estar dentro do escopo desta revelação.
[085] Outro aspecto da revelação está relacionado a um sistema de liberação de explosivos (análogo ao sistema de liberação de explosivos 100 da Figura 1). O sistema de liberação de explosivos pode incluir um reservatório de emulsão (como o terceiro reservatório 30 da Figura 1) configurado para armazenar uma emulsão que inclui uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua (como a matriz de emulsão 31 da Figura 1). O sistema de liberação de explosivos pode incluir também um reservatório de solução inibidora (como o quarto reservatório 50 da Figura 1) configurado para armazenar uma solução inibidora separada (como a solução inibidora 53 da Figura 1) que inclui água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização. Um aquecedor pode ser operacionalmente conectado ao reservatório da solução inibidora. O aquecedor pode ser configurado para manter a temperatura da solução inibidora para que a mesma não fique abaixo do ponto de cristalização da solução inibidora. Por exemplo, em condições de clima frio, o aquecedor pode ajudar a manter a solução inibidora a uma temperatura acima de seu ponto de cristalização da solução inibidora.
[086] Em algumas modalidades, o sistema de liberação de explosivos pode incluir adicionalmente um injetor de solução inibidora operacionalmente conectado ao reservatório da emulsão e ao reservatório da solução inibidora. O injetor de solução inibidora pode ser configurado para introduzir a solução inibidora na emulsão. Além disso, um conduto de liberação pode ser operacionalmente conectado ao injetor de solução inibidora. Em certas modalidades, o conduto de liberação pode ser configurado para transportar a emulsão e a solução inibidora. O conduto de liberação pode ser também configurado para ser inserido em um furo para explosão.
[087] O sistema de liberação de explosivos pode incluir um misturador (como o misturador 60 da Figura 1) disposto proximal a uma saída do conduto de liberação. Em várias modalidades, o misturador pode ser configurado para misturar a emulsão e a solução inibidora para formar uma emulsão inibida.
[088] O injetor de solução inibidora pode ser um injetor de lubrificante (como o injetor de lubrificante 52 da Figura 1) configurado para injetar um anel da solução inibidora para lubrificar o transporte da matriz de emulsão ao longo do conduto de liberação. Em outras modalidades, o injetor de solução inibidora pode ser configurado para injetar a solução inibidora em uma linha central de uma corrente da matriz de emulsão dentro do conduto de liberação.
[089] A Figura 2 é um fluxograma de uma modalidade de um método para a liberação de uma emulsão inibida para um furo para explosão. Nesta modalidade, o método inclui fornecer, Etapa 201, uma emulsão; fornecer, Etapa 202, uma solução inibidora separada; e misturar, Etapa 203, a emulsão e a solução inibidora separada em uma emulsão inibida. O método inclui adicionalmente inserir, Etapa 204, um conduto de liberação em um furo para explosão e transportar, Etapa 205, a emulsão inibida até o furo para explosão.
[090] A Figura 3 é um fluxograma de uma modalidade de um método de explosão em um solo reativo. Nesta modalidade, o método inclui fornecer, Etapa 301, uma emulsão que compreende uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua em uma unidade de processamento móvel; fornecer, Etapa 302, um inibidor na unidade de processamento móvel; e misturar, Etapa 303, o inibidor em uma concentração determinada, vazão determinada, ou ambas, com a emulsão na unidade de processamento móvel para formar uma emulsão inibida com inibidor suficiente para se obter uma inibição desejada do solo reativo específico pela emulsão inibida. O método inclui adicionalmente transportar, Etapa 304, a emulsão inibida até um furo para explosão no solo reativo específico.
[091] O exemplo a seguir é ilustrativo das composições e dos métodos revelados. À luz desta revelação, os versados na técnica reconhecerão que variações deste exemplo e de outros exemplos das composições e dos métodos revelados seriam possíveis sem experimentação indevida.
[092] As soluções inibidoras que incluem ureia, nitrato de cálcio e água foram preparadas conforme indicado na Tabela 1 abaixo. As amostras 4 e 5 incluem também etilenoglicol. O ponto de cristalização médio (PC médio) e a densidade de cada amostra foram determinados. Tabela 1
* O nitrato de cálcio foi fornecido por YARA™
[093] Sem maior elaboração, acredita-se que algum versado na técnica pode usar a descrição anterior para utilizar a revelação presente da melhor forma possível. Os exemplos e modalidades apresentados aqui devem ser interpretados como meramente ilustrativos e exemplificativos e não como uma limitação do escopo da presente revelação de maneira alguma. Será evidente aos versados na técnica, e com a vantagem desta revelação, que as mudanças devem ser realizadas de acordo com os detalhes das modalidades acima descritas, sem que se desvie dos princípios subjacentes desta revelação.
Claims (18)
1. Método de liberação de uma emulsão inibida a um furo para explosão (blasthole) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer uma emulsão que compreende uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua; fornecer uma solução inibidora separada que compreende água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização; determinar se o solo no qual um furo para explosão está disposto é solo reativo, solo de alta temperatura ou ambos; misturar a emulsão com a solução inibidora para formar uma emulsão inibida, compreendendo variar uma concentração, uma vazão ou ambas da solução inibidora para alcançar uma inibição desejada do solo pela emulsão inibida; e transportar a emulsão inibida até o furo para explosão.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a emulsão é fornecida em uma unidade de processamento móvel, em que a solução inibidora separada é fornecida na unidade de processamento móvel, em que a emulsão é misturada com a solução inibidora na unidade de processamento móvel para formar a emulsão inibida, e em que a emulsão inibida é transportada até um furo para explosão a partir da unidade de processamento móvel.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o fornecimento da solução inibidora separada compreende misturar, na unidade de processamento móvel, água, o inibidor e o modificador de ponto de cristalização.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o fornecimento da emulsão compreende fornecer uma matriz de emulsão.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o fornecimento da emulsão compreende fornecer um explosivo em emulsão.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda introduzir a emulsão inibida em um conduto de liberação, em que a emulsão é misturada com a solução inibidora para formar a emulsão inibida antes da introdução da emulsão inibida no conduto de liberação.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda introduzir a emulsão e o inibidor em um conduto de liberação, em que a emulsão é misturada com a solução inibidora para formar a emulsão inibida proximal a uma saída do conduto de liberação.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda injetar um anel da solução inibidora para lubrificar o transporte da emulsão ao longo de um conduto de liberação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda injetar a solução inibidora em uma linha central de uma corrente da emulsão dentro de um conduto de liberação.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o inibidor é selecionado a partir de ao menos um dentre ureia, uma amina, uma solução básica, nitrato de sódio, hidrotalcita e óxido de zinco.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução básica compreende carbonato de sódio aquoso.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o modificador de ponto de cristalização é selecionado a partir de ao menos um dentre nitrato de cálcio, nitrato de sódio e cloreto de cálcio.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução inibidora compreende ainda etilenoglicol.
14. Método de explosão em solo reativo, solo com alta temperatura, ou em ambos CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer uma emulsão que compreende uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua; fornecer uma solução inibidora separada compreendendo água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização; misturar o inibidor em uma determinada concentração, vazão, ou ambas, com a emulsão para formar uma emulsão inibida com inibidor suficiente para se obter uma inibição desejada do solo reativo específico, solo com alta temperatura, ou ambos, pela emulsão inibida; e transportar a emulsão inibida até um furo para explosão no solo reativo específico, solo com alta temperatura, ou ambos.
15. Sistema de liberação de explosivos CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um reservatório de emulsão configurado para armazenar uma emulsão que compreende uma fase de oxidação descontínua e uma fase de combustível contínua; um reservatório de solução inibidora configurado para armazenar uma solução inibidora separada que compreende água, um inibidor e um modificador de ponto de cristalização; um injetor de solução inibidora fluidamente conectado ao reservatório de emulsão e ao reservatório de solução inibidora, o injetor de solução inibidora configurado para introduzir uma corrente da solução inibidora em uma corrente da emulsão; um conduto de liberação fluidamente conectado ao injetor de solução inibidora, em que o conduto de liberação é configurado para transportar a corrente da emulsão e a corrente da solução inibidora, e em que o conduto de liberação é configurado para inserção em um furo para explosão; e um misturador disposto proximal a uma saída do conduto de liberação, em que o misturador é configurado para misturar a emulsão e a solução inibidora para formar uma emulsão inibida.
16. Sistema de liberação de explosivos, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o injetor de solução inibidora compreende um injetor de lubrificante configurado para injetar um anel da solução inibidora para lubrificar o transporte da emulsão ao longo do conduto de liberação.
17. Sistema de liberação de explosivos, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o injetor de solução inibidora é configurado para injetar a solução inibidora em uma linha central de uma corrente da emulsão dentro do conduto de liberação.
18. Sistema de liberação de explosivos, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um aquecedor operacionalmente conectado ao reservatório de solução inibidora.
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