EP3231786A1 - Static mixer with a shearing device and method for producing explosive - Google Patents
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- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
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- C06B47/145—Water in oil emulsion type explosives in which a carbonaceous fuel forms the continuous phase
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- B01F35/165—Making mixers or parts thereof
Definitions
- the present invention relates to the field of the preparation and use of explosive products including explosive emulsions used in the extraction of raw material and mining industry.
- ammonium nitrate sodium nitrate
- calcium nitrate The most frequently used oxidizing raw materials in this industry are: ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate. With regard to fuels, it is gas oil that is either pure or mixed with new or used mineral oils, especially recycled motor oil.
- the present invention relates to the manufacture of explosive charges from an emulsion or matrix that is sensitized by mixing with reagents that react with the emulsion and generate a chemical gasification.
- a gasification reagent (hereinafter R) based on sodium nitrite or equivalent is used. in the presence of a catalyst such as an acid, especially acetic acid of the following chemical reaction:
- the present invention relates more particularly to the use of these products in a hole in which a priming charge and a detonator wire are placed and in which the explosive products (emulsion mixture + gasification reagent) are transferred using a flexible hose.
- the present invention relates more particularly to a process in which mixing of the emulsion and porosity reactants is carried out at the site of use of the explosive and more particularly in a hole, in particular a borehole, which the we feeds into an explosive charge using a transfer line from an installation where the emulsion matrix is made and / or stored at a distance from the hole.
- the hole has a depth of 5 to 30m and a diameter of 5 to 50 cm.
- the basic raw material, the emulsion matrix can be produced on site by a modular plant as described in PCT / FR2014 / 050032 or through a mobile installation, ie trucks carrying materials useful for manufacturing that go to the site of use (mines, quarries or construction site) for the production of explosives.
- said first and second hoses are joined to each other so that said second pipe is disposed entirely within the first pipe forming a set of coaxial pipes, said die being conveyed without contact with the a gasification reagent in the annular space between the two coaxial pipes, said first mixer being disposed inside the first pipe at its downstream end, said second pipe terminating just upstream of said first mixer.
- the gasification reagent is conveyed separately without contact with the matrix until it opens into the static mixer in which an intimate mixture of the two products is produced in order to produce the explosive product at the outlet of the static mixer. end downstream of the first pipe.
- Said first pipe or outer pipe is secured to said second pipe or inner pipe only at a connecting piece and supply upstream of said drum.
- the process according to WO 201540462 It therefore consists in varying the respective proportions of gasification reagent and emulsion matrix entering the mixer to change in real time the density of the product arriving in the hole during a single filling procedure. This is made possible, among other things, by the fact that the reagents R and matrix M are brought into contact just before the mixer and the explosive product deposited in the hole exits directly from said mixer.
- the process according to WO 201540462 allows to modify almost in real time the density of the product and therefore the energy density of the explosive, the latter being inversely proportional to its density, and more particularly, to vary the density of the product allows to have a high density, in the bottom of the hole and a lighter density in the column in height.
- a problem of this type of process is to obtain homogeneous or reproducible density mixtures and thus to refine the control of the composition and therefore of the density of the mixture.
- Another problem is to be able to obtain an enlarged density range of the mixture product
- Another problem is to better control and also to reduce the reaction time between the emulsion matrix and the gasification reagent that occurs in the hole after depositing the mixture therein.
- the object of the present invention is therefore to improve the operating conditions of the in-situ explosive product production method above and in particular also the safety of the process.
- the technical effect of the static mixer is considerably improved to solve the above problems if the mixture was subjected to a treatment of increasing its viscosity by shearing downstream or preferably upstream of the static mixer preferably by at least doubling the viscosity of the mixture.
- the shearing device may be disposed downstream or preferably upstream of said mixer.
- the shearing device comprises a wall defining a surface of revolution relative to the longitudinal axis XX 'of said pipe or tube forming an internal passage channel of the mixture, a surface of revolution whose cross sectional area of passage of the said mixture gradually decreases from an inlet passage section of the shear device of area S1 to a passage section at the outlet of the shear device of area S2 less than S1 and opening into an area of said tube or pipe more large cross section as the said passage section output.
- the shearing device comprises a frustoconical wall or frustoconical type called restriction cone forming an internal channel passage of the mixture, the cross section of the mixture passing through said restriction cone gradually decreases passing a circular passage section at the inlet of the restriction cone to a passage section at the outlet of the reduced-size restriction cone, said outlet section being circular or oblong.
- the gas bubbles are better blocked in the mixture thanks to the higher viscosity (better resistance of the gas bubbles in the matrix), hence the possibility of incorporating more and thus lower density.
- This is interesting in some applications when one wants to make optimized energy (final objective) and thus this offers more flexibility because the density range is wider. This is also interesting when we want to reduce energy, and therefore density, for special applications such as cutting.
- Another advantage is to obtain a faster gasification in the hole before stuffing, which translates concretely on the ground by the possibility of putting the stuffing in the hole over the explosive mixture faster and thus to save time on the cycle of shooting.
- Another advantage of the increase in viscosity is to obtain a better accuracy of the load that is to say to better control the removal of the product in terms of quantity (consumption of explosive is better controlled) and accuracy of location (less sag, less loss in cracks).
- Another advantage of the viscosity increase is to obtain a better lift of the column of the explosive mixture in the borehole after removal.
- the viscosity of said mixture is increased by at least a factor of 2.
- the ratio of the areas of said passage sections of inlet and outlet diameters of the restriction cone is S1 / S2 is at least 2, preferably less than 3.
- the increase in viscosity is related to a shearing effect created by the diameter reduction.
- the emulsion droplets which form the matrix are subjected to a uni-axial elongation in the center of the flow and shear resulting from the friction of the mixture on the walls of the device. This divides each drop into a smaller amount of drops, resulting in increased viscosity and increased intimacy between the matrix and the gasification reagent. More gas bubbles are produced. They are better retained by the viscosity increase of the matrix.
- a gasification time of 45 minutes is changed to 25 minutes, ie a decrease of 20 minutes per 100 kg of product at 20 ° C with a pumping rate of 100 kg / min and a density final about 1 +/- 5% with a reduction of the amount of gasification reagent by 20%.
- mixing is carried out in a first mixer comprising a static mixer placed in a pipe or tube and said shearing device is placed in said pipe or tube just upstream of said static mixer.
- static mixer is intended to mean a device containing mechanical elements able to create a modification in the movement of a moving fluid traveling through it creating divisions and rotations of the vortex flow and / or movements allowing mixing without energy input to move said mechanical elements other than that provided by the movement of the fluid.
- Static mixers consist of a tube containing one or more three-dimensional structures favoring the appearance of divisions and rotations of the flow and / or vortices during the passage of a flow of fluid in the longitudinal direction of the tube.
- a dispersion device called jet jet in the form of a double transverse crosspiece arranged transversely, axially centered and fixed within said sleeve tube downstream of the outlet orifice of the shearing device for reducing the speed and pressure of the mixing fluid at this level.
- This dispersion device aims to mechanically protect the static mixer without affecting the viscosity of the fluid.
- a viscosity increase with diameter reduction mentioned above it is possible to pass from a pressure of 0.5 ⁇ 10 5 Pa at the inlet of the restriction cone to 8 ⁇ 10 5 Pa at the outlet.
- said mixer comprises a plurality of blades or butt fins each having a helical surface, extending in its axial direction (XX ') over a length corresponding preferably to a half-pitch of the corresponding helical curve, said helical surfaces being supported by a same support to which they are preferably fixed juxtaposed in the longitudinal direction of said pipe or tube, said blades of successive helical surfaces being all substantially the same diameter as the inner diameter of the inner surface cylindrical of said pipe or tube and angularly offset in rotation relative to their common virtual axis of helical surface coinciding substantially with a longitudinal axis of said pipe or tube, preferably said successive helical surfaces being shifted by 90 °.
- Said blades or helical fins have a twisted or spiral shape and act as a mixer by dividing by two the flux at each fin or blade at their transverse input edge, therefore by a succession of division and rotation of the different currents divided due to the angular offset of each transverse edge output or trailing edge of the blade relative to its input edge preferably at an angle of 90 °, under the effect of the pressure of the flows of matrix and reagent mixed therethrough.
- said first mixer comprises a rigid sheath tube which supports said blades or fins which are integral therewith and in which said blades or fins are disposed, the edge of each fin being in contact and secured along its length with the inner wall of said sheath tube, said rigid tube having an outer diameter substantially the same or just sufficiently smaller than the internal diameter of the pipe supplying said first mixer in said mixture and wherein said mixer is disposed.
- said sheath tube of said mixer comprises lateral perforations.
- the lateral openings of the sheath have the function of allowing the cleaning of the room after use.
- said sheath tube comprises, preferably at its downstream end, a thread on its cylindrical outer wall making it possible to screw it and thus to fix it removably against the inner wall of said first pipe, preferably at its end. downstream.
- said first static mixer consisting of said sheath tube and said blades or vanes and said restriction cone which are integral therewith are of material and are made in one and the same piece, preferably plastic.
- the previous mixer was made of stainless steel, this one is made of plastic, in particular polyamide reinforced with glass fibers, hence a gain in safety because this mixer is located at the end of the pipe and therefore in contact with explosives and detonators.
- step 1) said matrix is transferred into a first flexible pipe and said gasification reagent is transferred into a second flexible pipe, said first and second flexible pipes being joined together with the other so that said second pipe is disposed entirely inside the first pipe forming a set of coaxial pipes, said die being conveyed without contact with the gasification reagent in the annular space between the two coaxial pipes, said first mixer being disposed within the first pipe at its downstream end, said second pipe terminating just upstream of said shearing device and said first mixer.
- the present invention also relates to a mixer comprising a shearing device just upstream of a static mixer suitable for being placed in a pipe as defined above and useful in a method according to the invention.
- said mixer comprises a shearing device attached to a static mixer upstream of said static mixer, said shearing device and said static mixer being arranged within a rigid tube and integral with said rigid tube, said rigid tube being adapted to be placed in a pipe for the implementation of a method according to the invention.
- upstream and downstream the position in reference to the flow direction of the fluids in the pipes from the tanks to the first mixer and to the outlet opening into the dispensing hole of the product. explosive at the output of the first mixer.
- holes 5 to 30 m deep and 5 cm to 20 cm in diameter are formed, and at least two, preferably 4, amounts of explosive product are defined for 4 density values corresponding to mass energies of 2 to 5 MJ. / kg (10 6 J / kg), in particular densities of 0.5 to 1.5.
- the amount of explosive product substantially corresponds to the amount of said matrix because the relative amount of reagent is of the order of 0.1 to 2% only relative to the weight of explosive product obtained.
- At least two, preferably 4, quantities of explosive product are determined and used for decreasing distinct density values, preferably a density exhibiting a said predetermined value between 0.5 and 1.5, more preferably from 0.8 to 1.2, during filling.
- the values of a and b depend on the composition of said porosity reactants and said matrix. Charts provide graphs of said reactant flow rates in L / min relative to flow values of said matrix in Kg / min. Thus, for a fixed matrix flow rate value, it is sufficient to vary the rate of gasification reagent.
- the respective quantities and flow rates of said matrix and said gasification reagent are controlled and controlled by controlling and controlling valves and / or the speeds of said first and / or second pumps, in an automated manner with the aid of a central control and control unit comprising electronic means controlled by software with a keyboard and / or graphic interface, preferably allows said central unit being supported on a motorized vehicle, preferably said vehicle supporting said first and second tanks and say first and second pump.
- Input data of quantities and flow rates of matrix, gasification reagent and explosive product and density can be loaded automatically to the central unit from a USB port or via a WIFI connection to facilitate the procedure and limit the risk of errors.
- step 1) said matrix and said gasification reagent are separately transferred from said first and second reservoirs respectively into first pipe and second pipe respectively with a first pump and a second pump, respectively, and control and controlling a constant flow rate of said die by controlling the speed of the first pump with a speed sensor of said first pump, and varying the flow rate of said gasification reagent by controlling the speed of the second pump using a flow meter.
- first and second hoses are joined with each other to form a complex set of hoses connected to a take-up drum, and at least partially wound or wound on said take-up drum.
- a reel drum of 30 to 80 cm diameter is used for a pipe 30 to 100m long with external diameters of first pipe 30 to 50mm and internal diameters of 25 to 40mm and external diameters of second pipe 5 to 15 mm with an internal diameter of 3 to 10mm.
- the junction of the water circuit 1c on the first matrix circuit la is by a piece 1d called "lubrication water injector ring".
- the function of the water is only the lubrication of the matrix for a reduction of the losses of charges.
- the pipe constituting a first matrix transfer circuit connects the first tank 1-1 to a first external flexible pipe 6 1 of the pipe assembly 6 wound on a winder 5.
- the second gasification reagent transfer circuit 1b comprises pipes from the second reservoir 1-2 to a second internal gasification reagent transfer pipe 6 2 of the pipe assembly 6 wound on the reel 5.
- the second pipe 6 2 is disposed at the inside of the first pipe 6 1 and is positioned substantially coaxially inside the pipe 6 1 when due to the flow of matrix passing in the annular space between the first pipe 6 1 and the second pipe 6 2 when one transfers said matrix to the borehole 21.
- the truck 1 also supports a static mixer called "second mixer" static 2-6, upstream of the coaxial pipe assembly 6.
- the truck 1 also supports on its rear chassis the central control unit 9 comprising a keyboard and / or a graphical interface, cooperating with software capable of controlling the actuation of said pumps and said valves.
- the central control unit 9 comprising a keyboard and / or a graphical interface, cooperating with software capable of controlling the actuation of said pumps and said valves.
- the gasification reagent transfer circuit 1b joins the first matrix transfer circuit 1a downstream of the second mixer 2-6 at a connecting part called the first connection piece 3 which ensures the connection between the first pipe 1a and the second pipe 1b just upstream of the set of coaxial pipes 6 wound on the winder 5, so that the flow of gasification reagent is transferred into the second inner pipe 6 2 and the flow of matrix from the first circuit is transferred inside the first pipe 6 1 and outside the second pipe 6 2 in the annular space between the inner wall of the first pipe 6 1 and the second pipe 6 2 as described below.
- the valve V3 makes it possible, by forcing the circulation of the gasification reagent to the bypass 1b-1, to obtain a first operating mode of the installation according to a traditional method in which the gasification reagent and the matrix are mixed within the mixer. 2-6 upstream of the transfer pipe assembly 6 to the borehole 21.
- the explosive product produced within the mixer 2-6 is conveyed over a long distance, i.e. all along a long pipe joining the borehole 21.
- a matrix fluid pressure sensor 1a-1 Downstream of the first pump 2-1, are also mounted on the first circuit 1-a different sensors namely, a matrix fluid pressure sensor 1a-1, a temperature sensor 1a-2, and a detection sensor no flow rate of matrix flow 1a-3.
- a second gasification reagent transfer pipe is disposed within a first die transfer pipe 6-1, to form a pipe assembly 6 according to the following arrangement.
- the two independent matrix transfer pipes 1a and gasification reagent transfer 1b meet at a first connection piece 3 with rotary joint connections.
- the said connecting piece is also used for the lateral feeding of the internal gasification reagent pipe from said second transfer circuit and upstream of said first connecting piece, said first and second circuits are separated and extend from said first and second tanks in different directions and said first piece provides the coaxial connection of the two first and second pipes downstream thereof, the two flows of said matrix and said reagent remaining however separated to the first mixer.
- the attachment of the upstream ends of said first and second pipes to said first and second ports the said first connection piece is made via two connectors with rotating joints 4 1 each allowing separately the rotation on itself with respect to said longitudinal axis (XX ') of the upstream ends of said first and second respectively pipes, said first connecting piece and said joints with rotating joints being arranged upstream of said winding drum so that said first and second outlet orifices are arranged in the axis of rotation of said drum.
- This feature is particularly advantageous because it avoids twisting of said first and second pipes during winding and unwinding of said pipes on said reel when the upstream uncoiled portions of said pipes are rotated on themselves relative to said axis of rotation said drum in a differentiated manner.
- the first connecting piece 3 is disposed just upstream of a drum winder 5 supported by a structure or beam 5a. On the winding drum 5, is wound a flexible downstream portion 6 1b of the first pipe 6 1 connected to an upstream rigid portion 6 1 by a removable collar 6 1 c.
- the upstream rigid portion 6 1a of the first pipe 6 1 integral with both of the first connecting piece 3 via the first rotary joint connection 4 1 and also integral with the winding drum 5 is thus rotated with the winding drum 5 around it of the common axis of rotation XX 'of the winding drum 5 and said rotary joints 4 1 and the connecting piece 3.
- the rigid portion 6 1 has different bends, so that its upstream portion is disposed in the axial direction XX 'of the first connecting piece 3 while its downstream portion at the collar 6 1 c is arranged in a tangential direction of a cylindrical portion 5 1 of the winding drum 5 on which can be wound the second flexible part 6 1b of the first pipe 6 1 upon actuation of rotating the winding drum 5.
- the second pipe 6 2 disposed inside the first pipe 6 1 but has two flexible parts 6 2 a and 6 2 b interconnected by a double union connection 6 3 .
- Fitting dual-law status 6 3 is disposed just downstream of the collar 6 1 c so that when opening and / or removing the collar 6 1 c to separate the two parts of the first pipe 6 and 6 1a 1b, we can extract the second pipe 6 2 and uncouple the two parts 6 and 6 2 2 a second pipe 6 b 2 and easily shorten as necessary the downstream portion b 2 June when one has previously been led to shorten the worn downstream end of the flexible portion 6 1b of the first pipe 6 1, as described below.
- the downstream end of the second pipe 6 2 comprises an anti-return valve 6 4 , for example of the type sold by the company Swagelok.
- the valve 6 4 is located as close technically as possible to the upstream end of a first static mixer 7 disposed at the downstream end of the first pipe 6 1 .
- the valve 6 4 opens under the reactive pressure gasification browsing the pipe 6 2 When the pump 2 2 operates; and the valve 6 4 closes when the second pump 2-2 stops and the gasification reagent flow pressure decreases.
- the valve 6 4 is connected to the downstream end of the inner pipe 6 2 . This valve is important to allow the reliable and accurate control of the variation in real time during filling of the hole of the density of the explosive product obtained by mixing said matrix and said gasification reagent.
- a flexible thermoplastic may be used in outer diameter 42 mm and internal diameter of 32 mm, 30 to 100 m long.
- thermoplastic pipes of external diameter of 13.2 mm and internal diameter of 8.3 mm will be used.
- Said first mixer 7 consists of a cylindrical sheath tube 7b which extends over a length of 0.25 to 1m and of external diameter just below inner diameter of the first pipe 6 1 is for example about 32 mm and inner diameter about 27 mm.
- This sheath tube comprises a plurality of spaced lateral orifices 7c to facilitate internal cleaning.
- said tube comprises at its longitudinal ends upstream and downstream transverse bars 7d which facilitates handling making it capable of being apprehended by a hook as necessary to put it in place or remove it.
- its outer surface comprises a thread 7e to allow attachment against the inner surface of the pipe 6 1 .
- the sleeve tube 7b contains and supports 4 to 8 fins or twisted blades with helical surface 7a juxtaposed in the direction X 1 X 1 'of the tube 7b, the helical longitudinal edge of each fin being fixed to the inner wall of said tube, said fins therefore all having the same diameter corresponding to the internal diameter of said tube.
- the fins 7a are juxtaposed against each other in the longitudinal direction X 1 X 1 ', but the different portions of helical surfaces are not continuous helically, that is to say that the trailing edge of each fin is angularly offset from the transverse input edge of said fin and the transverse input edge of the next fin. More particularly, the successive fins are angularly offset so as to optimize the performance of said mixer, in particular staggered at 90 ° successively with respect to the axis X 1 X 1 '.
- the helical elements have a diameter of substantially 30mm, a helical surface thickness of about 2mm, a length of about 50mm and an angular offset of about 90 °, the total length of the mixer being about 400mm.
- the flow of gasification reagent leaving the valve 6 4 and the flow of matrix arriving at the valve 6 4 outside thereof, can begin to mix in the pipe 6 and then within the restriction cone 10 where they undergo an increase in viscosity before mixing more intimately at the fins 7a.
- the various successive helical elements 7a are successively in reverse direction.
- the flow of material through the static mixer in the longitudinal direction X 1 X 1 ' becomes laminar and is divided into partial currents by a first helical element 7a, then redivated to the passage of a following helical element 7a and so on which causes by the action of the blades or blades a rotation of the mixture product on itself.
- the helical elements 7a are not themselves in relative movement with respect to the fluid mixture and in any event, no source of power is required other than that provided by said pumps to overcome the pressure drop. induced by the baffles formed by the successions of said helical elements 7a.
- the axial length of the cone is 20-40m.
- the slope of the frustoconical wall is constant from about 10 to 60 °, here about for an axial length (distance between C1 and C2) of about 20 mm.
- the slope of the wall of the restriction cone is variable from 5 ° to 50, here from 10 ° to 30 ° (10 ° in the lateral circular part, 30 ° in the median right part) for an axial length of about 20mm.
- the distance L2 from cone 10 to disperser 11 is 35 mm and the distance from disperser 11 to the first helical blade is about 10 mm.
- a sheath tube of length 250mm containing only 4 blades 7a 40mm in length is sufficient because of the increase in viscosity.
- said circular or oblong outlet section opens into an area of said rigid tube of greater cross section than said outlet passage section.
- a dispersing device referred to as a jet breeze 11 is in the form of a transverse transverse double crossbeam, axially centered and fixed within said barrel tube downstream of the outlet orifice (C2) of the shear device which reduces the speed and pressure of the fluid at this level.
- This dispersion device aims to mechanically protect the static mixer without affecting the viscosity of the fluid.
- Fixing the mixer 7 by screwing at its thread 7e against the inner wall 6 1 e of the downstream end of the first pipe 6 1 has the essential function of holding the static mixer 7 within the downstream end of the first pipe 6 1 .
- the unscrewing makes it possible to remove the first mixer 7 from the downstream end of the first pipe 6 1 and thus to be able to cut the downstream end of the pipe 6 1 when it is damaged after a certain number of uses because the surface external end of the downstream end of the pipe 6 1 in contact with the walls of the drill holes 21 formed of rocky 25 tend to damage the downstream end of the pipe 6 1 during the operation.
- each helical fin is performed at their peripheral edges on the inner surface of the sheath 7b.
- Upstream of the succession of helical fins 7a is an element called disperser or jetbreaker 11, optional, interposed between said fins 7a of the static mixer and a shearing device consisting of a restriction cone 10 according to the present invention. , the disperser 11 and the restriction cone 10 being also integral with and supported by said sheath tube 7b.
- the mixer 7 comprising the sheath tube, the helical fins 7a and the disperser 11 and restriction cone 10 contained and supported by the sheath tube are made of material and constitute a single piece of material.
- a method according to the invention is used in which the density of the explosive product produced continuously is varied during the filling of a borehole 21 in a single pass, that is to say, without having to raise the pipe 6 during filling, as described below.
- ammonium and / or calcium nitrates are added in a proportion of 15 to 35% and a catalyst for example of acetic acid in a proportion of 0.5 to 2%. to which one can also add aluminum (in the form of powder of particle size between about 100 ⁇ m and 2mm) in a content of 1 to 10% by weight also.
- This matrix is thus obtained according to the present description within the first reservoir 1-1.
- a gasification reagent which is here in particular an aqueous solution of about 20% of sodium nitrite and 80% of water may include catalysts such as sodium thiocyanate , sodium formate, zinc nitrate and / or calcium nitrate.
- the density of the basic emulsion (not supplemented) described above is for example about 1.4 to 1.6 and the density of the supplemented emulsion defining said matrix as described above, before mixing with the gasification reagent is 0.8 to 1.3.
- the density of the gasification reaction mixture product within said first mixer is from 1.25 to 1.45 according to the respective proportions of quantities and / or flow rates of said matrix and said gasification reagent and the density of the explosive product after gasification. is from 0.8 to 1.2.
- the average energy of an explosive product of density 1.2 is 3.7 MJ / kg, ie 4.44 MJ / L.
- the explosive energy will be 1.85 to 5.55 MJ / L.
- the automated control and control unit 9 makes it possible to control the proportional valves V1 and V2 regulating the flows of matrix and gasification reagent, and the actuation and speed of the motors of the pumps 2-1 and 2-2.
- the flow rates X and Y are provided by calibrating the pump 2-2 speed sensor 2-2 for the values of X (kg / min) and by the flow meter 2-2a for the gasification reagent Y flow (L / 2). min).
- the operator driving the selected plant will select the desired explosive product densities as well as the corresponding amounts for each density based on his needs analysis in the relevant borehole given the surrounding rocky environment.
- X being constant, the flow rate of gasification reagent is determined automatically from the chart according to the desired density.
- the operator will choose up to four different densities called d1, d2, d3 and d4.
- the densities d1 to d4 of explosive products to be produced and the corresponding quantities are entered at the level of the central unit 9 via a touch-sensitive keyboard 9a appearing on the screen of the graphic interface 9b. The operator can then start a pumping cycle.
- the automated central unit 9 thus makes it possible to control and control the gasification reagent flow rate values as described above, simply by adjusting the speed of the hydraulic motor of the second pump 2-2 transferring the gasification reagent, and by maintaining a substantially constant flow rate of 125 kg / min of said matrix.
- Such control and flow regulation of the gasification reagent makes it possible to vary, almost in real time, the product density value obtained at the outlet of the first static mixer 7 and discharged directly into the borehole, because of the automation of the control and regulation of the flow of gasification reagent by the central unit 9.
- said explosive product obtained at the outlet of said first mixer is transferred to and deposited in an explosion hole 21, in or above which the downstream end of the first mixer is disposed, said hole being situated at a distance from said tanks, of at least 20 m, hole, preferably a substantially cylindrical borehole, in which an explosive ignition charge 22 and a detonator 23 connected to a detonator wire 24 have previously been placed.
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Abstract
La présente invention concerne un 1. Procédé de production in situ de produit explosif (10) comprenant les étapes dans lesquels : 1) on transfère séparément jusqu'à un premier mélangeur (7), une matrice comprenant une émulsion et, un produit liquide contenant un réactif de gazéification, et 2) on mélange ladite matrice, et ledit réactif de gazéification, dans ledit premier mélangeur (7) à travers lequel les dite matrice et réactif de gazéification sont transférée en mélange, et 3) on transfère et dépose ledit produit explosif obtenu en sortie du dit premier mélangeur, dans un trou pour explosion (21), dans ou au-dessus duquel l'extrémité avale du premier mélangeur est disposée, caractérisé en ce qu'avant l'étape 3), on réalise une augmentation de la viscosité du dit mélange de dite matrice et dit réactif de gazéification par cisaillement au sein d'un tube ou tuyau fourreau (6,7) dans lequel la dite matrice et dit réactif de gazéification sont transférés, en passant le dit mélange dans un dispositif de cisaillement (10) au sein dudit tuyau ou tube (6,7).The present invention relates to a method for producing an explosive product in situ (10) comprising the steps of: 1) a matrix comprising an emulsion and a liquid product containing a gasification reagent is separately transferred to a first mixer (7), and 2) mixing said matrix, and said gasification reagent, in said first mixer (7) through which said matrix and gasification reagent are transferred as a mixture, and 3) transferring and depositing said explosive product obtained at the outlet of said first mixer, in an explosion hole (21), in or above which the downstream end of the first mixer is arranged, characterized in that prior to step 3), an increase in the viscosity of said mixture of said matrix and said shear gasification reagent is achieved within a tube or sheath tube (6, 7) in which said matrix and said gasification reagent are transferred, passing said mixture into a shearing device (10) within said pipe or tube (6,7).
Description
La présente invention concerne le domaine de la préparation et mise en oeuvre des produits explosifs notamment des émulsions explosives utilisées dans l'industrie d'extraction de matière première et minière.The present invention relates to the field of the preparation and use of explosive products including explosive emulsions used in the extraction of raw material and mining industry.
Ces produits sont systématiquement constitués à partir d'une émulsion de base dite inverse ou « eau dans huile » aussi appelée « matrice » obtenue par un mélange de :
- une phase continue organique, constituée mélange de divers combustibles tel que huiles minérales, gasoil, et
- une phase aqueuse discontinue constituée de divers sels comburants en solution aqueuse.
- an organic continuous phase, constituted mixture of various fuels such as mineral oils, gas oil, and
- a discontinuous aqueous phase consisting of various oxidizing salts in aqueous solution.
Les matières premières comburantes les plus fréquemment utilisées dans cette industrie sont : le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de calcium. En ce qui concerne les combustibles il s'agit du gasoil soit pur soit en mélange avec des huiles minérales neuves ou usagées, notamment d'huile moteur recyclée.The most frequently used oxidizing raw materials in this industry are: ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate. With regard to fuels, it is gas oil that is either pure or mixed with new or used mineral oils, especially recycled motor oil.
Pour conférer à ce mélange des caractéristiques de détonation améliorée, il faut, de manière connue, disperser en son sein de manière homogène des « porosités ». A ce jour, la méthode majoritairement employée dans l'industrie pour la sensibilisation des émulsions vrac ou en cartouches est la gazéification par voie chimique. Cela consiste à générer chimiquement et de manière la plus homogène possible des bulles de gaz dans le milieu. Les « porosités » ainsi obtenues vont former des points chauds, initiateurs de la détonation et ainsi contribuer à entretenir la propagation d'une onde de choc issue du système d'amorçage.To give this mixture improved detonation characteristics, it is necessary, in known manner, to disperse homogeneously "porosities" within it. To date, the method mainly used in the industry for the sensitization of bulk or cartridge emulsions is chemical gasification. This consists in generating as chemically and as homogeneously as possible gas bubbles in the medium. The "porosities" thus obtained will form hot spots, initiators of the detonation and thus help maintain the propagation of a shock wave from the priming system.
La présente invention concerne la fabrication de charges explosives à partir d'une émulsion ou matrice que l'on sensibilise par mélange avec des réactifs qui réagissent avec l'émulsion et génèrent une gazéification par voie chimique.The present invention relates to the manufacture of explosive charges from an emulsion or matrix that is sensitized by mixing with reagents that react with the emulsion and generate a chemical gasification.
Plus particulièrement, mais de manière non limitative, pour réagir avec de l'ammonium de la dite matrice émulsion (ci-après M), on met en oeuvre un réactif de gazéification (ci-après R) à base de nitrite de sodium ou équivalent en présence d'un catalyseur tel qu'un acide, notamment de l'acide acétique de la réaction chimique suivante :
Cette réaction chimique génère dans le produit des bulles d'azote gazeux qui rend le produit explosif et conduit à une diminution de la densité finale du produit de mélange obtenu. Généralement on passe d'une densité initiale di de la matrice M di=1 à 2 que l'on diminue à une valeur dj= 0.5 à 1.5 en fonction de la proportion de réactif R/M, typiquement di=1.4 et dj= 1.2 à 0.9.This chemical reaction generates in the product nitrogen gas bubbles which makes the product explosive and leads to a decrease in the final density of the mixture product obtained. Generally, we go from an initial density di of the matrix M di = 1 to 2 that we decrease to a value dj = 0.5 to 1.5 depending on the proportion of reagent R / M, typically di = 1.4 and dj = 1.2 at 0.9.
Dans la suite du texte on entend ici par matrice ou émulsion, l'émulsion elle-même complétée par un composant catalyseur et de préférence aussi de l'eau pour servir de lubrifiant faciliter le déplacement de l'émulsion visqueuse au sein de la conduite de chargement.In the rest of the text herein is understood to mean a matrix or emulsion, the emulsion itself supplemented with a catalyst component and preferably also water to serve as a lubricant to facilitate the displacement of the viscous emulsion within the pipeline. loading.
En effet, la présente invention concerne plus particulièrement la mise en oeuvre de ces produits au sein d'un trou dans lequel on place une charge d'amorçage et un fil de détonateur et dans lequel les produits explosifs (mélange émulsion + réactif de gazéification) sont transférés à l'aide d'une conduite flexible de chargement.Indeed, the present invention relates more particularly to the use of these products in a hole in which a priming charge and a detonator wire are placed and in which the explosive products (emulsion mixture + gasification reagent) are transferred using a flexible hose.
La présente invention concerne plus particulièrement un procédé dans lequel on réalise le mélange de l'émulsion et des réactifs de porosité sur le site de mise en oeuvre de l'explosif et plus particulièrement dans un trou, notamment un trou de mine, que l'on alimente en charge explosive à l'aide d'une conduite de transfert depuis une installation où est fabriqué et/ou stockés la matrice émulsion à distance du trou. Typiquement le trou présente une profondeur de 5 à 30m et un diamètre de 5 à 50 cm.The present invention relates more particularly to a process in which mixing of the emulsion and porosity reactants is carried out at the site of use of the explosive and more particularly in a hole, in particular a borehole, which the we feeds into an explosive charge using a transfer line from an installation where the emulsion matrix is made and / or stored at a distance from the hole. Typically the hole has a depth of 5 to 30m and a diameter of 5 to 50 cm.
La matière première de base, la matrice émulsion, peut être produite sur site par une usine modulaire telle que décrite dans
Le transfert et le mélange des 2 composants, émulsion d'une part et réactif de gazéification d'autre part pose un certain nombre de difficultés suivantes.The transfer and mixing of the 2 components, emulsion on the one hand and gasification reagent on the other hand poses a number of difficulties.
Dans
- changer en temps réel, de façon fiable et précise, la densité du produit final en cours de chargement et production en sortie de la conduite de transfert dans le trou en cours de remplissage du trou en continu sans avoir à purger et/ou sortir la conduite de chargement du trou, et, pour ce faire de façon optimale,
- mettre les deux composants en contact l'un avec l'autre et mélanger au niveau d'un mélangeur statique dans le trou en aval de la conduite de transfert déroulée depuis un tambour enrouleur, et
- raccourcir sans difficultés les conduites de transfert lorsque leurs extrémités se dégradent par usure et frottement dans le trou, et
- tout en évitant les risques générer par la présence éventuelle de pièce métallique exposée non protégées dans le trou.
- real-time, reliably and accurately change the density of the final product being loaded and outputting the transfer line into the hole being filled continuously without having to purge and / or exit the pipe hole loading, and to do this optimally,
- bringing the two components into contact with each other and mixing at a static mixer in the hole downstream of the transfer line unrolled from a drum drum, and
- to shorten easily the transfer lines when their ends are degraded by wear and friction in the hole, and
- while avoiding the risks generated by the possible presence of unprotected exposed metal part in the hole.
Pour ce faire, dans
- 1) on transfère séparément jusqu'à un premier mélangeur, avec une première pompe, un produit visqueux, dénommé matrice, comprenant une émulsion inverse d'une phase aqueuse de comburant et phase huileuse de combustible et avec une deuxième pompe, un produit liquide contenant un composé chimique apte à réagir avec la dite matrice pour en augmenter le caractère explosif par gazéification, dénommé réactif de gazéification, depuis des réservoirs comprenant au moins :
- un premier réservoir contenant la dite matrice à base de dite émulsion explosive, et
- un deuxième réservoir contenant ledit réactif de gazéification, et
- 2) on mélange ledit produit visqueux de dite matrice, et ledit produit liquide de dit réactif de gazéification, dans un mélangeur statique à travers lequel les dite matrice et réactif de gazéification sont transférée en mélange, et
- 3) on transfère et dépose ledit produit explosif obtenu en sortie du dit premier mélangeur, dans un trou pour explosion, dans ou au-dessus duquel l'extrémité avale du premier mélangeur est disposée, le dit trou étant situé à distance des dits réservoirs, de préférence encore à au moins 20 m, trou, de préférence un trou de forage sensiblement cylindrique, dans lequel de préférence on a précédemment placé une charge d'amorçage d'explosif et un détonateur relié à un fil de détonateur, et
- à l'étape 1), on commande et contrôle les quantités et/ou débits de dite matrice et de dit réactif de gazéification entrant dans ledit premier mélangeur de manière à produire un dit produit explosif présentant une densité de valeur déterminée en sortie de premier mélangeur à l'étape 2), et
- à l'étape 3), on fait varier la densité du produit explosif obtenu en cours de remplissage selon la quantité de produit explosif déposé et/ou selon la profondeur à laquelle on dépose le produit explosif dans un même trou ou d'un trou à l'autre dans différents trous.
- 1) a viscous product, referred to as a matrix, comprising an inverse emulsion of an aqueous phase of oxidant and an oily phase of fuel and, with a second pump, a liquid product containing a viscous product, referred to as a matrix, is transferred separately to a first mixer; a chemical compound capable of reacting with said matrix to increase its explosive character by gasification, called a gasification reagent, from reservoirs comprising at least:
- a first reservoir containing said matrix based on said explosive emulsion, and
- a second tank containing said gasification reagent, and
- 2) mixing said viscous product of said matrix, and said liquid product of said gasification reagent, in a static mixer through which said matrix and gasification reagent are transferred in a mixture, and
- 3) transferring and depositing said explosive product obtained at the outlet of said first mixer, into an explosion hole, in or above which the downstream end of the first mixer is disposed, said hole being situated at a distance from said reservoirs, more preferably at least 20 m, hole, preferably a substantially cylindrical borehole, in which an explosive charge and a detonator connected to a detonator wire have previously been placed, and
- in step 1), the quantities and / or flow rates of said matrix and of said gasification reagent entering said first mixer are controlled and controlled so as to produce an explosive product having a determined value density at the outlet of the first mixer in step 2), and
- in step 3), the density of the explosive product obtained during filling is varied according to the quantity of explosive product deposited and / or the depth at which the explosive product is deposited in the same hole or a hole to be filled. the other in different holes.
Selon
Ainsi, le réactif de gazéification est véhiculé séparément sans contact avec la matrice jusqu'à ce qu'il débouche dans le mélangeur statique au sein duquel un mélange intime des deux produit est réalisé pour produire le produit explosif en sortie du mélangeur statique à l'extrémité avale du premier tuyau. Ledit premier tuyau ou tuyau externe est solidarisé au dit deuxième tuyau ou tuyau interne seulement au niveau d'une pièce de connexion et alimentation en amont du dit tambour.Thus, the gasification reagent is conveyed separately without contact with the matrix until it opens into the static mixer in which an intimate mixture of the two products is produced in order to produce the explosive product at the outlet of the static mixer. end downstream of the first pipe. Said first pipe or outer pipe is secured to said second pipe or inner pipe only at a connecting piece and supply upstream of said drum.
Le procédé selon
Le procédé selon
Un problème de ce type de procédé est d'obtenir des mélange de densité homogène ou reproductible et donc d'affiner le contrôle de la composition et donc de la densité du mélange.A problem of this type of process is to obtain homogeneous or reproducible density mixtures and thus to refine the control of the composition and therefore of the density of the mixture.
Un autre problème est de pouvoir obtenir une plage de densité élargie du produit de mélangeAnother problem is to be able to obtain an enlarged density range of the mixture product
Un autre problème est de mieux maîtriser et aussi de réduire le temps de réaction entre la matrice d'émulsion et le réactif de gazéification qui se produit dans le trou après dépose du mélange dans celui-ci.Another problem is to better control and also to reduce the reaction time between the emulsion matrix and the gasification reagent that occurs in the hole after depositing the mixture therein.
Plus généralement, le but de la présente invention est donc d'améliorer les conditions de mises en oeuvre du procédé de production in situ de produit explosif ci-dessus et notamment aussi la sécurité du procédé.More generally, the object of the present invention is therefore to improve the operating conditions of the in-situ explosive product production method above and in particular also the safety of the process.
Pour ce faire, on a découvert selon la présente invention que l'effet technique du mélangeur statique était considérablement amélioré en vue de résoudre les problèmes ci-dessus si le mélange était soumis à un traitement d'augmentation de sa viscosité par cisaillement en aval ou de préférence amont du mélangeur statique de préférence en multipliant au moins par deux la viscosité du mélange.In order to do this, it has been found according to the present invention that the technical effect of the static mixer is considerably improved to solve the above problems if the mixture was subjected to a treatment of increasing its viscosity by shearing downstream or preferably upstream of the static mixer preferably by at least doubling the viscosity of the mixture.
Plus précisément, la présente invention fournit un procédé de production in situ de produit explosif comprenant les étapes dans lesquels :
- 1) on transfère séparément jusqu'à un premier mélangeur comprenant de préférence un mélangeur statique, un produit visqueux, dénommé matrice, comprenant une émulsion inverse d'une phase aqueuse de comburant et phase huileuse de combustible et, un produit liquide contenant un composé chimique apte à réagir avec la dite matrice pour en augmenter le caractère explosif par gazéification, dénommé réactif de gazéification, et
- 2) on mélange ledit produit visqueux de dite matrice, et ledit produit liquide de dit réactif de gazéification, dans ledit premier mélangeur à travers lequel les dite matrice et réactif de gazéification sont transférée en mélange, et
- 3) on transfère et dépose ledit produit explosif obtenu en sortie du dit premier mélangeur, dans un trou pour explosion, dans ou au-dessus duquel l'extrémité avale du premier mélangeur est disposée,
- 1) is transferred separately to a first mixer preferably comprising a static mixer, a viscous product, called matrix, comprising an inverse emulsion of an aqueous phase of oxidant and oily phase of fuel and a liquid product containing a chemical compound adapted to react with said matrix to increase its explosive character by gasification, called a gasification reagent, and
- 2) mixing said viscous product of said matrix, and said liquid product of said gasification reagent, in said first mixer through which said matrix and gasification reagent are transferred in a mixture, and
- 3) transferring and depositing said explosive product obtained at the outlet of said first mixer, into an explosion hole, in or above which the downstream end of the first mixer is arranged,
Le dispositif de cisaillement peut être disposé en aval ou de préférence en amont du dit mélangeur.The shearing device may be disposed downstream or preferably upstream of said mixer.
Plus particulièrement, le dispositif de cisaillement comprend une paroi définissant une surface de révolution par rapport à l'axe longitudinale XX' dudit tuyau ou tube formant un canal interne de passage du mélange, surface de révolution dont la superficie de la section transversale de passage du dit mélange diminue progressivement d'une section de passage en entrée du dispositif de cisaillement de superficie S1 jusqu'à une section de passage en sortie du dispositif de cisaillement de superficie S2 inférieure à S1 et débouchant dans une zone du dit tube ou tuyau de plus grande section transversale que la dite section de passage en sortie.More particularly, the shearing device comprises a wall defining a surface of revolution relative to the longitudinal axis XX 'of said pipe or tube forming an internal passage channel of the mixture, a surface of revolution whose cross sectional area of passage of the said mixture gradually decreases from an inlet passage section of the shear device of area S1 to a passage section at the outlet of the shear device of area S2 less than S1 and opening into an area of said tube or pipe more large cross section as the said passage section output.
Plus particulièrement encore, le dispositif de cisaillement comprend une paroi tronconique ou de type tronconique dénommé cône de restriction formant un canal interne de passage du mélange, dont la section transversale de passage du mélange à l'intérieur du dit cône de restriction diminue progressivement en passant d'une section de passage circulaire en entrée du cône de restriction jusqu'à une section de passage en sortie du cône de restriction de dimension réduite, la dite section de sortie étant circulaire ou oblongue.More particularly, the shearing device comprises a frustoconical wall or frustoconical type called restriction cone forming an internal channel passage of the mixture, the cross section of the mixture passing through said restriction cone gradually decreases passing a circular passage section at the inlet of the restriction cone to a passage section at the outlet of the reduced-size restriction cone, said outlet section being circular or oblong.
On entend ici par « surface tronconique ou « de type tronconique», une surface de révolution définie par une génératrice constituée par une droite inclinée par rapport à un axe longitudinale et formant un tour autour du dit axe selon une inclinaison fixe pour une surface tronconique ou inclinaison variable pour une surface de type tronconique, de manière à définir :
- à une première extrémité dans la direction axiale longitudinale, une grande section transversale - c'est à dire dans un plan perpendiculaire à la dite direction axiale longitudinale- la dite grande section transversale étant circulaire, et
- à une deuxième extrémité dans la direction axiale longitudinale, une petite section transversale de plus petite superficie que la grande section transversale, ladite petite section transversale étant circulaire pour une surface tronconique ou respectivement oblongue pour une surface de type tronconique.
- at a first end in the longitudinal axial direction, a large cross section - that is to say in a plane perpendicular to said longitudinal axial direction - said large cross section being circular, and
- at a second end in the longitudinal axial direction, a small cross-section of smaller area than the large cross-section, said small cross section being circular for a frustoconical surface or respectively oblong for a frustoconical type surface.
Cette augmentation de la viscosité du mélange assure un mélange plus intime entre la matrice d'émulsion et le réactif de gazéification. Cela permet d'obtenir une gazéification mieux maîtrisée, à savoir plus rapide, plus homogène ou plus reproductible et enfin un rendement de la réaction de gazéification optimisé par rapport à la stoechiométrie en termes de quantités des produits mis en oeuvre.This increase in the viscosity of the mixture ensures a more intimate mixture between the emulsion matrix and the gasification reagent. This makes it possible to obtain a better controlled gasification, namely faster, more homogeneous or more reproducible and finally a yield of the optimized gasification reaction relative to the stoichiometry in terms of quantities of the products used.
Plus particulièrement, du fait d'un meilleur rendement de la réaction de gazéification, on peut diminuer jusqu'à 15% voire 25% la quantité de réactif de gazéification à mettre en oeuvre comparativement avec un même mélangeur sans dispositif de cisaillement.More particularly, because of a better yield of the gasification reaction, it is possible to reduce up to 15% or even 25% the amount of gasification reagent to be used comparatively with the same mixer without shearing device.
Les bulles de gaz sont mieux bloquées dans le mélange grâce à la viscosité plus élevée (meilleure tenue des bulles de gaz dans la matrice) d'où la possibilité d'en incorporer davantage et ainsi de descendre plus bas en densité. Ceci est intéressant dans certaines applications lorsque l'on veut faire de l'énergie optimisée (objectif final) et donc ceci offre plus de souplesse car la plage de densité est plus large. Ceci est intéressant également lorsque l'on veut réduire l'énergie, et donc la densité, pour des applications spéciales comme le découpage.The gas bubbles are better blocked in the mixture thanks to the higher viscosity (better resistance of the gas bubbles in the matrix), hence the possibility of incorporating more and thus lower density. This is interesting in some applications when one wants to make optimized energy (final objective) and thus this offers more flexibility because the density range is wider. This is also interesting when we want to reduce energy, and therefore density, for special applications such as cutting.
Un autre avantage est d'obtenir une gazéification plus rapide dans le trou avant bourrage, ce qui se traduit concrètement sur le terrain par la possibilité de mettre le bourrage dans le trou par-dessus le mélange explosif plus vite et donc de gagner du temps sur le cycle du tir.Another advantage is to obtain a faster gasification in the hole before stuffing, which translates concretely on the ground by the possibility of putting the stuffing in the hole over the explosive mixture faster and thus to save time on the cycle of shooting.
Un autre avantage de l'augmentation de viscosité est d'obtenir une meilleure précision du chargement c'est-à-dire de mieux maîtriser la dépose du produit en termes de quantité (consommation d'explosif est mieux maîtrisée) et de précision de la localisation (moins de coulure, moins de perte dans des fissures).Another advantage of the increase in viscosity is to obtain a better accuracy of the load that is to say to better control the removal of the product in terms of quantity (consumption of explosive is better controlled) and accuracy of location (less sag, less loss in cracks).
Un autre avantage de l'augmentation de viscosité est d'obtenir une meilleure portance de la colonne du mélange explosif dans le trou de mine après dépose.Another advantage of the viscosity increase is to obtain a better lift of the column of the explosive mixture in the borehole after removal.
Plus particulièrement encore, on réalise une augmentation de la viscosité du dit mélange d'au moins un facteur 2.More particularly, the viscosity of said mixture is increased by at least a factor of 2.
Plus particulièrement encore, le rapport des superficies des dites sections de passage diamètres d'entrée et de sortie du cône de restriction est S1/S2 est au moins égal à 2 de préférence inférieur à 3.More particularly, the ratio of the areas of said passage sections of inlet and outlet diameters of the restriction cone is S1 / S2 is at least 2, preferably less than 3.
Si la réduction de diamètre ou S1/S2 est trop élevée, cela limite trop le débit, à l'inverse si S1/S2 est trop faible cela ne cisaille pas assez et n'augmente pas assez la viscosité.If the reduction in diameter or S1 / S2 is too high, it limits the flow too much, conversely if S1 / S2 is too low it does not shear enough and does not increase the viscosity enough.
L'augmentation de viscosité est liée à un effet de cisaillement crée par la réduction de diamètre. A l'entrée du cône les gouttelettes d'émulsion qui forment la matrice sont soumises à une élongation uni axiale au centre de l'écoulement et à du cisaillement résultant du frottement du mélange sur les parois du dispositif. Cela divise chaque goutte en une quantité de gouttes plus petites, cela se traduisant par une augmentation de viscosité et une intimité accrue entre la matrice et le réactif de gazéification. Plus de bulles de gaz sont produites. Elles sont mieux retenues par l'augmentation de viscosité de la matrice.The increase in viscosity is related to a shearing effect created by the diameter reduction. At the entrance of the cone the emulsion droplets which form the matrix are subjected to a uni-axial elongation in the center of the flow and shear resulting from the friction of the mixture on the walls of the device. This divides each drop into a smaller amount of drops, resulting in increased viscosity and increased intimacy between the matrix and the gasification reagent. More gas bubbles are produced. They are better retained by the viscosity increase of the matrix.
En passant de S1 à S2, à débit de fluide de mélange de matrice et réactif égal, la vitesse linéaire du fluide augmente avec un rapport de vitesses équivalent au quotient du carré des diamètres ; ainsi V2= V1 x S1/S2 ou encore V2=V1 x D12/D22.Moving from S1 to S2, at a matrix mixing fluid flow rate and equal reagent, the linear velocity of the fluid increases with a velocity ratio equivalent to the quotient of the square of the diameters; thus V2 = V1 x S1 / S2 or else V2 = V1 x D1 2 / D2 2 .
Ainsi, en passant de D1=25 à 35 mm (diamètre d'une section circulaire en entrée de cône de restriction) à D2=5 à 15 mm (diamètre d'une section circulaire de sortie du cône), à débit de matrice + réactif égal à 50 à 150kg/min et de densité environ 1 à 2 la vitesse du fluide augmente d'un facteur d'environ 5 à 15, la valeur de la viscosité étant avant cisaillement de 15 000 à 25 000 cps et après cisaillement 30 000 à 60 000 cps telle que mesuré à l'aide d'un viscosimètre de type Brookfield, mobile 7 à 50 tr/min.Thus, by passing from D1 = 25 to 35 mm (diameter of a circular section at the cone of restriction cone) to D2 = 5 to 15 mm (diameter of a circular cone outlet section), at a flow of matrix + reagent equal to 50 to 150 kg / min and a density of about 1 to 2 the fluid velocity increases by a factor of about 5 to 15, the value of the viscosity being before shear of 15,000 to 25,000 cps and after shearing 30,000 at 60,000 cps as measured using a Brookfield type viscometer, mobile 7 at 50 rpm.
Ainsi, en passant de D1=27 mm à D2=10 mm, à débit de matrice + réactif égal à 100kg/min et de densité environ 1.30 la vitesse du fluide augmente d'un facteur d'environ 7, la valeur de la viscosité étant avant cisaillement de 23 000 cps et après cisaillement 45 000 cps telle que mesuré à l'aide d'un viscosimètre de type Brookfield, mobile 7 à 50 tr/min.Thus, passing from D1 = 27 mm to D2 = 10 mm, with a matrix flow rate + reagent equal to 100 kg / min and a density of about 1.30 the fluid velocity increases by a factor of about 7, the value of the viscosity being before shear of 23,000 cps and after shear 45,000 cps as measured using a Brookfield type viscometer, mobile 7 at 50 rpm.
Pour un débit de 100kg/min, on passe d'une durée de gazéification de 45 minutes à 25 min, soit une diminution de 20 minutes pour 100 kg de produit à 20°c avec un débit de pompage de 100kg/min et une densité finale d'environ 1 +/- 5% avec une réduction de la quantité de réactif de gazéification de 20%.For a flow rate of 100 kg / min, a gasification time of 45 minutes is changed to 25 minutes, ie a decrease of 20 minutes per 100 kg of product at 20 ° C with a pumping rate of 100 kg / min and a density final about 1 +/- 5% with a reduction of the amount of gasification reagent by 20%.
L'augmentation de cisaillement dû à l'apport du cône de restriction, se traduit par la possibilité éventuellement de réduire la longueur du mélangeur par rapport aux versions précédentes si le dispositif de cisaillement est placé en amont du mélangeur.The increase in shear due to the addition of the restriction cone results in the possibility of possibly reducing the length of the mixer compared to previous versions if the shearing device is placed upstream of the mixer.
Plus particulièrement encore, on réalise le mélange dans un dit premier mélangeur comprenant mélangeur statique placé dans un tuyau ou tube et on place ledit dispositif de cisaillement dans le dit tuyau ou tube juste en amont dudit mélangeur statique.Even more particularly, mixing is carried out in a first mixer comprising a static mixer placed in a pipe or tube and said shearing device is placed in said pipe or tube just upstream of said static mixer.
On entend ici, de manière connue de l'homme de l'art, par « mélangeur statique », un dispositif contenant des éléments mécaniques aptes à créer une modification dans le mouvement d'un fluide en mouvement le parcourant créant des divisions et rotations du flux et/ou mouvements tourbillonnaires permettant le mélange sans apport d'énergie pour déplacer lesdits éléments mécaniques autre que celle apportée par le mouvement du fluide. Le plus souvent les mélangeurs statiques consistent en tube contenant une ou plusieurs structures tridimensionnelles favorisant l'apparition de divisions et rotations du flux et/ou tourbillons lors du passage d'un flux de fluide dans la direction longitudinal du tube.Here, in a manner known to those skilled in the art, the term "static mixer" is intended to mean a device containing mechanical elements able to create a modification in the movement of a moving fluid traveling through it creating divisions and rotations of the vortex flow and / or movements allowing mixing without energy input to move said mechanical elements other than that provided by the movement of the fluid. Most often Static mixers consist of a tube containing one or more three-dimensional structures favoring the appearance of divisions and rotations of the flow and / or vortices during the passage of a flow of fluid in the longitudinal direction of the tube.
Plus particulièrement encore, on intercale entre le dispositif de cisaillement et dit mélangeur statique un dispositif de dispersion dénommé brise jet sous forme une double traverse en croix disposée transversalement, centrée axialement et fixée au sein dit tube fourreau en aval de l'orifice de sortie du dispositif de cisaillement pour réduire la vitesse et la pression du fluide de mélange à ce niveau.More particularly, between the shear device and said static mixer is interposed a dispersion device called jet jet in the form of a double transverse crosspiece arranged transversely, axially centered and fixed within said sleeve tube downstream of the outlet orifice of the shearing device for reducing the speed and pressure of the mixing fluid at this level.
Ce dispositif de dispersion vise à protéger mécaniquement le mélangeur statique sans affecter la viscosité du fluide. Ainsi pour une augmentation de viscosité avec réduction de diamètre mentionnée ci-dessus on peut passer d'une pression de 0.5.105 Pa en entrée du cône de restriction à 8.105 Pa en sortie. Plus particulièrement encore, le dit mélangeur comprend une pluralité de pâles ou ailettes bout à bout présentant chacune une surface hélicoïdale, s'étendant dans sa direction axiale (XX') sur une longueur correspondant de préférence à un demi pas de la courbe hélicoïdale correspondante, les dites surfaces hélicoïdales étant supportées par un même support auquel elles sont fixées de préférence de façon juxtaposées dans la direction longitudinale du dit tuyau ou tube, les dites pâles de surfaces hélicoïdales successives étant toutes sensiblement de même diamètre que le diamètre interne de la surface interne cylindrique du dit tuyau ou tube et décalées angulairement en rotation par rapport à leur axe virtuel commun de surface hélicoïdale coïncidant sensiblement avec un axe longitudinale du dit tuyau ou tube, de préférence les dites surfaces hélicoïdales successives étant décalées de 90°.This dispersion device aims to mechanically protect the static mixer without affecting the viscosity of the fluid. Thus, for a viscosity increase with diameter reduction mentioned above, it is possible to pass from a pressure of 0.5 × 10 5 Pa at the inlet of the restriction cone to 8 × 10 5 Pa at the outlet. More particularly still, said mixer comprises a plurality of blades or butt fins each having a helical surface, extending in its axial direction (XX ') over a length corresponding preferably to a half-pitch of the corresponding helical curve, said helical surfaces being supported by a same support to which they are preferably fixed juxtaposed in the longitudinal direction of said pipe or tube, said blades of successive helical surfaces being all substantially the same diameter as the inner diameter of the inner surface cylindrical of said pipe or tube and angularly offset in rotation relative to their common virtual axis of helical surface coinciding substantially with a longitudinal axis of said pipe or tube, preferably said successive helical surfaces being shifted by 90 °.
Lesdites pâles ou ailettes hélicoïdales présentent une forme torsadée ou spiralée et agissent comme mélangeur en divisant par deux le flux à chaque ailette ou pale au niveau de leur bord transversal d'entrée, donc par une succession de division puis de rotation des différents courants divisés du fait du décalage angulaire de chaque bord transversal de sortie ou bord de fuite de l'ailette par rapport à son bord d'entrée de préférence d'un angle de 90°, sous l'effet de la pression des flux de matrice et réactif en mélange le traversant.Said blades or helical fins have a twisted or spiral shape and act as a mixer by dividing by two the flux at each fin or blade at their transverse input edge, therefore by a succession of division and rotation of the different currents divided due to the angular offset of each transverse edge output or trailing edge of the blade relative to its input edge preferably at an angle of 90 °, under the effect of the pressure of the flows of matrix and reagent mixed therethrough.
Plus particulièrement encore, le dit premier mélangeur comprend un tube fourreau rigide qui supporte les dites pâles ou ailettes qui lui sont solidaires et au sein duquel les dites pâles ou ailettes sont disposées, le bord de chaque ailette étant en contact et solidaire sur sa longueur avec la paroi interne dudit tube fourreau, le dit tube rigide présentant un diamètre externe sensiblement identique ou juste suffisamment inférieur au diamètre interne du tuyau alimentant ledit premier mélangeur en dit mélange et dans lequel ledit mélangeur est disposé.More particularly still, said first mixer comprises a rigid sheath tube which supports said blades or fins which are integral therewith and in which said blades or fins are disposed, the edge of each fin being in contact and secured along its length with the inner wall of said sheath tube, said rigid tube having an outer diameter substantially the same or just sufficiently smaller than the internal diameter of the pipe supplying said first mixer in said mixture and wherein said mixer is disposed.
Plus particulièrement encore, le dit tube fourreau du dit mélangeur comprend des perforations latérales. Les ouvertures latérales du fourreau ont pour fonction de permettre le nettoyage de la pièce après usage.More particularly, said sheath tube of said mixer comprises lateral perforations. The lateral openings of the sheath have the function of allowing the cleaning of the room after use.
Plus particulièrement encore, le dit tube fourreau comprend, de préférence à son extrémité en aval, un filetage sur sa paroi externe cylindrique permettant de le visser et ainsi de le fixer de manière amovible contre la paroi interne dudit premier tuyau de préférence à son extrémité en aval.More particularly still, said sheath tube comprises, preferably at its downstream end, a thread on its cylindrical outer wall making it possible to screw it and thus to fix it removably against the inner wall of said first pipe, preferably at its end. downstream.
Plus particulièrement encore, le dit premier mélangeur statique constitué du dit tube fourreau et des dites pâles ou ailettes et dit cône de restriction qui lui sont solidaires viennent de matière et sont réalisées en une seule et même pièce, de préférence en matière plastique.More particularly still, said first static mixer consisting of said sheath tube and said blades or vanes and said restriction cone which are integral therewith are of material and are made in one and the same piece, preferably plastic.
Il peut être réalisé par impression 3D tous les éléments venant de matière. Le précédent mélangeur était en acier inox, celui-ci est en plastique, notamment du polyamide renforcé avec des fibres de verre, d'où un gain au niveau de la sécurité car ce mélangeur se situe en bout de tuyau et donc au contact des explosifs et détonateurs.It can be realized by 3D printing all the elements coming from matter. The previous mixer was made of stainless steel, this one is made of plastic, in particular polyamide reinforced with glass fibers, hence a gain in safety because this mixer is located at the end of the pipe and therefore in contact with explosives and detonators.
Plus particulièrement encore, à l'étape 1), la dite matrice est transférée dans un premier tuyau flexible et le dit réactif de gazéification est transféré dans un deuxième tuyau flexible, les dits premier et deuxième tuyaux flexibles étant réunis l'un avec l'autre de sorte que le dit deuxième tuyau est disposé entièrement à l'intérieur du premier tuyau formant un ensemble de tuyaux coaxiaux, la dite matrice étant véhiculée sans contact avec le réactif de gazéification dans l'espace annulaire entre les deux tuyaux coaxiaux, ledit premier mélangeur étant disposé à l'intérieur du premier tuyau à son extrémité avale, ledit deuxième tuyau se terminant juste en amont dudit dispositif de cisaillement et dit premier mélangeur.More particularly still, in step 1), said matrix is transferred into a first flexible pipe and said gasification reagent is transferred into a second flexible pipe, said first and second flexible pipes being joined together with the other so that said second pipe is disposed entirely inside the first pipe forming a set of coaxial pipes, said die being conveyed without contact with the gasification reagent in the annular space between the two coaxial pipes, said first mixer being disposed within the first pipe at its downstream end, said second pipe terminating just upstream of said shearing device and said first mixer.
Plus particulièrement encore, pour produire un produit explosif de densité de 0.5 à 1.5, on met en oeuvre :
- une dite matrice de densité de 1 à 2, notamment 1.2 à 1.6 d'une émulsion de base dite inverse ou « eau dans huile » obtenue par un mélange de (a) une phase continue organique, constituée mélange d'huiles minérales et gasoil, et (b) une phase aqueuse discontinue de divers sels comburants en solution aqueuse à base de particules de nitrate(s) d'ammonium et/ou sodium et/ou calcium ; à un débit de 25 à 300 Kg/min, et
- une solution dit réactif de gazéification de densité de 0.5 à 1.5 à base de nitrite et/ou thiocyanate de sodium, à un débit de 0.1 à 2 L/min ;
- dans un ratio de débit de réactif/ matrice variant de de 0.1 à 2 L/ 100Kg,
- la viscosité dudit mélange avant cisaillement par le dispositif de cisaillement étant de 15 000 à 25 000 cps tel que mesuré avec un viscosimètre Brookfield mobile 7 à 50 tour/min et 30 000 à 60 000 après cisaillement par le dispositif de cisaillement.
- a said matrix of density of 1 to 2, especially 1.2 to 1.6 of a so-called inverse base emulsion or "water in oil" obtained by a mixture of (a) an organic continuous phase, constituted mixture of mineral oils and gas oil, and (b) a discontinuous aqueous phase of various oxidizing salts in aqueous solution based on ammonium and / or sodium and / or calcium nitrate particles; at a flow rate of 25 to 300 Kg / min, and
- a so-called gaseous reactant solution with a density of 0.5 to 1.5 based on nitrite and / or sodium thiocyanate at a flow rate of 0.1 to 2 L / min;
- in a reagent / matrix flow rate ranging from 0.1 to 2 L / 100Kg,
- the viscosity of said mixture before shearing by the shearing device being from 15,000 to 25,000 cps as measured with a Brookfield
mobile viscometer 7 to 50 rpm and 30,000 to 60,000 after shearing by the shearing device.
La présente invention a également pour objet un mélangeur comprenant un dispositif de cisaillement juste en amont d'un mélangeur statique apte à être placé dans un tuyau tel que définis ci-dessus et utile dans un procédé selon l'invention.The present invention also relates to a mixer comprising a shearing device just upstream of a static mixer suitable for being placed in a pipe as defined above and useful in a method according to the invention.
Plus particulièrement, le dit mélangeur comprend un dispositif de cisaillement fixé à un mélangeur statique en amont dudit mélangeur statique, le dit dispositif de cisaillement et le dit mélangeur statique étant disposés au sein d'un tube rigide et solidaires du dit tube rigide, le dit tube rigide étant apte à être placé dans un tuyau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.More particularly, said mixer comprises a shearing device attached to a static mixer upstream of said static mixer, said shearing device and said static mixer being arranged within a rigid tube and integral with said rigid tube, said rigid tube being adapted to be placed in a pipe for the implementation of a method according to the invention.
Plus particulièrement encore, ledit tube rigide forme un fourreau supportant solidairement en son sein :
- un dispositif de cisaillement comprenant une paroi interne tronconique ou de type tronconique coaxiale dénommée cône de restriction formant un canal interne de passage du mélange dont la section transversale de passage du mélange à l'intérieur du dit cône de restriction diminue progressivement en passant d'une section de passage circulaire en entrée C1 du cône de restriction jusqu'à une section de passage en sortie C2 du cône de restriction de dimension réduite, la dite section de sortie étant circulaire ou oblongue et débouchant dans une zone du dit tube rigide de plus grande section transversale que la dite section de passage en sortie, et
- un mélangeur statique comprenant une succession de pâles ou ailettes hélicoïdales juxtaposées bout à bout, toutes de même diamètre que le diamètre interne de la paroi interne cylindrique du dit tube, le bord de chaque ailette étant en contact et solidaire sur sa longueur avec la paroi interne dudit tube rigide, et les dites ailettes successives étant décalées angulairement, dans le tube rigide en aval dudit dispositif de cisaillement.
- a shearing device comprising a frustoconical inner wall or frustoconical type coaxial called restriction cone forming an internal passage passage of the mixture, the cross section of passage of the mixture inside said restriction cone gradually decreases from a circular passage section at the inlet C1 of the restriction cone to a passage section at the outlet C2 of the reduced-size restriction cone, said outlet section being circular or oblong and opening into an area of said larger rigid tube; cross-section than the said section of passage output, and
- a static mixer comprising a succession of helical blades or fins juxtaposed end to end, all of the same diameter as the internal diameter of the cylindrical inner wall of said tube, the edge of each fin being in contact and secured along its length with the inner wall; said rigid tube, and said successive fins being angularly offset, in the rigid tube downstream of said shearing device.
Plus particulièrement encore, selon d'autres caractéristiques :
- à l'étape 1), on commande et contrôle les quantités et/ou débits de dite matrice et de dit réactif de gazéification entrant dans ledit premier mélangeur de manière à produire un dit produit explosif présentant une densité de valeur déterminée en sortie de premier mélangeur à l'étape 2), et
- à l'étape 3), on fait varier la densité du produit explosif obtenu en cours de remplissage selon la quantité de produit explosif déposé et/ou selon la profondeur à laquelle on dépose le produit explosif dans un même trou ou d'un trou à l'autre dans différents trous.
- in step 1), the quantities and / or flow rates of said matrix and of said gasification reagent entering said first mixer are controlled and controlled so as to produce an explosive product having a determined value density at the outlet of the first mixer in step 2), and
- in step 3), the density of the explosive product obtained during filling is varied according to the quantity of explosive product deposited and / or the depth at which the explosive product is deposited in the same hole or a hole to be filled. the other in different holes.
Dans la présente description, on entend par « amont » et « aval », la position en référence au sens d'écoulement des fluides au sein des tuyaux depuis les réservoirs vers le premier mélangeur et vers la sortie débouchant dans le trou de dépose du produit explosif en sortie de premier mélangeur.In the present description, the term "upstream" and "downstream", the position in reference to the flow direction of the fluids in the pipes from the tanks to the first mixer and to the outlet opening into the dispensing hole of the product. explosive at the output of the first mixer.
Plus particulièrement, on commande de produire des quantités déterminées de produits explosifs ayant des valeurs de densité déterminées différentes respectivement à déposer successivement dans un trou en cours de remplissage, en continu.More particularly, it is ordered to produce specific quantities of explosive products having different density values respectively to deposit successively in a hole being filled, continuously.
Typiquement, on réalise des trous de 5 à 30 m de profondeur et de diamètre de 5cm à 20 cm, et on définit au moins deux de préférence 4 quantités de produit explosifs pour 4 valeurs de densité correspondant à des énergies massique de 2 à 5 MJ/kg (106J/Kg), notamment des densités de 0.5 à 1.5.Typically, holes 5 to 30 m deep and 5 cm to 20 cm in diameter are formed, and at least two, preferably 4, amounts of explosive product are defined for 4 density values corresponding to mass energies of 2 to 5 MJ. / kg (10 6 J / kg), in particular densities of 0.5 to 1.5.
En pratique la quantité de produit explosif correspond sensiblement à la quantité de dite matrice car la quantité relative de réactif est de l'ordre de 0.1 à 2% seulement par rapport au poids de produit explosif obtenu.In practice the amount of explosive product substantially corresponds to the amount of said matrix because the relative amount of reagent is of the order of 0.1 to 2% only relative to the weight of explosive product obtained.
Plus particulièrement, on détermine et met en oeuvre au moins deux, de préférence 4, quantités de produit explosifs pour des valeurs de densité distinctes décroissantes de préférence une densité présentant une dite valeur prédéterminée entre 0.5 et 1.5, de préférence encore de 0.8 à 1.2, au cours du remplissage.More particularly, at least two, preferably 4, quantities of explosive product are determined and used for decreasing distinct density values, preferably a density exhibiting a said predetermined value between 0.5 and 1.5, more preferably from 0.8 to 1.2, during filling.
De façon connue de l'homme de l'art, des abaques permettent pour une valeur de densité donnée, les débits respectifs de réactif de gazéification y et de dite matrice x varient linéairement selon une formule y= ax+b. Les valeurs de a et b dépendent de la composition des dits réactifs de porosité et dite matrice. Des abaques fournissent des graphiques de dits débits de réactif en L/min par rapport à des valeurs de débit de dite matrice en Kg/min. Ainsi, pour une valeur de débit de matrice fixée, il suffit de faire varier le débit de réactif de gazéification.In a manner known to those skilled in the art, abacuses allow for a given density value, the respective rates of gasification reagent y and said matrix x vary linearly according to a formula y = ax + b. The values of a and b depend on the composition of said porosity reactants and said matrix. Charts provide graphs of said reactant flow rates in L / min relative to flow values of said matrix in Kg / min. Thus, for a fixed matrix flow rate value, it is sufficient to vary the rate of gasification reagent.
D'autre part, du fait que le produit visqueux est plus difficilement contrôlable et qu'il est plus aisé de faire varier et contrôler le dédit d'un fluide liquide, il est avantageux de travailler à flux de matrice constant et en faisant varier le débit de réactif de gazéification.On the other hand, because the viscous product is more difficult to control and it is easier to vary and control the dedication of a liquid fluid, it is advantageous to work with a constant matrix flow and to vary the flow rate of gasification reagent.
Plus particulièrement, on commande et contrôle les quantités et débits respectifs de dite matrice et dit réactif de gazéification, en commandant et contrôlant des vannes et/ou les vitesses des dites première et/ou deuxième pompes, de manière automatisée à l'aide d'une unité centrale de commande et contrôle comportant des moyens électroniques pilotés par un logiciel avec un clavier et/ou interface graphique, permet de de préférence la dite unité centrale étant supporté sur un véhicule motorisé, de préférence encore ledit véhicule supportant les dits premier et deuxième réservoirs et dites première et deuxième pompe.More particularly, the respective quantities and flow rates of said matrix and said gasification reagent are controlled and controlled by controlling and controlling valves and / or the speeds of said first and / or second pumps, in an automated manner with the aid of a central control and control unit comprising electronic means controlled by software with a keyboard and / or graphic interface, preferably allows said central unit being supported on a motorized vehicle, preferably said vehicle supporting said first and second tanks and say first and second pump.
Les données d'entrées de quantités et débits de matrice, réactif de gazéification et produit explosif et de densité peuvent être chargées automatiquement vers l'unité centrale à partir d'un port USB ou via une connexion WIFI pour faciliter la procédure et limiter le risque d'erreurs.Input data of quantities and flow rates of matrix, gasification reagent and explosive product and density can be loaded automatically to the central unit from a USB port or via a WIFI connection to facilitate the procedure and limit the risk of errors.
Plus particulièrement, à l'étape 1), on transfère séparément les dite matrice et dit réactif de gazéification depuis des dits premier et respectivement deuxième réservoirs dans des premier tuyau et respectivement deuxième tuyau avec une première pompe et respectivement une deuxième pompe, et on commande et contrôle un débit constant de dite matrice en contrôlant la vitesse de la première pompe à l'aide d'un capteur de vitesse de la dite première pompe, et on fait varier le débit de dit réactif de gazéification en en contrôlant la vitesse de la deuxième pompe à l'aide d'un débitmètre.More particularly, in step 1), said matrix and said gasification reagent are separately transferred from said first and second reservoirs respectively into first pipe and second pipe respectively with a first pump and a second pump, respectively, and control and controlling a constant flow rate of said die by controlling the speed of the first pump with a speed sensor of said first pump, and varying the flow rate of said gasification reagent by controlling the speed of the second pump using a flow meter.
Plus particulièrement, les dits premier et deuxième tuyaux flexibles sont réunis l'un avec l'autre pour former un ensemble complexe de tuyaux relié à un tambour enrouleur, et enroulé au moins en partie ou apte à être enroulé sur ledit tambour enrouleur.More particularly, said first and second hoses are joined with each other to form a complex set of hoses connected to a take-up drum, and at least partially wound or wound on said take-up drum.
Typiquement, on met en oeuvre un tambour enrouleur de 30 à 80cm de diamètre pour un tuyau de 30 à 100m de long avec des diamètres externes de premier tuyau de 30 à 50mm et diamètres internes de 25 à 40mm et diamètres externes de deuxième tuyau de 5 à 15 mm avec un diamètre interne de 3 à 10mm.Typically, a reel drum of 30 to 80 cm diameter is used for a pipe 30 to 100m long with external diameters of first pipe 30 to 50mm and internal diameters of 25 to 40mm and external diameters of
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite de manière illustrative et non limitative, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la
figure 1A représente une unité mobile de fabrication d'explosifs 1 (abrégée « UMFE ») à savoirun camion 1 transportant le matériel de l'installation selon la présente invention sur son châssis arrière 1a, et le déploiement d'un ensemble de tuyaux coaxiaux 6 déroulés depuisun enrouleur 5 à l'arrière dudit camion, et - la
figure 1B représente une vue en coupe d'un trou deforage 21 réalisé dans un massif rocheux 25 dans lequel est déposé du produit explosif 20, l'extrémité avale ouverte de l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6 selon l'invention disposée dans le trou, et - la
figure 2 représente un schéma de montage des matériels de l'installation selon la présente invention en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et - la
figure 3 représente le détail d'une vue en perspective de l'enrouleur 5, et - la
figure 3A représente une vue en coupe verticale au niveau de la première partie rigide 61a du tuyau externe 61 de l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6, et - les
figures 4A et 4B représentent l'introduction du premier mélangeur statique 7 à l'intérieur et à l'extrémité avale dupremier tuyau 61 en aval du clapet 64 de l'extrémité avale du deuxième tuyau 62. - les
figures 5A, 5B et 5C sont des vues de côté (fig.5A ), de face à une extrémité (fig.5B ) et en coupe longitudinale AA de lafigure 5B avec un cône de restriction tronconique (fig.5C ). - les
figures 6A et 6B représentent un mélangeur équipé d'un dispositif de dispersion 11 et encore en amont de celui-ci- d'un cône de restriction de type tronconique à section de sortie C2 oblongue.
- the
Figure 1A represents a mobile explosive manufacturing unit 1 (abbreviated "UMFE") namely atruck 1 carrying the equipment of the installation according to the present invention on itsrear chassis 1a, and the deployment of a set ofcoaxial pipes 6 unwound from aretractor 5 at the rear of said truck, and - the
Figure 1B represents a sectional view of a borehole 21 made in arock mass 25 in whichexplosive product 20 is deposited, the open downstream end of the set ofcoaxial pipes 6 according to the invention disposed in the hole, and - the
figure 2 represents a circuit diagram of the equipment of the installation according to the present invention with a view to implementing the method according to the invention, and - the
figure 3 represents the detail of a perspective view of thewinder 5, and - the
figure 3A shows a vertical sectional view at the first rigid section 6 1 a of theouter pipe 6 1 of assembly ofcoaxial pipes 6, and - the
Figures 4A and 4B represent the introduction of the firststatic mixer 7 inside and at the downstream end of thefirst pipe 6 1 downstream of thevalve 6 4 of the downstream end of thesecond pipe 6 2 . - the
FIGS. 5A, 5B and 5C are side views (5A ), from front to end (5B ) and in longitudinal section AA of theFigure 5B with a frustoconical restriction cone (5C ). - the
Figures 6A and 6B represent a mixer equipped with adispersion device 11 and further upstream thereof a frustoconical type cone of oblong C2 exit section.
Une installation 1 de production de produits explosifs 10 in situ c'est-à-dire sur le site d'utilisation de l'explosif, à savoir, plus précisément au niveau d'un trou de forage 21 selon l'invention, comporte les matériels suivants agencés de la manière suivante :
un camion 1 supporte sur son châssis arrière la un premier réservoir 1-1 contenant un produit constitué principalement d'une émulsion explosive dénommée « matrice », et- un deuxième réservoir 1-2 contenant un réactif de gazéification notamment à base de nitrite de sodium et de thiocyanate, et
- un troisième réservoir 1-3 contenant un catalyseur de réaction, à savoir un acide notamment de l'acide acétique et destiné à catalyser la réaction de la matrice avec le réactif de gazéification pour dégager un gaz comme décrit ci-après, et
- un quatrième réservoir d'eau 1-4, et
- un cinquième réservoir de nitrates 1-5.
- a
truck 1 supports on its rear chassis the first tank 1-1 containing a product consisting mainly of an explosive emulsion called "matrix", and - a second tank 1-2 containing a gasification reagent especially based on sodium nitrite and thiocyanate, and
- a third reservoir 1-3 containing a reaction catalyst, namely an acid including acetic acid and intended to catalyze the reaction of the matrix with the gasification reagent to release a gas as described below, and
- a fourth water tank 1-4, and
- a fifth tank of nitrates 1-5.
Le camion 1 supporte également sur son châssis la les différentes pompes suivantes :
- une première pompe 2-1 disposée en sortie du premier réservoir 1-1 et destinée à transférer la matrice du premier réservoir 1-1 vers le trou de
forage 21 par l'intermédiaire d'un premier circuit comprenant une canalisation de transfert de matrice la puis un ensemble de tuyaux coaxiaux 6 décrit ci-après, et - une deuxième pompe 2-2 disposée en sortie du deuxième réservoir 1-2 destinée à transférer le réactif de gazéification depuis son deuxième réservoir 1-2 dans un deuxième circuit comprenant une canalisation de transfert de réactif 1b vers l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6 tel que décrit ci-après, et
- une troisième pompe 2-3 destinée à transférer le catalyseur depuis son réservoir 1-3 jusque dans le premier réservoir 1-1, et
- une pompe 2-5 et/ou vis d'extraction destinée à transférer le nitrate du cinquième réservoir 1-5 vers ledit premier réservoir 2-1
- une pompe 2-4 destinée à transférer l'eau du quatrième réservoir 1-4 dans un circuit 1c vers le premier circuit la de transfert de la matrice de façon à lubrifier le produit visqueux que constitue la matrice et faciliter son transfert au sein d'un premier tuyau de transfert 61 comme décrit ci-après.
- a first pump 2-1 disposed at the outlet of the first tank 1-1 and intended to transfer the matrix of the first tank 1-1 to the
borehole 21 via a first circuit comprising a matrix transfer pipe the then a set ofcoaxial pipes 6 described below, and - a second pump 2-2 disposed at the outlet of the second reservoir 1-2 intended to transfer the gasification reagent from its second reservoir 1-2 into a second circuit comprising a
reagent transfer line 1b towards the set ofcoaxial pipes 6 such as described below, and - a third pump 2-3 for transferring the catalyst from its reservoir 1-3 into the first reservoir 1-1, and
- a pump 2-5 and / or extraction screw for transferring the nitrate of the fifth reservoir 1-5 to said first reservoir 2-1
- a pump 2-4 for transferring water from the fourth reservoir 1-4 in a circuit 1c to the
first transfer circuit 1a of the matrix so as to lubricate the viscous product constituted by the matrix and facilitate its transfer within afirst transfer pipe 6 1, as described below.
La jonction du circuit d'eau 1c sur le premier circuit de matrice la se fait par une pièce 1d dénommée « anneau injecteur d'eau de lubrification ». La fonction de l'eau est uniquement la lubrification de la matrice pour une diminution des pertes de charges.The junction of the water circuit 1c on the first matrix circuit la is by a
La canalisation constituant un premier circuit de transfert de matrice la relie le premier réservoir 1-1 à un premier tuyau flexible 61 externe de l'ensemble de tuyau 6 enroulé sur un enrouleur 5. Et, le deuxième circuit de transfert de réactif de gazéification 1b comprend des canalisations depuis le deuxième réservoir 1-2 jusqu'à un deuxième tuyau 62 interne de transfert de réactif de gazéification de l'ensemble de tuyaux 6 enroulé sur l'enrouleur 5. Le deuxième tuyau 62 est disposé à l'intérieur du premier tuyau 61 et se positionne sensiblement de manière coaxiale à l'intérieur du tuyau 61 lorsque du fait du flux de matrice passant dans l'espace annulaire entre le premier tuyau 61 et le deuxième tuyau 62 lorsque l'on transfère ladite matrice vers le trou de forage 21.The pipe constituting a first matrix transfer circuit connects the first tank 1-1 to a first external
Le camion 1 supporte également un mélangeur statique dénommé « deuxième mélangeur » statique 2-6, en amont de l'ensemble de tuyau coaxiaux 6.The
Le camion 1 supporte également sur son châssis arrière la des vannes comprenant :
- une première vanne V1 en sortie du réservoir 1-1 monté sur la première canalisation la de transfert de matrice, et
- en aval de la première pompe 2-1, une deuxième vanne V2 en sortie du deuxième réservoir 1-2 de transfert de réactif de gazéification coopérant avec le deuxième
circuit 1b de transfert de réactif de gazéification en amont de la deuxième pompe 2-2, et
- une vanne d'isolement 1-2a en amont du deuxième réservoir de réactif de gazéification 1-2, et
- une troisième vanne V3, vanne trois voies permettant d'alimenter une canalisation de dérivation 1b-1 du deuxième
circuit 1b de réactif de gazéification connecté à la première canalisation de transfert de matrice la en aval de la première vanne V1 mais en amont dudit deuxième mélangeur statique 2-6.
- a first valve V1 at the outlet of the tank 1-1 mounted on the first channel of transfer matrix, and
- downstream of the first pump 2-1, a second valve V2 at the outlet of the second reservoir 1-2 of transfer of gasification reagent cooperating with the second gasification
reagent transfer circuit 1b upstream of the second pump 2-2, and
- an isolation valve 1-2a upstream of the second gasification reagent tank 1-2, and
- a third valve V3, a three-way valve for supplying a
bypass line 1b-1 of the secondgasification reagent circuit 1b connected to the firstmatrix transfer line 1a downstream of the first valve V1 but upstream of said second mixer static 2-6.
Le camion 1 supporte également sur son châssis arrière la une unité de commande centrale 9 comportant un clavier et/ou une interface graphique, coopérant avec un logiciel apte à commander l'actionnement des dites pompes et desdites vannes.The
En aval de la troisième vanne V3, le circuit de transfert de réactif de gazéification 1b rejoint le premier circuit de transfert de matrice la en aval du deuxième mélangeur 2-6 au niveau d'une pièce de connexion dénommée première pièce de connexion 3 qui assure la connexion entre la première canalisation la et la deuxième canalisation 1b juste en amont de l'ensemble de tuyaux coaxiaux 6 enroulés sur l'enrouleur 5, de manière à ce que le flux de réactif de gazéification soit transféré dans le deuxième tuyau interne 62 et le flux de matrice provenant du premier circuit la soit transféré à l'intérieur du premier tuyau 61 et à l'extérieur du deuxième tuyau 62 dans l'espace annulaire entre la paroi interne du premier tuyau61 et le deuxième tuyau 62, tel que décrit ci-après.Downstream of the third valve V3, the gasification
La vanne V3 permet, en forçant la circulation du réactif de gazéification vers la dérivation 1b-1 d'obtenir un premier mode de fonctionnement de l'installation selon un procédé traditionnel dans lequel on mélange le réactif de gazéification et la matrice au sein du mélangeur 2-6 en amont de l'ensemble de tuyaux de transfert 6 jusqu'au trou de forage 21. Dans ce mode de réalisation traditionnel, le produit explosif 20 produit au sein du mélangeur 2-6 est véhiculé sur une longue distance, c'est-à-dire tout le long d'un long tuyau rejoignant le trou de forage 21.The valve V3 makes it possible, by forcing the circulation of the gasification reagent to the
Le châssis la du camion 1 supporte également en amont de la deuxième pompe 2-2 et en aval du deuxième réservoir 1-2 un filtre 2-5. Par ailleurs, le châssis la supporte également :
- en aval de la deuxième pompe 2-2, un débitmètre 2-2a, et
- un capteur de vitesse 2-1a permet de connaître la quantité de produit débité par la pompe.
- downstream of the second pump 2-2, a flow meter 2-2a, and
- a speed sensor 2-1a makes it possible to know the quantity of product delivered by the pump.
En aval de la première pompe 2-1, sont également montés sur le premier circuit 1-a différents capteurs à savoir, un capteur de pression du fluide de matrice 1a-1, un capteur de température 1a-2, et un capteur de détection d'absence de débit de flux de matrice 1a-3.Downstream of the first pump 2-1, are also mounted on the first circuit 1-a different sensors namely, a matrix
Un deuxième tuyau de transfert de réactif de gazéification est disposé à l'intérieur d'un premier tuyau 6-1 de transfert de matrice, pour former un ensemble de tuyau 6 selon la disposition suivante.A second gasification reagent transfer pipe is disposed within a first die transfer pipe 6-1, to form a
Les deux canalisations indépendantes de transfert de matrice la et transfert de réactif de gazéification 1b se rejoignent au niveau d'une première pièce de connexion 3 à raccords à joints tournants.The two independent
La dite pièce de connexion sert aussi à l'alimentation latérale du tuyau interne en réactif de gazéification depuis ledit deuxième circuit de transfert et qu'en amont de la dite première pièce de connexion les dits premier et deuxième circuits sont séparés et s'étendent depuis les dits premier et deuxième réservoirs dans des directions différentes et la dite première pièce assure la connexion coaxiale des deux premier et deuxième tuyaux en aval de celle-ci, les deux flux de dite matrice et dit réactif restant toutefois séparés jusqu'au premier mélangeur.The said connecting piece is also used for the lateral feeding of the internal gasification reagent pipe from said second transfer circuit and upstream of said first connecting piece, said first and second circuits are separated and extend from said first and second tanks in different directions and said first piece provides the coaxial connection of the two first and second pipes downstream thereof, the two flows of said matrix and said reagent remaining however separated to the first mixer.
Plus particulièrement, la fixation des extrémités amont des dits premier et deuxièmes tuyaux sur les dits premier et deuxième orifices de sortie de la dite première pièce de connexion se fait par l'intermédiaire de deux raccords à joints tournants 41 autorisant chacun séparément la rotation sur elle-même par rapport audit axe longitudinal (XX') des extrémités amont des dits premier et respectivement deuxième tuyaux, les dits première pièce de connexion et dits raccords à joints tournants étant disposés en amont d'un dit tambour enrouleur de sorte que les dits premier et deuxième orifices de sortie sont disposés dans l'axe de rotation du dit tambour. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse car elle évite les torsions des dits premier et deuxième tuyaux lors des enroulements et déroulement de dits tuyaux sur ledit enrouleur lorsque les parties amont non enroulées des dits tuyaux sont entraînées en rotation sur elles-mêmes par rapport audit axe de rotation dudit tambour de façon différentiée.More particularly, the attachment of the upstream ends of said first and second pipes to said first and second ports the said first connection piece is made via two connectors with rotating joints 4 1 each allowing separately the rotation on itself with respect to said longitudinal axis (XX ') of the upstream ends of said first and second respectively pipes, said first connecting piece and said joints with rotating joints being arranged upstream of said winding drum so that said first and second outlet orifices are arranged in the axis of rotation of said drum. This feature is particularly advantageous because it avoids twisting of said first and second pipes during winding and unwinding of said pipes on said reel when the upstream uncoiled portions of said pipes are rotated on themselves relative to said axis of rotation said drum in a differentiated manner.
La première pièce de connexion 3 est disposée juste en amont d'un tambour enrouleur 5 supportés par une structure ou poutre 5a. Sur le tambour enrouleur 5, on enroule une partie flexible avale 61b du premier tuyau 61 reliée à une partie rigide amont 61a par un collier amovible 61c.The first connecting
La partie rigide amont 61a du premier tuyau 61 solidaire à la fois de la première pièce de connexion 3 via le premier raccord à joint tournant 41 et solidaire également du tambour enrouleur 5 est donc entraînée en rotation avec le tambour enrouleur 5 autour de l'axe de rotation XX' commun du tambour enrouleur 5 et desdits raccords à joint tournant 41 et de la pièce de connexion 3.The upstream
La partie rigide 61a présente différents coudes, de sorte que sa partie amont est disposée selon la direction axiale XX' de la première pièce de connexion 3 tandis que sa partie avale au niveau du collier 61c est disposée dans une direction tangentielle d'une partie cylindrique 51 du tambour enrouleur 5 sur laquelle peut s'enroule la deuxième partie flexible 61b du premier tuyau 61 lorsqu'on actionne en rotation le tambour enrouleur 5.The
Le deuxième tuyau 62 disposé à l'intérieur du premier tuyau 61 mais comporte deux parties flexibles 62a et 62b reliées entre-elles par un raccord à union double 63. Le raccord union double 63 est disposé juste en aval du collier 61c de sorte que lorsque l'on ouvre et/ou retire le collier 61c pour séparer les deux parties de premier tuyau 61a et 61b, on peut extraire le deuxième tuyau 62 et désaccoupler les deux parties 62a et 62b de deuxième tuyau 62 et ainsi facilement raccourcir autant que de besoin la partie avale 62b lorsque l'on a précédemment été amené à raccourcir l'extrémité avale usée de la partie flexible 61b du premier tuyau 61 comme décrit ci-après.The
L'extrémité avale du deuxième tuyau 62 comporte un clapet anti retour 64, par exemple du type commercialisé par la société SWAGELOK. Le clapet 64 se trouve situé le plus près techniquement possible de l'extrémité amont d'un premier mélangeur statique 7 disposée à l'extrémité avale du premier tuyau 61. Le clapet 64 s'ouvre sous la pression de réactif de gazéification parcourant le tuyau 62 quand la pompe 22 fonctionne; et le clapet 64 se ferme quand la deuxième pompe 2-2 s'arrête et que la pression de flux de réactif de gazéification diminue. Le clapet 64 est relié à l'extrémité avale de la conduite interne 62. Ce clapet est important pour permettre le contrôle fiable et précis de la variation en temps réel en cours de remplissage du trou de la densité du produit explosif obtenu par mélange de ladite matrice et du dit réactif de gazéification.The downstream end of the
Pour la partie flexible 61b de premier tuyau 61, on peut utiliser un flexible thermoplastique de diamètre externe de 42 mm et de diamètre interne de 32 mm, de 30 à 100 m de long. Pour le deuxième tuyau 62, on utilisera des conduites thermoplastiques de diamètre externe de 13,2 mm et diamètre interne de 8.3 mm.For the
Sur les
Le tube fourreau 7b contient et supporte 4 à 8 ailettes ou pâles torsadées à surface hélicoïdale 7a fixées de manière juxtaposées dans la direction X1X1' du tube7b, le bord longitudinal hélicoïdal de chaque ailette étant fixé à la paroi interne du dit tube, les dites ailettes ayant donc toutes le même diamètre correspondant au diamètre interne du dit tube.The
Les ailettes 7a sont juxtaposées les unes contre les autres dans la direction longitudinale X1X1', mais les différentes portions de surfaces hélicoïdales ne sont pas continues hélicoïdalement, c'est-à-dire que le bord transversal de fuite de chaque ailette est décalé angulairement par rapport au bord transversal d'entrée de la dite ailette et au bord transversal d'entrée de l'ailette suivante. Plus particulièrement, les ailettes successives sont décalées angulairement de façon à optimiser les performances dudit mélangeur notamment décalés à 90° successivement par rapport à l'axe X1X1'. Plus précisément, les éléments hélicoïdaux présentent un diamètre de sensiblement 30mm, une épaisseur des surfaces hélicoïdales d'environ 2mm, une longueur d'environ 50mm et un décalage angulaire d'environ 90°, la longueur totale du mélangeur étant d'environ 400mm.The
Le flux de réactif de gazéification sortant du clapet 64 et le flux de matrice arrivant au niveau du clapet 64 à l'extérieur de celui-ci, peuvent commencer à se mélanger dans le tuyau 6 puis au sein du cône de restriction 10 où ils subissent une augmentation de viscosité avant de se mélanger plus intimement au niveau des ailettes 7a.The flow of gasification reagent leaving the
De préférence, les différents éléments hélicoïdaux 7a successifs sont à pas à sens inversé successivement. L'écoulement de matière à travers le mélangeur statique dans la direction longitudinale X1X1', devient laminaire et est divisé en courants partiels par un premier élément hélicoïdal 7a, puis redivisé au passage d'un élément hélicoïdal 7a suivant et ainsi de suite ce qui provoque de par l'action des ailettes ou pâles une rotation du produit de mélange sur lui-même. En principe, les éléments hélicoïdaux 7a ne sont pas eux-mêmes en mouvement relatif par rapport au mélange de fluide et en tout état de cause, aucune source de puissance n'est requise autre que celle apportée par lesdites pompes pour vaincre la perte de charge induite par les chicanes que forment les successions de dits éléments hélicoïdaux 7a.Preferably, the various successive
2 modes de réalisation du dispositif de cisaillement ou cône de restriction 10 sont représentés sur les
Sur la
- un orifice d'entrée C1 circulaire de diamètre égale au diamètre interne du fourreau soit environ 27mm,
- un orifice de sortie C2 circulaire de diamètre réduite de 6-18mm, de préférence 10-12mm.
- a circular inlet C1 of diameter equal to the inside diameter of the sleeve is about 27mm,
- a circular exit orifice C2 of reduced diameter of 6-18mm, preferably 10-12mm.
Sur la
- un orifice d'entrée C1 circulaire de diamètre égale au diamètre interne du fourreau soit environ 27mm
- Orifice de sortie oblongue de longueur D2 dans une première direction perpendiculaire à l'axe XX', D2 =15-25mm et de longueur d2 dans une deuxième direction perpendiculaire à l'axe XX', d2= 5-15mm.
- a circular inlet opening C1 of diameter equal to the internal diameter of the sheath is approximately 27mm
- Oblong outlet orifice of length D2 in a first direction perpendicular to the axis XX ', D2 = 15-25mm and of length d2 in a second direction perpendicular to the axis XX', d2 = 5-15mm.
Dans le mode représenté, la forme, oblongue est circonscrite à deux cercles adjacents de diamètre d2, soit D2= 20 mm et d2 = 10mm.In the embodiment shown, the oblong shape is circumscribed to two adjacent circles of diameter d2, namely D2 = 20 mm and d2 = 10 mm.
La longueur axiale du cône est de 20-40m.The axial length of the cone is 20-40m.
Dans le mode de réalisation tronconique de la
Dans le mode de réalisation de type tronconique de la
La distance L2 du cône 10 au disperseur 11 est de 35mm et la distance du disperseur 11 à la première pale hélicoïdale est d'environ 10 mm.The distance L2 from
Sur les
Dans les deux cas, la dite section de sortie circulaire ou oblongue débouche dans une zone du dit tube rigide de plus grande section transversale que la dite section de passage en sortie.In both cases, said circular or oblong outlet section opens into an area of said rigid tube of greater cross section than said outlet passage section.
Un dispositif de dispersion dénommé brise jet 11 se présente sous forme une double traverse en croix disposée transversalement, centrée axialement et fixée au sein dit tube fourreau en aval de l'orifice de sortie (C2) du dispositif de cisaillement ce qui réduit la vitesse et la pression du fluide à ce niveau. Ce dispositif de dispersion vise à protéger mécaniquement le mélangeur statique sans affecter la viscosité du fluide. Ainsi pour une augmentation de viscosité avec réduction de diamètre mentionnée ci-dessus on peut passer d'une pression de 0.5.105 Pa en entrée du cône de restriction à 8.105 Pa en sortie au niveau de l'orifice C2 donc au centre du tube 7b.L'écoulement du fluide de mélange bute sur le centre du brise jet ou se rejoignent les deux traverses à 90° ce qui réduit la pression du fluide de mélange là où elle est la plus forte.A dispersing device referred to as a
La fixation du mélangeur 7 par vissage au niveau de son filetage 7e contre la paroi interne 61e de l'extrémité avale du premier tuyau 61a pour fonction essentielle de retenir le mélangeur statique 7 au sein de l'extrémité avale du premier tuyau 61. Le dévissage permet de sortir le premier mélangeur 7 de l'extrémité avale du premier tuyau 61 et ainsi de pouvoir couper l'extrémité avale du tuyau 61 lorsque celle-ci est endommagée après un certain nombre d'utilisations du fait que la surface externe de l'extrémité avale du tuyau 61 en contact avec les parois des trous de forage 21 constituées de massif rocheux 25 ont tendance à endommager l'extrémité avale du tuyau 61 pendant l'opération.Fixing the
La fixation de chaque ailette hélicoïdale est réalisée au niveau de leurs tranches périphériques sur la surface interne du fourreau 7b.The fixing of each helical fin is performed at their peripheral edges on the inner surface of the
En amont de la succession d'ailettes hélicoïdales 7a se trouve un élément appelé disperseur ou brise-jet 11, facultatif, intercalé entre les dites ailettes 7a du mélangeur statique et un dispositif de cisaillement constitué d'un cône de restriction 10 selon la présente invention, le disperseur 11 et le cône de restriction 10 étant aussi solidaires de et supportés par le dit tube fourreau 7b.Upstream of the succession of
En fait, selon une caractéristique originale de la présente invention, le mélangeur 7 comprenant le tube fourreau, les ailettes hélicoïdales 7a ainsi que le disperseur 11 et cône de restriction 10 contenus et supportés par le tube fourreau viennent de matière et constituent une unique pièce d'un seul tenant fabriquée par impression 3D en polyamide renforcé par des fibres de verre. Cette fabrication de façon monobloc est avantageuse car cette pièce est ainsi plus solide avec une plus grande facilité de démontage et d'entretien.In fact, according to an original feature of the present invention, the
Avantageusement, on met en oeuvre un procédé selon l'invention dans lequel on fait varier la densité du produit explosif produit en continu lors du remplissage d'un trou de forage 21 en un seul passage, c'est-à-dire, sans avoir à relever le tuyau 6 en cours de remplissage, comme décrit ci-après.Advantageously, a method according to the invention is used in which the density of the explosive product produced continuously is varied during the filling of a borehole 21 in a single pass, that is to say, without having to raise the
L'émulsion est constituée de composants suivants :
- huile minérale et/ou de vidange de moteur : 6,5 %,
- gasoil : environ 1%,
- agents tensioactifs non ioniques: 1%,
- nitrates d'ammonium et/ou de calcium et/ou sodium : environ 75%,
- eau : environ 15 à 20 %.
- mineral oil and / or engine oil drain: 6.5%,
- diesel: about 1%,
- nonionic surfactants: 1%,
- ammonium and / or calcium and / or sodium nitrates: approximately 75%,
- water: about 15 to 20%.
A l'émulsion ci-dessus ainsi obtenue, on ajoute des nitrates d'ammonium et/ou de calcium dans une proportion de 15 à 35% et un catalyseur par exemple d'acide acétique dans une proportion de 0,5 à 2%, auquel on peut également rajouter de l'aluminium (sous forme de poudre de granulométrie comprise entre environ 100µm et 2mm) dans une teneur de 1 à 10 % en poids également. On obtient ainsi, ladite matrice selon la présente description au sein du premier réservoir 1-1.To the above emulsion thus obtained, ammonium and / or calcium nitrates are added in a proportion of 15 to 35% and a catalyst for example of acetic acid in a proportion of 0.5 to 2%. to which one can also add aluminum (in the form of powder of particle size between about 100μm and 2mm) in a content of 1 to 10% by weight also. This matrix is thus obtained according to the present description within the first reservoir 1-1.
Un exemple de formulation de matrice est donc :
- huile minérale et/ou de vidange moteur : 4.55%,
- gasoil : 0.7%
- agents tensio-actif : 0.7%
- nitrate d'ammonium en solution : 52.5%
- eau : 11.55%
- nitrate d'ammonium sous forme de particules solides : 30%
- mineral oil and / or engine oil: 4.55%,
- Gas oil: 0.7%
- surfactants: 0.7%
- ammonium nitrate solution: 52.5%
- water: 11.55%
- ammonium nitrate in the form of solid particles: 30%
A cette matrice, s'ajoute selon le procédé de la présente invention, un réactif de gazéification qui est ici notamment une solution aqueuse d'environ 20% de nitrite de sodium et 80% d'eau pouvant comprendre des catalyseurs tels que thiocyanate de sodium, formiate de sodium, nitrate de zinc et/ou nitrate de calcium.To this matrix is added according to the process of the present invention, a gasification reagent which is here in particular an aqueous solution of about 20% of sodium nitrite and 80% of water may include catalysts such as sodium thiocyanate , sodium formate, zinc nitrate and / or calcium nitrate.
La densité de l'émulsion de base (non supplémentée) ci-dessus décrite est par exemple d'environ 1.4 à 1.6 et la densité de l'émulsion supplémentée définissant ladite matrice telle que décrite ci-dessus, avant mélange avec le réactif de gazéification est de 0.8 à 1.3.The density of the basic emulsion (not supplemented) described above is for example about 1.4 to 1.6 and the density of the supplemented emulsion defining said matrix as described above, before mixing with the gasification reagent is 0.8 to 1.3.
La densité du produit de mélange avant réaction de gazéification au sein dudit premier mélangeur est de 1,25 à 1,45 selon les proportions respectives de quantités et/ou débits de dite matrice et dit réactif de gazéification et la densité du produit explosif après gazéification est de 0,8 à 1,2.The density of the gasification reaction mixture product within said first mixer is from 1.25 to 1.45 according to the respective proportions of quantities and / or flow rates of said matrix and said gasification reagent and the density of the explosive product after gasification. is from 0.8 to 1.2.
L'énergie moyenne d'un produit explosif 20 de densité 1.2 est de 3,7 MJ/kg soit 4,44 MJ/L. Ainsi, pour un produit explosif de densité de 0,5 à 1,5 l'énergie explosive sera de 1,85 à 5,55 MJ/L.The average energy of an explosive product of density 1.2 is 3.7 MJ / kg, ie 4.44 MJ / L. Thus, for an explosive product with a density of 0.5 to 1.5, the explosive energy will be 1.85 to 5.55 MJ / L.
Pour un débit Y de réactif de gazéification en L/min (produit/liquide) en fonction d'un débit de matrice X en kg/min de produit visqueux, la relation Y = aX + b est donnée par des abaques avec des valeurs de a et b différentes selon les valeurs de densité d du produit explosif obtenu après gazéification résultant de la réaction entre ladite matrice et le réactif de gazéification par mélange intime au sein du mélangeur statique. Ainsi, les valeurs différentes de a et b sont par exemple ici :
- pour d = 0,8, Y = 0,0117X + 0,002, et
- pour d = 0,9, Y = 0,0085X + 0,0012, et
- pour d = 1, Y = 0,006X, et
- pour d = 1,1, Y = 0,0039X + 0,0019, et
- pour d = 1,2, Y = 0,0021X.
- for d = 0.8, Y = 0.0117X + 0.002, and
- for d = 0.9, Y = 0.0085X + 0.0012, and
- for d = 1, Y = 0.006X, and
- for d = 1.1, Y = 0.0039X + 0.0019, and
- for d = 1.2, Y = 0.0021X.
Il existe donc une relation linéaire entre X et Y suivant la densité finale du produit explosif 20 résultant de la réaction par mélange intime des deux produits.There is therefore a linear relationship between X and Y depending on the final density of the explosive product resulting from the reaction by intimate mixing of the two products.
L'unité de contrôle et commande automatisée 9 permet de contrôler les vannes proportionnelles V1 et V2 régulant les débits de matrice et de réactif de gazéification, et l'actionnement et vitesse des moteurs des pompes 2-1 et 2-2. Les débits X et Y sont fournis par étalonnage du capteur de vitesse 2-2a de la pompe 2-2 pour les valeurs de X (kg/min) et par le débitmètre 2-2a pour le débit Y de réactif de gazéification (L/min).The automated control and
En pratique, du fait que le réactif de gazéification R2 est en plus faible quantité et sous forme liquide il est plus facile d'en contrôler le débit de sorte qu'on opère avec un débit de matrice constant X = 125 kg/min.In practice, since the gasification reagent R 2 is in a smaller quantity and in liquid form, it is easier to control the flow rate so that it operates with a constant matrix flow rate X = 125 kg / min.
Ainsi, l'opérateur conduisant l'installation choisi les densités successives de produit explosif 20 souhaitées ainsi que les quantités correspondantes pour chaque densité en fonction de son analyse des besoins dans le trou de forage concerné compte tenu de l'environnement de massif rocheux 25 autour du trou à abattre. X étant constant, Y le débit de réactif de gazéification est déterminé automatiquement à partir de l'abaque en fonction de la densité souhaitée. En pratique, pour chaque trou de mine 21, l'opérateur choisira jusqu'à quatre densités différentes appelées d1, d2, d3 et d4. Les densités d1 à d4 de produits explosifs à réaliser et les quantités correspondantes sont entrées au niveau de l'unité centrale 9 via un clavier tactile 9a apparaissant à l'écran de l'interface graphique 9b. L'opérateur peut alors lancer un cycle de pompage.Thus, the operator driving the selected plant will select the desired explosive product densities as well as the corresponding amounts for each density based on his needs analysis in the relevant borehole given the surrounding rocky environment. the hole to be felled. X being constant, the flow rate of gasification reagent is determined automatically from the chart according to the desired density. In practice, for each
L'unité de commande centralisée et automatisée 9 commande alors automatiquement la régulation du flux et donc du débit de réactif R2 pour un débit de matrice M donné. Ainsi, par exemple, le cycle de production d'un trou cylindrique de 20 m de profondeur et 115mm de diamètre suivant sera réalisé comme suit pour une matrice supplémentée présentant une densité, dans l'exemple ci-après, d'environ 1,3 :
- on
charge 20 kg de produits explosifs de densité 1,2 avec par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,21 L/min, et - on change de consigne et on donne l'ordre de
charger 25 kg de produit explosif 20 de densité 1 qui viendront donc se déposer par-dessus les 20 kg de produits explosifs de densité 1,2 précédemment déposés au fond du trou depuis l'extrémité avale du tuyau 61, en mettant en oeuvre par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,60 L/min ; puis - on charge 50 kg de produits explosifs à densité de 0,9, par-dessus le produit explosif précédemment déposé, en mettant en oeuvre par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,80 L/min, puis
- on charge au sommet de la colonne, 30 kg de produit explosif 10 de densité d = 0,8, obtenu en transférant par exemple un débit de réactif de gazéification de 0,90 L/min.
- 20 kg of 1.2 density explosive products are loaded with, for example, a gasification reagent flow rate of 0.21 l / min, and
- the set point is changed and the order is given to load 25 kg of
explosive product 20 ofdensity 1 which will then be deposited on top of the 20 kg of 1.2 density explosives previously deposited at the bottom of the hole from the end. downstream of thepipe 6 1, using for example a flow of gasification reagent of 0.60 L / min; then - 50 kg of explosive products with a density of 0.9 are loaded on top of the previously deposited explosive product, for example using a gasification reagent flow rate of 0.80 l / min, and then
- at the top of the column, 30 kg of
explosive product 10 of density d = 0.8, obtained by transferring, for example, a flow of gasification reagent of 0.90 L / min.
L'unité centrale automatisée 9 permet donc de commander et contrôler les valeurs de débit de réactif de gazéification comme décrit ci-dessus, simplement en réglant la vitesse du moteur hydraulique de la deuxième pompe 2-2 transférant le réactif de gazéification, et en maintenant un débit sensiblement constant de 125 kg/min de dite matrice. Un tel contrôle et régulation de débit du réactif de gazéification permet de faire varier, quasiment en temps réel la valeur de densité de produit obtenu en sortie de premier mélangeur statique 7 et déversé directement dans le trou de forage, du fait de l'automatisation du contrôle et de la régulation du débit de réactif de gazéification par l'unité centrale 9.The automated
Plus particulièrement, on transfère et dépose ledit produit explosif obtenu en sortie du dit premier mélangeur, dans un trou pour explosion 21, dans ou au-dessus duquel l'extrémité avale du premier mélangeur est disposée, le dit trou étant situé à distance des dits réservoirs, de à au moins 20 m, trou, de préférence un trou de forage sensiblement cylindrique, dans lequel on a précédemment placé une charge d'amorçage d'explosif 22 et un détonateur 23 relié à un fil de détonateur 24.More particularly, said explosive product obtained at the outlet of said first mixer is transferred to and deposited in an
On a réalisé des essais comparatifs d'un même mélangeur 7 ci-dessus décrit avec et sans cône de restriction 10 qui démontrent une augmentation de viscosité et surtout des quantité de réactifs de gazéification et des réaction de gazéification dans le trou de forage (avant bourrage) comme explicité dans le tableau ci-après.
*2 : Densité finale mesurée d'une colonne d'explosif de 10 m de hauteur (100 kg dans un forage de diamètre 115 mm) par rapport à la teneur en réactif (0.73%)
*3 : La densité finale théorique de la colonne d'explosif pour un rendement de réaction de 100% est 0,95.
* 2: Final measured density of a 10 m high explosive column (100 kg in a 115 mm diameter borehole) versus the reagent content (0.73%)
* 3: The theoretical final density of the explosive column for a reaction efficiency of 100% is 0.95.
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