ES2292828T3 - Un metodo para preparar un explosivo de emulsion sensibilizada. - Google Patents
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Abstract
Un método para preparar un explosivo de emulsión sensibilizado en un barreno o envase, en el que a) se emulsionan una fase combustible y una disolución de oxidante que contiene especies de amonio y una sal oxidante, para formar una emulsión, sometiéndose dicha emulsión a formación de gas mediante mezcla con b) una disolución de formación de gas que contiene nitrito inorgánico, en presencia de urea como acelerador de la formación de gas, en el que el explosivo de emulsión se suministra a un barreno o a un envase por medio de un tubo de carga o manga, permitiendo que la formación de gas tenga lugar en el extremo de dicho tubo o manga que se caracteriza porque la disolución de oxidante tiene un valor de pH dentro del intervalo 0-3 y contiene uno o más ácido(s) orgánicos que tienen al menos tres átomos de carbono y porque la urea está presente en la disolución de formación de gas y/o está presente en un fluido de lubricación añadido al tubo de carga o manga.
Description
Un método para preparar un explosivo de emulsión
sensibilizada.
El presente invento se refiere a un método para
preparar un explosivo de emulsión de agua en aceite sensibilizada.
(En adelante denominado "explosivo de emulsión"). Más
particularmente, el invento se refiere a un método para reducir la
formación de óxidos de nitrógeno tóxicos (NO_{x}) en el producto
acabado de explosivo de emulsión que se somete a sensibilización de
forma rápida, o se somete a formación de gas con nitrito a valores
bajos de pH.
Los explosivos de emulsión son bien conocidos en
la técnica. Cuando se forman son fluidos (y pueden diseñarse para
permanecer fluidos a la temperatura de utilización) y se emplean
tanto envasados como a granel. Pueden emplearse como emulsiones
directas o pueden mezclarse con muestras de nitrato de amonio y/o
ANFO para formar un producto ANFO pesado, que tiene más energía y,
dependiendo de las relaciones de los componentes, mayor resistencia
al agua que ANFO. La densidad de tales emulsiones puede reducirse
mediante la adición de cavidades en forma de microesferas huecas,
otros agentes sólidos de retención de aire o de burbujas de gas, que
materialmente sensibilizan la emulsión hasta detonación. Una
dispersión estable y uniforme de agente de retención de aire o de
burbujas de gas resulta importante para las propiedades de
detonantes de la emulsión. Las burbujas de gas, si están presentes,
normalmente se producen por la reacción de los agentes químicos de
formación de gases.
Cuando se cargan barrenos con explosivo de
emulsión sensibilizada o sometida químicamente a formación de gases,
es importante disponer de la parte correcta del barreno sin cargar,
con el fin de evitar la proyección de pequeños trozos de roca que
posiblemente puedan causar daños a personas y bienes. Si el proceso
de formación de gases es lento, resulta difícil saber cuando
detener el proceso de carga y qué cantidad de la emulsión se
expandirá hacia arriba en el barreno, con el fin de tener la parte
correcta de descarga del barreno.
Por otra parte si el proceso de formación de gas
es rápido, y del mismo orden, o menor que el tiempo que tarda en
cargarse el barreno, resulta fácil encontrar la altura de carga
correcta, y al mismo tiempo puede conseguirse el atraque del
barreno. También para la voladura en túnel, es importante disponer
de un proceso de expansión y de formación de gases que sea lo más
rápido posible, especialmente cuando se cargan barrenos
verticales.
Un agente sensibilizador común es nitrito, que
genera burbujas de nitrógeno en la emulsión cuando el nitrito
reacciona con amonio, preferiblemente en presencia de un
acelerador.
La reacción entre estos componentes puede
ilustrarse como sigue:
NH_{4}{}^{+} +
NO_{2}{}^{-} \hskip0,3cm \rightarrow \hskip0,3cm N_{2} + 2 \
H_{2}O
No obstante, cuando un explosivo de emulsión se
somete a formación de gases de forma rápida, empleando nitrito como
componente de formación de gas y a pH bajo, normalmente se producirá
la formación de algún óxido de nitrógeno tóxico además del gas de
nitrógeno como producto gaseoso principal.
Los explosivos de emulsión sometidos a formación
de gases, en determinadas condiciones, pueden salirse o deslizarse
fuera del barreno y de esta forma perder parte del gas
sensibilizador. En la carga de banco, parte de la emulsión
sensibilizada puede colapsar y perderse gas, especialmente cuando se
aplica atraque al barreno con un explosivo de emulsión de baja
densidad. Bajo condiciones de ventilación pobre, las personas pueden
estar expuestas a niveles peligrosos de NO_{2}, cuando se trabaja
cerca de un explosivo de emulsión sensibilizada que pierde su gas
sensibilizador, tanto en el trabajo de campo como en el trabajo de
laboratorio. El NO_{2} es un gas muy tóxico y presenta un valor
límite en Europa de 2 ppm.
El presente invento proporciona un nuevo método
para la sensibilización rápida de un explosivo de emulsión, en el
que puede reducirse o eliminarse el gas de NO_{x} durante el
proceso de formación de gases.
La patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 describe un
proceso y un aparato para la fabricación de componentes de
explosivo de emulsión. La patente también se refiere a diferentes
aceleradores, por ejemplo, en la reivindicación 12, en la que se
mencionan tiourea, tiocianato, yoduro, cianato, acetato y sus
combinaciones.
De acuerdo con ello, el presente invento
proporciona un método para preparar un explosivo de emulsión
sensibilizada en un barreno o en un envase, en el que
- a)
- una fase combustible y
- una disolución de oxidante que contiene especies de amonio y una sal de oxidante, se emulsionan para formar una emulsión, sometiéndose dicha emulsión a formación de gases mezclándola con
- b)
- una disolución de formación de gases que contiene nitrito inorgánico,
en presencia de urea como acelerador del proceso
de formación de gases
en el que el explosivo de emulsión se suministra
a un barreno o a un envase por medio de un tubo de carga o manga,
permitiendo que la formación de gases tenga lugar al final de dicho
tubo o manga, que se caracteriza porque el pH de la disolución de
oxidante se encuentra dentro del intervalo 0-3,
contiene uno o más ácido(s) orgánicos que tienen al menos
tres átomos de carbono y porque la urea está presente en la
disolución de formación de gases y/o está presente en un fluido de
lubricación que se añade al tubo de carga o manga.
El pH debe ajustarse a un valor dentro del
intervalo de 0-3 por medio de un ácido orgánico que
tiene al menos 3 átomos de carbono, tales como ácido cítrico y/o
tartárico. El pH preferido está dentro del intervalo de
0,4-2,0, en particular alrededor de 1.
Esto significa que la disolución de oxidante de
la emulsión normalmente debe contener el ácido orgánico tal como
ácido cítrico en una concentración de 0,2 a 5%, preferiblemente de
1,5 a 3%.
Cuando se utiliza urea como acelerador de la
formación de gases, prácticamente no hay generación de gases
nitrosos (NO_{x}), o cualesquiera otros gases tóxicos que podrían
producirse empleando otros aceleradores de la formación de
gases.
La urea se ha empleado o se ha sugerido su
utilización en los explosivos de la emulsión que contienen agua o
en los explosivos de tipo gel y en los explosivos ANFO. Por ejemplo,
la patente de EE.UU. Nº. 5.159.153 describe la utilización de urea
en la fase de disolución salina de oxidante del explosivo de
emulsión, con el fin de estabilizar el explosivo frente a la
degradación térmica en presencia de sulfuro reactivo y de minerales
de pirita. La patente de EE.UU. Nº. 4.338.146 describe la
utilización de urea como aditivo en explosivos de emulsión
sensibles al cebo en una cantidad menor que 5% en peso. La patente
de EE.UU. Nº. 4.500.369 describe la utilización de urea en un
explosivo de emulsión para rebajar su temperatura de cristalización.
La patente de EE.UU. Nº. 3.708.356 describe la utilización de urea
para estabilizar ANFO frente a la reacción con minerales de
pirita.
La patente de EE.UU. Nº. 5.608.185 describe un
método para reducir la formación de óxidos de nitrógeno tóxicos
(NO_{x}) en los vapores desprendidos tras la explosión, mediante
la utilización de un explosivo de emulsión que presenta una
cantidad apreciable de urea su fase discontinua de disolución salina
de oxidante. De esta forma, en dicha patente la urea se utiliza
para reducir la cantidad de óxidos de nitrógeno que se forman en
los vapores desprendidos tras la explosión, mientras que de
acuerdo con el presente invento la urea se utiliza junto con el
agente de formación de gases junto con la sensibilización del
explosivo de emulsión, con el fin de evitar la formación de
NO_{x} en la emulsión sensibilizada antes de que ésta sea
detonada.
La patente de EE.UU. Nº. 5.972.137 se refiere a
la formación de gases de un explosivo de emulsión, pero la
finalidad no es reducir la cantidad de NO_{x} en la emulsión
sensibilizada, sino la utilización de un disolvente orgánico para
el agente de formación de gases con el fin de minimizar la cantidad
total de agua en la composición de explosivo, y de esta forma
aumentar la energía del explosivo. Se emplea un pH relativamente
elevado, y el agente de formación de gases es un lubricante
combinado de manga y un agente de formación de gases. El acelerador
de la formación de gases se añade a la fase combustible y se extrae
con la disolución de oxidante a medida que se forma la emulsión.
Con esta patente no es posible una formación de gases rápida basada
en el empleo de un pH de oxidante bajo, ya que la urea (acelerador
de la formación de gases) descompone en estas condiciones.
En la patente de EE.UU. Nº. 3.711.678 también se
describe una técnica de formación de gases, pero en este caso la
formación de gases tiene lugar en una etapa muy temprana,
principalmente en una etapa en la que se forma la emulsión inicial.
El proceso de esta patente no puede emplearse para una formación
rápida de gases, dado que la emulsión tiene que formarse a una
temperatura elevada de alrededor de 60ºC, y en estas condiciones
intentar utilizar un pH bajo provoca que la emulsión se gasifique en
segundos, como se muestra en el presente invento, véase ejemplo 14
a continuación. La formación rápida de gases de una emulsión
únicamente puede llevarse a cabo empleando un extremo de un
dispositivo de mezcla de manga, en caso contrario la emulsión pierde
su gas sensibilizador en la bomba de emulsión y en la manga de
carga.
El explosivo de emulsión sensibilizado preparado
de acuerdo con el presente invento se suministra a un barreno o
envase (cartucho) por medio de una manga tubular de carga, que puede
lubricarse de manera apropiada empleando agua de lubricación con el
fin de reducir la fricción del explosivo de emulsión a lo largo del
tubo o de la manga. De manera apropiada, puede añadirse urea a
dicha agua lubricante. También es posible añadir otras sustancias
deseadas al agua lubricante, y ejemplos de dichas otras sustancias
son ácidos orgánicos para reducir el valor de pH al nivel necesario
y también agentes reductores de energía y de llama.
Preferiblemente, la concentración de urea en la
disolución de formación de gases debe ser de 10 a 45%, en
particular de 20 a 30% en peso. Preferiblemente, la concentración de
urea en el agua lubricante debe ser de 5 a 50%, preferiblemente de
20 a 40% en peso.
\newpage
En el estado de la técnica, tal como en la
patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 mencionada anteriormente, se añade
urea en pequeñas cantidades a la composición de formación de gas. En
la referida patente de EE.UU. Nº 6.165.297 es necesario mezclar dos
ingredientes distintos de formación de gases justo antes del proceso
de formación de gases, ya que de otra manera los ingredientes de
formación de gases de dicha patente se gasificarían en sí mismos.
La patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 (véase col. 12; renglones
8-31) describe el proceso de formación de gases en
el Ejemplo 3 como sigue: Se almacenaron nitrito de sodio en
disolución acuosa (SIN) y urea en un contenedor del aparato del
presente invento, mientras que se almacenó una disolución acuosa de
nitrato de amonio (AN) y urea en un contenedor aparte. La
disolución de SIN y la disolución de AN/urea se bombearon desde sus
contenedores, a través de conductos separados, al interior de un
pequeño tanque y se mezclaron empleando un propulsor de giro
rápido. A continuación, la premezcla formada de este modo se inyectó
en la emulsión de agua en aceite justo antes de que la emulsión de
agua en aceite pasara a través de una serie de elementos de mezcla
estáticos, lo que distribuyó regularmente los componentes apropiados
para la formación de gases a lo largo de la emulsión de agua en
aceite. La emulsión de agua en aceite que incorpora los componentes
pasó a través de la longitud restante de conducto de acero
inoxidable hacia el interior de una manga flexible de carga, cuyo
otro extremo se cargó en el barreno.
Se llenó el barreno con las combinaciones de
emulsiones de agua en aceite y componentes mezclados. Los
componentes mezclados comenzaron a reaccionar trascurridos
alrededor de 30 segundos y la reacción de formación de gases se
completó trascurridos alrededor de 30 minutos. La densidad de la
emulsión de agua en aceite sometida a formación de gases fue de
1,00 g/cc, en comparación con 1,38 g/cc para la emulsión de agua en
aceite no sometida a formación de gases. El barreno se detonó de
manera satisfactoria. La patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 describe
un proceso de formación de gases muy diferente del proceso del
presente invento. Aunque la patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 y el
presente invento comprenden ambos la utilización de urea, estas dos
patentes son muy diferentes:
- \bullet
- la patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 da lugar a una formación lenta de gases (típica de 30 min. para alcanzar una densidad de 1,05 g/cc), y no tiene en cuenta los NO_{x} que podrían formarse en el propio proceso de formación de gases.
- \bullet
- el objetivo del presente invento es la formación rápida de gases, y al mismo tiempo eliminar o minimizar los NO_{x} formados durante el proceso de formación de gases. Esto se consigue mediante la utilización de un ácido orgánico en la disolución de oxidante, en el que el ácido orgánico preferido es ácido cítrico y/o ácido tartárico.
- \bullet
- la patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 mezcla dos ingredientes de formación de gases justo antes de la inyección a la emulsión. La premezcla da lugar a la auto-formación de gases, y la propia emulsión de agua en aceite tiene un pH relativamente elevado de 4,2 (Véase col. 10, renglón 45), y las especies de amonio de la disolución de oxidante no reaccionan directamente (o lo hacen muy lentamente) con el nitrito en la disolución de formación de gases.
- \bullet
- en el presente método, se utiliza una disolución de urea como lubricante de manga de carga; y se mezcla con la emulsión en una boquilla de pulverización en el extremo de la manga de carga. El pH de la emulsión de agua en aceite es muy bajo (menor que 3). De manera alternativa, el componente de formación de gases puede añadirse como cordón en el centro de la emulsión (Véase PCT/NO98/00275) o puede mezclarse con un dispositivo de mezcla estático o con un dispositivo de mezcla mecánico justo antes de que la emulsión penetre en la manga de carga.
La patente de EE.UU. Nº. 5.608.185 utiliza urea
como componente en la fase salina discontinua de oxidante para
reducir la formación de óxido de nitrógeno en los vapores
desprendidos tras la explosión. Esta patente también es muy
diferente del presente invento por las siguientes razones:
- \bullet
- la patente de EE.UU. Nº. 5.608.185 utiliza urea para reducir los vapores desprendidos tras la explosión.
- \bullet
- el presente invento utiliza urea para eliminar la pre-detonación de los óxidos de nitrógeno que pueden generarse durante la formación rápida de gases.
- \bullet
- la patente de EE.UU. Nº. 5.608.185 utiliza de 5 a 30% de urea. Preferiblemente, la urea se disuelve en una disolución salina de oxidante.
- \bullet
- el presente invento emplea urea como aditivo en la disolución acuosa de lubricación, que es necesario utilizar, con el fin de bombear la emulsión a través de una manga de carga larga y fina. Al final de la manga de carga (o conducto), la emulsión y la disolución de lubricación se mezclan en una boquilla de mezcla.
- \bullet
- de acuerdo con el presente invento, el objetivo es sensibilizar la emulsión de forma rápida, y por tanto gasificar de forma rápida. Con el fin de gasificar de forma rápida, la emulsión debe tener un pH bajo en la disolución de oxidante, y en este caso, es imposible tener urea como componente en la disolución de oxidante, ya que la urea descompone lentamente en disolución ácida. En estas condiciones, la urea descompone para dar dióxido de carbono y amonio, lo que eleva el pH y ralentiza la velocidad de formación de gases.
La patente de EE.UU. Nº. 5.159.153 también
describe la utilización de urea en explosivos de emulsión de agua
en aceite, pero dicha patente también es muy diferente del presente
invento por las siguientes razones:
- \bullet
- en la patente de EE.UU. Nº. 5.159.153, la urea se añade con el fin de estabilizar la emulsión frente a la degradación térmica con sulfuro reactivo/minerales de pirita. Por ello, la finalidad de esta patente es completamente diferente a la de la patente de EE.UU. Nº. 5.08.185 y a la de la actual solicitud de patente, en la que la finalidad es reducir los vapores desprendidos tras la explosión y eliminar los NO_{x} durante el proceso de formación de gases (o sensibilización) de la emulsión, respectivamente.
- \bullet
- en la patente de EE.UU. Nº. 5.159.153, se añade urea de 5-20% preferiblemente disuelta en la fase de oxidante, pero también puede añadirse en forma de polvo o de fase sólida.
- \bullet
- en el presente método, la urea se disuelve en la disolución acuosa de lubricación, y se mezcla con la emulsión en el extremo del conducto, donde la urea actúa como acelerador de la formación de gases y minimiza o reduce los NO_{x} que se forman normalmente durante el proceso rápido de formación de gases, o de manera alternativa, la urea se añade en la disolución de formación de gases o bien tanto en la disolución de formación de gases como en la disolución acuosa de lubricación.
Diferentes patentes describen la utilización de
aceleradores de la formación de gases para acelerar la velocidad de
generación de gases por parte del agente químico de formación de
gases. Todas las patentes de EE.UU. Nos. 4.960.475, 5.017.251,
5.076.867, 5.346.564 y 6.165.297 mencionan la utilización de
aceleradores de la formación de gases, pero ninguna de ellas
menciona la urea como acelerador de la formación de gases.
La patente de EE.UU. Nº. 6.165.297 menciona
aceleradores de la formación de gases tales como sales de
tiocianato, ácido sulfónico y sus sales o tiourea. (Véase columna
3, renglones 11-12). En estas patentes, lo más común
es añadir el acelerador de la formación de gases a la disolución de
oxidante de la emulsión de agua en aceite, o añadir el acelerador
de la formación de gases en la disolución de formación de gases.
En el presente invento, se utiliza urea como
acelerador de la formación de gases, y se añade a la disolución
acuosa de lubricación o a la disolución de formación de gases. De
manera alternativa, puede añadirse urea tanto a la disolución
acuosa de lubricación como a la disolución química de formación de
gases.
La patente de EE.UU. Nº. 4.273.147 y la patente
de EE.UU. Nº. 4.259.977 describen un método para reducir la presión
de bombeo en los conductos empleando un fluido lubricante que se
mueve en una corriente anular alrededor de la emulsión. El fluido
lubricante comprende una disolución de nitrato de amonio, o una
disolución salina acuosa en la que la sal de dicha fluido
lubricante corresponde a la sal principal presente en la emulsión
de explosivo. El objetivo principal con estas dos patentes es
rebajar la presión de bombeo de la emulsión en el conducto, y
evitar que el conducto se obture durante la interrupción del
bombeo.
En el presente invento, el fluido lubricante no
contiene una sal presente en la emulsión de explosivo, y la
presencia principal de urea en el fluido lubricante no es para
rebajar la presión de bombeo, sino para eliminar o reducir la
cantidad de NO_{x} creados durante el proceso de formación de
gases con nitrito.
\vskip1.000000\baselineskip
El objetivo de esta patente es gasificar
químicamente de forma rápida un explosivo de emulsión, tanto a
temperatura baja como a temperatura elevada, sin crear NO_{x}
durante el proceso de formación de gases. Para lograrlo, es
necesario tener una emulsión con un pH bajo y utilizar un acelerador
de la formación de gases. De manera sorprendente, se ha comprobado
que rebajando el pH con la utilización de un ácido orgánico tal como
ácido cítrico prácticamente se elimina la producción de NO_{x}
durante el proceso de formación de gases, cuando se emplea urea como
acelerador de la formación de gases.
El invento comprende la adición de urea como
acelerador de la formación de gases en la disolución de formación
de gases, y/o utilizar urea como acelerador de la formación de gases
en el fluido de lubricación. De manera sorprendente, también se ha
comprobado que rebajando el pH de la disolución de oxidante en la
emulsión empleando ácido cítrico (CA), se eliminan completamente
los NO_{x} durante el proceso de formación de gases. Como puede
observarse a partir de los ejemplos, una mayor cantidad de CA aporta
un pH menor, pero también reduce los NO_{x} a medida que se
aumenta la cantidad de CA. Se ha comprobado que el CA es
particularmente ventajoso y en cantidad de 2% de CA elimina
completamente los NO_{x} del proceso de formación de gases. A
medida que se aumenta la cantidad de CA también aumenta la
velocidad de formación de gases. También se ha comprobado que el
ácido tartárico (TA) presenta un efecto positivo sobre la reducción
de NO_{x} en la emulsión sometida a formación de gases.
Por otra parte, si se sustituye el CA por ácido
acético (HAc), esto da lugar a una mayor velocidad de formación de
gases, pero también da lugar a más NO_{x}. Y a medida que se
aumenta la cantidad de HAc, se produce más NO_{x}, de manera que
HAc no presente el mismo efecto ventajoso que CA y TA.
\newpage
De manera sorprendente, también se comprobó que
la velocidad de formación de gases en estas emulsiones de pH bajo
también aumentaba sustituyendo parte del nitrato de amonio (AN) de
la emulsión AN sin mezcla (véase ejemplo 16), por otros nitratos
orgánicos tales como nitrato de sodio (véase ejemplos
6-8 y 10-15) y nitrato de calcio
(véase ejemplo 17). Los NO_{x} producidos durante el proceso de
formación de gases se mantuvieron a un nivel muy bajo.
Para ilustrar que la urea actúa como acelerador
de la formación de gases como se reivindica en el presente invento,
se sometió a ensayo la velocidad de formación de gases empleando
diferentes aceleradores de formación de gases en la composición de
formación de gases. También se midió la cantidad de NO_{x} en los
explosivos finales de emulsión sensibilizada.
Todas las composiciones de formación de gases
diferentes presentaron la misma cantidad de nitrito de sodio al 15%
y se sometieron a ensayo a un nivel de 1% en la emulsión estándar
dada.
Ejemplo
1
(No de acuerdo con el
invento)
Se preparó una emulsión estándar de agua en
aceite de la siguiente composición para ser utilizada en los
siguientes ejemplos:
Disolución de oxidante:
Fase combustible:
- \quad
- 6% en peso comprendiendo:
- \quad
- Un aceite de hidrocarburo y una mezcla de emulsionante.
\vskip1.000000\baselineskip
El emulsionante era de tipo polimérico.
Se preparó la emulsión añadiendo lentamente una
corriente de disolución de oxidante a la fase combustible, con
agitación rápida para formar una emulsión homogénea de agua en
aceite. Ambas fases se mantuvieron a una temperatura elevada de
80ºC durante la preparación de la emulsión. La emulsión resultante
estándar se dejó enfriar hasta temperatura ambiente durante un
día.
Se combinaron los siguientes componentes en
disolución acuosa para proporcionar la siguiente composición de
formación de gas:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Agua
- 85,0%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1,0% de esta composición de formación
de gasa la emulsión de agua en aceite. La mezcla se homogeneizó
durante 40 segundos y se transfirió a una copa de plástico de 160
cc. La copa se llenó hasta arriba con la emulsión y se niveló
empleando una cuchilla plana y rígida. A medida que se gasificó la
emulsión en la copa, ésta se expandió más allá de la parte superior
de la copa y se eliminó raspando en cantidad. La copa nivelada se
pesó cada minuto y se registró el peso del explosivo de emulsión. Se
calculó la densidad del explosivo de emulsión de formación de gases
dividiendo su peso entre el volumen de la copa de 160 cc. Cuando el
explosivo de emulsión alcanzó su densidad final, la copa junto con
el explosivo de emulsión sensibilizado se transfirió a una caja
auto-sellada con guantes. La caja con guantes
contenía un volumen de 100 litros y se equipó con un pequeño
ventilador de 12 voltios para mezclar el aire en el interior de la
caja, y con un medidor de multi-gas
(pm-7400) de Metrosonics Inc. La caja presentaba una
parte superior desprendible de Plexiglas, y los guantes con los que
contaba permitían la utilización de una espátula para agitar el gas
sensibilizador del explosivo de emulsión. De manera eficiente, el
ventilador mezcló el gas sensibilizador con el total de 100 litros
de aire de la caja, y el medidor de multi-gas midió
la concentración de NO_{x}. Para esta mezcla en particular, no se
empleó ningún acelerador en la composición de formación de gas, y se
comprobó que la velocidad de formación de gases fue de más de 3
horas, midiéndose una concentración de NO_{x} en la caja con
guantes de
10 ppm.
10 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
(No de acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Tiocianato de sodio
- 30%
- Agua
- 15,7% en peso
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a la emulsión estándar y se mezcló durante 40 segundos. Se
midió la velocidad de formación de gas y se comprobó que la
composición de emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en 6
minutos, y la densidad final de la copa fue de 0,68 g/cc. Cuando se
agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de
guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics
mostró una concentración de NO_{x} de
130 ppm.
130 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
(No de acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Tiourea
- 5%
- Agua
- 80%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a la emulsión estándar y se mezcló durante 40 segundos. Se
midió la velocidad de formación de gas y se comprobó que la
composición de emulsión alcanzó una densidad de
0,80 g/cc en 55 minutos, y la densidad final de la copa fue de 0,75 g/cc trascurridas 2 horas. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics mostró una concentración de NO_{x} de 300 ppm.
0,80 g/cc en 55 minutos, y la densidad final de la copa fue de 0,75 g/cc trascurridas 2 horas. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics mostró una concentración de NO_{x} de 300 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
(No de acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Yoduro de potasio
- 30%
- Agua
- 55%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a la emulsión estándar y se mezcló durante 40 segundos. Se
midió la velocidad de formación de gas y se comprobó que la
composición de emulsión alcanzó una densidad de
0,80 g/cc en 70 minutos, y la densidad final de la copa fue de 0,75 g/cc trascurridas 2,5 horas. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics mostró una concentración de NO_{x} de 22 ppm.
0,80 g/cc en 70 minutos, y la densidad final de la copa fue de 0,75 g/cc trascurridas 2,5 horas. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics mostró una concentración de NO_{x} de 22 ppm.
Ejemplo
5
(No de acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Sulfate de amonio
- 30%
- Agua
- 55%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a la emulsión estándar y se mezcló durante 40 segundos. Se
midió la velocidad de formación de gas y se comprobó que la
composición de emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en 160
minutos. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior
de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de
Metrosonics mostró una concentración de NO_{x} de 33 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
(No de acuerdo con el
invento)
Se añadieron la misma emulsión y el mismo tipo y
cantidad de componente de formación de gases que en el Ejemplo 1.
Además también se añadió una disolución de lubricación al 2% que
contenía 50% de urea y 50% de agua. Esto se llevó a cabo primero
mezclando el componente de formación de gas durante 10 segundos y a
continuación mezclando en 2% del agua de lubricación durante 40
segundos. Se midió la velocidad de formación de gas. Se comprobó
que esta composición de emulsión se gasificó hasta una densidad de
0,80 g/cc en 9 min., y alcanzó una densidad final de 0,68 g/cc.
Cuando se agitó el gas de sensibilización fuera de la emulsión en el
interior de la caja de guantes, no pudo detectarse ningún NO_{x}.
Este ejemplo muestra que la urea actúa como acelerador y elimina la
formación de NO_{x} durante el proceso de formación de gas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 42%
- Agua
- 43%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a la emulsión estándar y se mezcló durante 40 segundos. Se
registró la velocidad de formación de gas y se comprobó que la
composición de emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en 9
minutos, alcanzando una densidad de copa final de 0,68 g/cc. Cuando
se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de
guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics no
pudo detectar ningún NO_{x}.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
(De acuerdo con el
invento)
Se añadió la emulsión estándar y el mismo tipo y
cantidad de componente de formación de gas que en el Ejemplo 7.
Además también se añadió agua de lubricación al 2% que contenía 50%
de urea. Esto se llevó a cabo primero mezclando en el componente de
formación de gas durante 10 segundos y a continuación mezclando en
2% del agua de lubricación durante 40 segundos. Se midió la
velocidad de formación de gas. Se comprobó que esta composición de
emulsión se gasificó hasta una densidad de 0,80 g/cc en 9 min., y
alcanzó una densidad final de
0,68 g/cc. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, no pudo detectarse ningún NO_{x}.
0,68 g/cc. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, no pudo detectarse ningún NO_{x}.
\newpage
Ejemplo
9
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 42%
- Agua
- 43%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a una emulsión estándar en la que se sustituyó 2% de ácido
cítrico por 2% de ácido acético (60%). El componente de formación de
gas y esta emulsión se mezclaron durante 40 segundos. Se registró
la velocidad de formación de gas y se comprobó que la composición de
emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en 40 minutos. Cuando se
agitó el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de
guantes, el medidor de multi-gas de Metrosonics
detectó una concentración de NO_{x} de 45 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Agua
- 85%
\vskip1.000000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Agua
- 60%
- Urea
- 40%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a la emulsión estándar junto con 2% de la disolución acuosa de
lubricación y se mezcló durante 40 segundos a una temperatura de
50ºC. Se registró la velocidad de formación de gas y se comprobó
que la composición de emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en
1 minuto, y alcanzó una densidad de copa final de 0,69 g/cc tras 3
minutos. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior
de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de
Metrosonics no pudo detectar ningún NO_{x}.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
11
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 42%
- Agua
- 43%
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a una emulsión estándar que contiene 0,3% de ácido cítrico en
la disolución de oxidante, y se mezcló durante 40 segundos a
temperatura ambiente. Se registró la velocidad de formación de gas
y se comprobó que la composición de emulsión alcanzó una densidad de
0,80 g/cc en 180 minutos. Cuando se agitó el gas fuera de la
emulsión en el interior de la caja de guantes, el medidor de
multi-gas de Metrosonics detectó una concentración
de NO_{x} de 2,5 ppm.
\newpage
\global\parskip0.980000\baselineskip
Ejemplo
12
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento se preparó el siguiente
componente de formación de gases:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 20%
- Agua
- 65%
\vskip1.000000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Agua
- 50%
- Urea
- 50%
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a una emulsión estándar modificada junto con 2% de la
disolución acuosa de lubricación y se mezcló durante 40 segundos a
una temperatura de 23ºC. La emulsión estándar modificada presentó
3% de ácido cítrico en la disolución de oxidante, en lugar de 2%
como se describe en el ejemplo 1. El valor de pH de esta disolución
de oxidante fue de 0,65. Se registró la velocidad de formación de
gas y se comprobó que esta composición de emulsión alcanzó una
densidad de 0,80 g/cc en 9 minutos. Cuando se agitó el gas fuera de
la emulsión en el interior de la caja de guantes, el medidor de
multi-gas de Metrosonics detectó una concentración
de NO_{x} de 2,9 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
13
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento, se preparó el siguiente
componente de formación de gas:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 42%
- Agua
- 43%
\vskip1.000000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Urea
- 42%
- Ácido cítrico
- 14%
- Agua
- 44%
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas a una emulsión estándar que contenía 0,8% de ácido cítrico en
la disolución de oxidante y se mezcló durante 10 segundos. A
continuación, se añadió 2% de disolución acuosa de lubricación y se
mezcló durante 40 segundos a temperatura ambiente. Se registró la
velocidad de formación de gas y se comprobó que esta composición de
emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en 15 minutos, con una
densidad de copa final de 0,76 g/cc tras 20 minutos. Cuando se agitó
el gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes,
el medidor de multi-gas de Metrosonics detectó una
concentración de NO_{x} de 0,2 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
14
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento, se preparó el siguiente
componente de formación de gas:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 20%
- Agua
- 65%
\global\parskip1.000000\baselineskip
\global\parskip0.950000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Agua
- 70%
- Urea
- 30%
\vskip1.000000\baselineskip
Se introdujeron las disoluciones en los
contenedores de un camión SME (Site Mixes Emulsion) de Dyno. El
camión-SME produjo una emulsión igual a la aportada
en el Ejemplo 1, exceptuando que la fase combustible contiene
mono-oleato de sorbitán (SMO) como emulsionante en
vez de uno de tipo polimérico. La emulsión se produce a una
temperatura de alrededor de 80ºC y se bombea a través de una manga
de carga de 80 metros de longitud hacia el interior de un
barreno.
Se añadió 0,8% del componente de formación de
gas al centro de la emulsión como se describe en el documento
PCT/NO/00275, y se utilizó 2% de la disolución acuosa de lubricación
para lubricar la manga de carga. Se dispuso una boquilla de mezcla
en el extremo de la manga de carga. Se bombeó 100 kg/min a través de
la manga de carga en el interior de los barrenos, y se mezclaron el
componente de formación de gas y la disolución acuosa de
lubricación con la emulsión en el extremo de la manga de carga. Se
introdujo esta mezcla en 40 barrenos de 102 mm de diámetro. Todo el
lote se disparó de manera satisfactoria. Durante el proceso de carga
se registró la velocidad de formación de gas en una copa de baja
densidad, y se comprobó que esta emulsión se gasificó de forma
completa en 10 segundos, alcanzando una densidad final de copa de
0,80 g/cc. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el
interior de la caja de guantes, el medidor de
multi-gas de Metrosonics no pudo detectar ningún
NO_{x}.
Ejemplo
15
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento, se preparó el siguiente
componente de formación de gas:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 20%
- Agua
- 65%
\vskip1.000000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Agua
- 50%
- Urea
- 50%
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas y 2% del componente acuoso de lubricación a una emulsión
estándar en la que se sustituyó 2% de ácido cítrico por 2% de ácido
tartárico. La disolución de oxidante presentó un pH de 0,55 antes
de que la emulsión fuese preparada. La disolución de formación de
gas junto con la disolución acuosa de lubricación se añadieron a la
emulsión y se mezcló durante 40 segundos. Se registró la velocidad
de formación de gas y se comprobó que esta composición de emulsión
alcanzó una densidad de 0,80 g/cc en 6 minutos. Cuando se agitó el
gas fuera de la emulsión en el interior de la caja de guantes, el
medidor de multi-gas de Metrosonics detectó una
concentración de NO_{x} de 2,1 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
16
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento, se preparó el siguiente
componente de formación de gas:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 20%
- Agua
- 65%
\vskip1.000000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Agua
- 50%
- Urea
- 50%
\global\parskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas y 2% del componente acuoso de lubricación a una emulsión
preparada como se describe en el Ejemplo 1 empleando una disolución
de oxidante de la siguiente composición:
- Nitrato de amonio
- 55%
- Nitrato de calcio (Hydro TQ)
- 30%
- Agua
- 13%
- Ácido cítrico
- 2%
y 6,5% de la fase combustible
polimérica. Se midió el pH de la disolución de oxidante hasta 0,0
antes de que la emulsión fuese preparada. La disolución de
formación de gas junto con la disolución acuosa de lubricación se
añadieron a la emulsión y se mezclaron durante 40 segundos. Se
registró la velocidad de formación de gas y se comprobó que esta
composición de emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc tras 4
minutos. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior
de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de
Metrosonics detectó una concentración de NO_{x} de 0,0
ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
17
(De acuerdo con el
invento)
Para este experimento, se preparó el siguiente
componente de formación de gas:
- Nitrito de sodio
- 15%
- Urea
- 20%
- Agua
- 65%
\vskip1.000000\baselineskip
Y se preparó la siguiente disolución de
lubricación:
- Agua
- 50%
- Urea
- 50%
Se añadió 1% de este componente de formación de
gas y 2% del componente acuoso de lubricación a una emulsión
preparada como se describe en el Ejemplo 1 empleando una disolución
de oxidante:
- Nitrato de amonio
- 82%
- Agua
- 16%
- Ácido cítrico
- 2%
y 5,6% de la fase combustible
polimérica. Se midió el pH de la disolución de oxidante hasta 0,75
antes de que la emulsión fuese preparada. La disolución de
formación de gas junto con la disolución acuosa de lubricación se
añadieron a la emulsión y se mezclaron durante 40 segundos. Se
registró la velocidad de formación de gas y se comprobó que esta
composición de emulsión alcanzó una densidad de 0,80 g/cc tras 18
minutos. Cuando se agitó el gas fuera de la emulsión en el interior
de la caja de guantes, el medidor de multi-gas de
Metrosonics detectó una concentración de NO_{x} de 1,7
ppm.
Los ejemplos se recogen en la siguiente
tabla.
Claims (7)
1. Un método para preparar un explosivo de
emulsión sensibilizado en un barreno o envase, en el que
- a)
- se emulsionan una fase combustible y una disolución de oxidante que contiene especies de amonio y una sal oxidante, para formar una emulsión, sometiéndose dicha emulsión a formación de gas mediante mezcla con
- b)
- una disolución de formación de gas que contiene nitrito inorgánico,
en presencia de urea como acelerador de la
formación de gas, en el que el explosivo de emulsión se suministra
a un barreno o a un envase por medio de un tubo de carga o manga,
permitiendo que la formación de gas tenga lugar en el extremo de
dicho tubo o manga
que se caracteriza porque
la disolución de oxidante tiene un valor de pH
dentro del intervalo 0-3 y contiene uno o más
ácido(s) orgánicos que tienen al menos tres átomos de
carbono y porque la urea está presente en la disolución de formación
de gas y/o está presente en un fluido de lubricación añadido al
tubo de carga o manga.
2. El método de la reivindicación 1, en el que
el pH de la disolución de oxidante está dentro del intervalo de
0,4-2.
3. El método de la reivindicación
1-2, en el que el pH de la disolución de oxidante es
de alrededor de 1.
4. El método de la reivindicación 1, en el que
el ácido orgánico de la disolución de oxidante es ácido cítrico.
5. El método de la reivindicación 1 ó 4, en el
que el ácido orgánico de la disolución de oxidante es ácido
tartárico.
6. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1, 4 ó 5, en el que la disolución de oxidante
contiene 0,2-5% del ácido orgánico.
7. El método de cualquiera de la reivindicación
6, en el que la disolución de oxidante contiene
1,5-3% del ácido orgánico.
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