MX2010008211A

MX2010008211A - Dispersion de baja densidad.

Info

Publication number: MX2010008211A
Application number: MX2010008211A
Authority: MX
Inventors: Pio Francisco Perez; Luis Alfredo Cardenas Lopez
Original assignee: Ind Minco S A C
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2011-05-23
Also published as: ZA201008346B; PE20110491A1; CL2010000500A1; CO6350194A1; AU2010241443B2; CN102153428A; BRPI1002932A2; CA2716285A1; AR077742A1; AU2010241443A1; US8187397B2; CA2716285C; HN2010001294A; NZ589433A; BRPI1002932B1; US20110120603A1

Abstract

La presente invención se refiere a una dispersión de agua en aceite (emulsión matriz), en la cual se generan químicamente burbujas (gasificación) obteniéndose una composición explosiva de baja densidad (0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3) que se emplea como agente de voladura. Dicha emulsión esta conformada por una solución oxidante y una solución combustible, donde la solución oxidante comprende agua y sales oxidantes de amonio y sodio, y se caracteriza por la presencia de una sal retardante del proceso de gasificación. La solución combustible esta conformada por compuestos orgánicos de hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal de naturaleza liquida o solida que incluye un agente o una mezcla de agentes tensoactivos de naturaleza iónica o polimérica y se caracteriza por la presencia de manteca de Cacao de naturaleza solida que le confiere la consistencia adecuada para la retención de las burbujas de nitrógeno en dicha emulsión matriz y de un acido graso de naturaleza solida que le confiere a la emulsión, la función de disminuir el tamaño de la burbuja de nitrógeno, evitando su coalescencia. Esta emulsión matriz es sensibilizada en el sitio de la voladura (Mina) por una sustancia química de sales oxidantes de naturaleza iónica que en contacto con dicha emulsión matriz se forman burbujas de nitrógeno que son ocluidas en el seno de la emulsión matriz obteniéndose composiciones explosivas de baja densidad (0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3) estables durante un periodo mínimo de 96 horas permitiendo una distribución homogénea de las burbujas de nitrógeno y una continuidad de la onda de detonación a lo largo de taladro. La sensibilización se realiza mediante un sistema de gasificación instalada en los camiones fábrica. Este sistema de gasificación tienen una unidad de control lógico programable (PLC) en línea que permite programar la cantidad de solución gasificante a dosificar en función de la temperatura de la emulsión matriz, visualizar los parámetros del proceso de gasificación de presión y temperatura de la emulsión, así como, programar la cantidad a dosificar a los taladros momentos previos al disparo. La homogenización de la emulsión matriz con el agente sensibilizante se realiza a traves de un mezclador estático, para obtener una mezcla homogénea. La emulsión matriz del presente invento tiene las características fisicoquímicas adecuadas de pH y de reología que la hacen propicia para ser sensibilizada en el sitio de la voladura durante su aplicación y es completamente inerte y clasificada como no explosivo, lo cual le confiere la seguridad del caso durante su transporte y almacenamiento.

Description

DISPERSION DE BAJA DENSIDAD Campo técnico: La presente invención se aplica principalmente en el campo de la minería, y construcción civil y se encuentra relacionada con agentes de voladura permitiendo su uso para el movimiento de tierras.

ANTECEDENTES El ANFO, del inglés: Ammonium Nitrate - Fuel OH, es un agente de voladura que consiste en una mezcla de nitrato de amonio y petróleo. El Anfo es muy utilizado principalmente por las empresas mineras y de demolición, debido a que son muy seguras, baratas y sus componentes se pueden adquirir con mucha facilidad.

El ANFO tiene un 6% de combustible, presenta una baja densidad con un promedio de 0,75 g/cm3 y una tendencia a absorber el agua (higroscópica) por lo que no se puede usar en taladros con presencia de agua.

También existe emulsiones explosivas con densidades bajas (0,50 g/cm3 a 0,80 gr/cm3) que se generan por mezclas físicas de aditivos sensibilizantes tales como perlas de poliestirenos, perlita carlita y micro esferas de vidrio.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una composición explosiva de baja densidad a base de emulsión con una densidad promedio de 0,75 g/cm3, presentando una mayor velocidad de detonación, presión de detonación y mayor resistencia al agua con respecto Anfo. i La disminución de la densidad en el rango de (0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3) se realiza mediante la generación de burbujas de nitrógeno por reacción química de la emulsión matriz con una solución gasificante de sales oxidantes de nitrito de sodio y sales de metales alcalinos térreos y/o metales de transición, acidificada a un pH de 4,5 a 6,0.

Los problemas técnicos a resolver para obtener una emulsión de baja densidad son: a) La reacción inicial de la solución gasificante con la emulsión matriz es violenta generando grandes burbujas. b) Al ser cargada la emulsión al taladro (la carga de la emulsión se hace desde la boca del taladro) las burbujas escapan debido al impacto con el fondo del taladro. c) Las burbujas formadas al trascurrir el tiempo coalescen debido a la poca consistencia de la emulsión, perdiendo sensibilidad la emulsión. d) las burbujas de mayor tamaño fugan de la emulsión, incrementándose la densidad.

La inicial y posterior coalescencia de las burbujas de nitrógeno durante el carguío de la emulsión en los taladros producirá una inadecuada distribución de las burbujas de nitrógeno a lo largo de la columna explosiva y por lo tanto fallas durante la detonación (no iniciación, deflagración de la columna explosiva, corte de continuidad de la onda de detonación).

Para resolver estos problemas técnicos la composición explosiva del presente invento esta formada por una sustancia oxidante y una sustancia combustible, donde la solución oxidante para el presente invento contiene componentes oxidantes principalmente nitrato de amonio (entre 60% a 80%), nitrato de sodio (entre 1% a 14%), tiourea (entre 0,1% a 2%) caracterizada principalmente por la presencia de la Urea (entre 2% a 12%) como aditivo retardante de la reacción inicial de gasificación.

Mientras que la solución combustible formada por compuestos orgánicos de hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal de naturaleza liquida o sólida cuyos componentes principalmente son: aceite mineral (10% a 40%), petróleo diesel N° 2 (10% a 70%) e incluye un agente o una mezcla de agentes tensoactivos (emulsificantes) de naturaleza iónica o polimérica (10% a 30%). La solución combustible esta caracterizado por la presencia de manteca de Cacao de naturaleza solida (entre 0,1% a 10%) que confiere la consistencia adecuada a la emulsión matriz para la retención de las burbujas de nitrógeno en la emulsión matriz y de un acido graso de naturaleza solida como el acido esteárico (de 0,1% a 30%) que proporciona la estabilidad de la burbujas evitando su coalescencia. Para obtener la mezcla emulsificada se mezclan en relación determinada entre 84% a 95% de solución oxidante y la diferencia esta constituida por la solución combustible. La solución oxidante se encuentra entre 80°C a 90°C y la solución combustible entre 40°C a 60°C. En estas condiciones se mezclan a alta velocidad de rotación comprendido entre 600 rpm a 2000 rpm para formar la emulsión a la temperatura entre 70°C a 90°C con -características fisicoquímicas como densidad (1 ,30 g/cm3 a 1,40 g/cm3), pH (5,0 a 7,0). En estas condiciones no explosivas se traslada al sitio de la voladura donde se propicia su reacción con el agente gasificante en la proporción de 96,5% a 99,5% por peso de la emulsión matriz y 3,5% a 0,5% del agente gasificante de sales oxidantes de nitrito de sodio y sales de metales alcalinos tórreos y/o metales de transición a una temperatura de -5°C a 50°C obteniendo un explosivo final sensible dentro del taladro con una densidad comprendida entre 0,50 g/cm3 a 0,90 g/cm3 para su aplicación como agente de voladura.

La presente invención se sensibiliza como un agente de voladura y permite su uso para el movimiento de tierras necesarias para la industria minera.

La sensibilización se realiza mediante un sistema de gasificación instalada en los camiones fábrica. Este sistema de gasificación tienen una unidad de control lógico programable en línea "PLC" que permite programar la cantidad de solución gasificante a dosificar en función de la temperatura de la emulsión matriz, visualizar los parámetros del proceso de gasificación de presión y temperatura de la emulsión, así como, programar la cantidad a dosificar a los taladros momentos previos al disparo. La homogenización de la emulsión matriz con el agente sensibilizante se realiza después de la bomba de cavidad progresiva a través de un mezclador estático para obtener una mezcla homogénea y obtener la densidad de 0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una emulsión tipo agua en aceite para aplicación como agente de voladura con una densidad comprendida entre 0,50 g/cm3 a 0,90 g/cm3 constituido por: 1.1 Una solución oxidante acuosa de sales inorgánicas que forma la fase dispersa que comprende: • De 60% a 80% de nitrato de amonio grado técnico o fertilizante como componente de mayor cuantía. • De 2% a 16% de nitrato de sodio grado técnico, · De 0,1 % a 2% de Tiourea • De 14% a 22% de agua • Caracterizada por contener Urea entre 2% a 12% como agente retardante de la reacción de gasificación debido a la hidrólisis básica de la sal. 1.2 Una fase continua combustible formada por compuestos orgánicos de hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal de naturaleza liquida o solida que incluye un agente o una mezcla de agente tenso- activo de naturaleza iónica o polimérica que comprende: • De 10% a 30% de emulsificante de naturaleza iónica y/o polimérica. • De 10% a 40% de aceite origen mineral, vegetal o animal · De 10% a 70% de petróleo Diesel N° 2 La parte caracterizante es la presencia: • De 0,1% a 10,0 % de manteca de cacao solida como agente que proporciona la consistencia adecuada para la retención de las burbujas de gas producidas durante la sensibilización de la matriz y · 0,1% - 30,0% del acido esteárico solido como agente que estabiliza la burbujas de gas de nitrógeno disminuyendo el tamaño de la burbuja, estabilizando y evitando su coalescencia.

2. Un procedimiento para producir la emulsión agua en aceite de la reivindicación N° 1 que comprende los pasos de: • Disolver las sales oxidantes en agua entre 80 °C a 90°C que comprende: Nitrato de Amonio, Nitrato de sodio, Tiourea, Urea y agua en un primer tanque, con agitación. • Preparar la solución combustible a una temperatura entre 40°C a 60°C que comprende: Emulsificante, aceite mineral, vegetal o animal, Petróleo Diesel N°2, manteca de Cacao y acido esteárico en un segundo tanque por agitación. • Mezclar 84% a 95% de solución oxidante con 16% a 5% de la solución combustible a una alta velocidad de rotación comprendido entre 600 rpm a 2000 rpm para formar la emulsión no explosiva con un tamaño de partícula menor a 5 mieras con características fisicoquímicas de densidad (1 ,30 g/cm3 a 1 ,40 g/cm3), pH (5,0 a 7,0). • Reaccionar la emulsión matriz no explosiva con el agente gasificante en el sitio de la voladura.

3. Una emulsión tipo agua en aceite según reivindicación N°1 y N°2 caracterizada por que la emulsión no explosiva esta pre acondicionada para ser sensibilizada con un agente químico (gasificante) generador de burbujas de nitrógeno para convertirlo en explosivo en el sitio de la voladura durante su carguío en los taladros.

4. Una emulsión tipo agua en aceite según reivindicación N° 3 donde el agente gasificante comprende una solución de sales oxidante de Nitrito de sodio, sal de metales alcalinos tórreos y/o metales de transición, y ácidos orgánicos y/o inorgánicos con un pH de 4,5 a 6,0.

5. Una emulsión tipo agua en aceite según reivindicación N° 3 y N° 4 donde la emulsión no explosiva se sensibiliza in situ en la proporción de 96,5% a 99,5% por peso con 3,5% a 0,5% de un agente gasificante a una temperatura de -5°C a 50°C obteniendo un explosivo final con una densidad comprendida entre 0,50 g/cm3 a 0,90 g/cm3.

6. Un sistema de gasificación según reivindicación N° 5 instalado en los camiones fábrica después de la bomba de cavidad progresiva de producto que comprende: una unidad de control lógico programable en linea "PLC" que permite programar la cantidad de solución gasificante a dosificar en función de la temperatura de la emulsión matriz, visualizar los parámetros del proceso de gasificación de presión y temperatura, así como, programar la cantidad a dosificar a los taladro momentos previos al disparo. Un mezclador estático para la homogenización de la emulsión matriz con el agente gasificante, obteniendo una densidad comprendida entre 0,50 g/cm3 a 0,90 g/cm3. RESUMEN La presente invención se refiere a una dispersión de agua en aceite (emulsión matriz), en la cual se generan químicamente burbujas (gasificación) obteniéndose una composición explosiva de baja densidad (0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3) que se emplea como agente de voladura. Dicha emulsión esta conformada por una solución oxidante y una solución combustible, donde la solución oxidante comprende agua y sales oxidantes de amonio y sodio, y se caracteriza por la presencia de una sal retardante del proceso de gasificación. La solución combustible esta conformada por compuestos orgánicos de hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal de naturaleza liquida o solida que incluye un agente o una mezcla de agentes tensoactivos de naturaleza iónica o polimérica y se caracteriza por la presencia de manteca de Cacao de naturaleza solida que le confiere la consistencia adecuada para la retención de las burbujas de nitrógeno en dicha emulsión matriz y de un acido graso de naturaleza solida que le confiere a la emulsión, la función de disminuir el tamaño de la burbuja de nitrógeno, evitando su coalescencia. Esta emulsión matriz es sensibilizada en el sitio de la voladura (Mina) por una sustancia química de sales oxidantes de naturaleza iónica que en contacto con dicha emulsión matriz se forman burbujas de nitrógeno que son ocluidas en el seno de la emulsión matriz obteniéndose composiciones explosivas de baja densidad (0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3) estables durante un periodo mínimo de 96 horas permitiendo una distribución homogénea de las burbujas de nitrógeno y una continuidad de la onda de detonación a lo largo de taladro. La sensibilización se realiza mediante un sistema de gasificación instalada en los camiones fábrica. Este sistema de gasificación tienen una unidad de control lógico programable (PLC) en línea que permite programar la cantidad de solución gasificante a dosificar en función de la temperatura de la emulsión matriz, visualizar los parámetros del proceso de gasificación de presión y temperatura de la emulsión, así como, programar la cantidad a dosificar a los taladros momentos previos al disparo. La homogenización de la emulsión matriz con el agente sensibilizante se realiza a través de un mezclador estático, para obtener una mezcla homogénea. La emulsión matriz del presente invento tiene las características fisicoquímicas adecuadas de pH y de reología que la hacen propicia para ser sensibilizada en el sitio de la voladura durante su aplicación y es completamente inerte y clasificada como no explosivo, lo cual le confiere la seguridad del caso durante su transporte y almacenamiento.