MX2014005930A - Composiciones explosivas. - Google Patents

Abstract

Se describe una composición explosiva para detonación que contiene una sal oxidante inorgánica sólida como el componente oxidante, un líquido de hidrocarburo como el componente combustible y un agente aglutinante. La composición también puede contener una emulsión a base de nitrato de amonio. El agente aglutinante puede incrementar la resistencia al agua, o incrementar el tiempo de reposo, de la composición explosiva, o incrementar la absorbencia de aceite combustible de la sal oxidante inorgánica sólida. El agente aglutinante se selecciona de uno o más de un ácido carboxílico de cadena larga y sus sales y derivados, especialmente aquellos que tienen de 8 a 100 o de preferencia 10 a 50 unidades de carbono. El agente aglutinante puede seleccionarse preferiblemente de uno o más de: ácido dímero, ácido trímero, anhídrido poliisobutilensuccínico, ácido oleico, ácido esteárico, tristearato de sorbitán y sus sales y ésteres.

Description

COMPOSICIONES EXPLOSIVAS CAMPO TÉCNICO La invención se refiere a composiciones explosivas, y a métodos para hacer y usar estas composiciones explosivas. Más particularmente, los explosivos de la invención son formulaciones explosivas de varios componentes con una fase de combustible modificada. Estos tienen usos versátiles en actividades de detonación en, pero no limitadas a, operaciones de minería y similares. Particularmente, aunque no exclusivamente, la presente invención se refiere a la fabricación y uso de varias formas de explosivos a base de aceite combustible de nitrato de amonio (ANFO ) que han sido modificados mediante la incorporación de un agente aglutinante en el aceite combustible.

TÉCNICA ANTERIOR Las mezclas ANFO se usan comúnmente como explosivos en minería y en otras aplicaciones. Estas mezclas proporcionan resultados explosivos efectivos, particularmente cuando se usa de nitrato de amonio perlado grado explosivo de baja densidad global (EGAN) . Este EGA se fabrica para tener una superficie exterior porosa, que adsorbe suficiente aceite combustible como para proporcionar un explosivo balanceado de oxígeno ligeramente negativo; y un volumen interior poroso, que reduce la densidad y proporciona huecos que actúan como "puntos calientes" durante el proceso de detonación.

El nitrato de amonio grado agrícola (AGAN) de alta densidad global también es utilizable en ANFO. AGAN se fabrica sin introducir porosidad externa e interna, y en consecuencia hay algunos problemas técnicos que tienen que ser superados para poder hacer posible su uso en ANFO.

También se conocen otras fuentes de nitrato de amonio, las cuales han sido fabricadas por un proceso similar al de AGAN en donde el nivel de porosidad es mínimo, pero las cuales tienen una densidad global similar a la de EGAN debido a la inclusión de un gran hoyuelo u hoyo.

Las principales desventajas técnicas de ANFO son que (i) el producto es dañado por la presencia de cantidades relativamente pequeñas de agua; (ii) la energía explosiva de la mezcla por volumen unitario (la resistencia global) es fija para una perla de nitrato de amonio dada, dependiendo sólo de su densidad global; y (iii) la velocidad de detonación (VOD) es limitada a valores relativamente moderados. Estas desventajas pueden ser superadas al mezclar ANFO con una emulsión a base de nitrato de amonio (ANE) en varias proporciones .

Una ANE es una emulsión de aceite en agua, en donde la fase de agua dispersa está comprendida de nitrato de amonio, agua y otros componentes menores, y la fase de aceite continua comprende emulsionantes y líquidos o sólidos carbonáceos . Ya que las ANEs son más costosas que ANFO, la relación de mezcla usada en una composición explosiva es generalmente el mínimo necesario para proporcionar la resistencia a agua requerida, resistencia global, VOD o combinación de los mismos.

Mezclas de ANE y ANFO que comprenden 1% a 50% de ANE y 99% a 50% de ANFO se conocen como mezclas ANFO pesadas (HANFO) . Las mezclas HANFO se usan para proporcionar un producto de más alta resistencia global para usarse en suelo que requiera de un nivel de energía más alto para ser hecho estallar efectivamente; y a los niveles más altos (por arriba de 40% de ANE) cierta resistencia a agua. Las mezclas con 50% a 100% de ANE y 0% a 50% de ANFO generalmente tienen que ser sensibilizadas mediante la adición de agentes de gasificación químicos o sensibilización de sólidos para poder detonar eficientemente y se conocen comúnmente como mezclas de emulsión/ANFO en "suspensión". Estas mezclas de ANE y ANFO que son sensibilizadas usando agentes de gasificación químicos se conocen como mezclas gasificadas. Las mezclas de emulsión/ANFO, incluyendo mezclas gasificadas, proporcionan composiciones explosivas con un nivel significativo de resistencia al agua, y también permiten obtener una VOD más alta. Estas mezclas se usan para cargarse en pozos de tronadura húmedos, para dejar el producto reposar en condiciones húmedas y para usarse en suelo que está compuesto de roca con una fuerza compresiva más alta, y requiere un explosivo con una VOD más alta (es decir, más potente) para hacerlo estallar; o en donde se requiere un nivel de fragmentación del suelo más grande.

Se prefiere generalmente usar EGAN en HA FO y en mezclas gasificadas. Sin embargo, las dificultades o la capacidad del producto, su costo y su calidad comúnmente significan que el uso de los demás tipos de nitrato de amonio en composiciones explosivas será intentado. Hay algunas dificultades técnicas significativas con esto, que se originan a partir de la falta de porosidad interna de la perla para proporcionar sensibilización de la mezcla; y la falta de porosidad externa para absorber el nivel necesario de aceite combustible para proporcionar el balance de oxígeno ligeramente negativo requerido. En particular, si no se usa EGAN para fabricar ANFO, el aceite combustible no es absorbido en la superficie de la perla y se puede presentar absorción capilar dando como resultado que el aceite diesel se filtre y entre al suelo, dejando detrás la perla de nitrato de amonio. El desplazamiento de diesel también cambiará las propiedades explosivas, dando como resultado un explosivo con un balance de oxígeno positivo y riesgo incrementado de que se presenten humos después del estallido. Si este ANFO se mezcla con emulsión para formar una HA FO o mezcla gasificada, el diesel no absorbido se mezclará con y luego diluirá la emulsión. La viscosidad de la emulsión se reducirá y el producto no puede mantener su integridad de columna en el pozo. La emulsión de viscosidad reducida puede filtrarse a grietas y fisuras en el pozo, causando hundimiento del producto.

Los métodos estándares para superar estas desventajas son: (i) usar un aceite mineral como el componente combustible, el cual tenga una viscosidad significativamente más alta que la del aceite combustible diesel, el cual se retenga por la AGAN a un nivel más alto, y el cual lleve a una pérdida de viscosidad más baja en la fase de emulsión si se mezclaran; y (ii) para mezclas en emulsión, reemplazar el diesel usado en la ANFO al incorporar un nivel más alto de fase de combustible en la ANE. Usando el método descrito más adelante significa que la viscosidad de la emulsión no se compromete, y la fase de combustible incrementada presente se adapta a la no incorporación de diesel en el componente de nitrato de amonio. Sin embargo ambos de estos métodos son relativamente costosos, en términos de la materia prima usada o el cambio en los parámetros de producción necesarios .

Una manera de resolver estos aspectos es asegurarse que el aceite combustible sea retenido por la perla. Al incrementar la absorción de aceite combustible y capacidad de absorción de la perla no EGAN, se evitan la absorción capilar y dilución. Se ha conocido el uso de aditivos con el aceite combustible que ayudan a acoplar el aceite combustible a la superficie de la perla de AGAN. Un ejemplo se describe en la solicitud de patente canadiense 2438161A1 la cual consiste en aceites epoxidados, aceites vegetales y derivados de éster de los cuales son añadidos al aceite combustible. Otro ejemplo incluye usar fuentes de combustible sólidas tales como negro de humo, como se describe en la patente de E.U.A. No. 3,540,953. Sin embargo, el uso de estos materiales requiere la modificación de maquinaria de suministro de explosivos existente y su uso puede traducirse en una acumulación de material que puede tapar equipo clave. Para evitar los problemas que se originan de esta acumulación, sería por lo tanto adecuado tener un agente aglutinante que se disolviera en un aceite combustible y no requiriera de modificación adicional al equipo de suministro de explosivos actual. También puede ser químicamente diferente que los agentes de acoplamiento conocidos descritos arriba para proporcionar una alternativa y también sería útil si pudiera tener funcionalidad mejorada, particularmente en productos tipo ANFO pesados y mezclas de emulsión/ANFO . Otra ventaja potencial es la de utilizar nuevos componentes que tengan una nueva fuente de suministro, y los cuales puedan sustituir económicamente algunos de los aceites previamente usados en estas formulaciones explosivas.

En consecuencia, sería útil proporcionar una nueva solución que evitara o redujera las desventajas presentes en los enfoques conocidos, o que proporcionara una alternativa a estos enfoques.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la invención proporciona una composición explosiva mezclada que tiene un componente oxidante y un componente de combustible, en donde el componente oxidante puede contener de preferencia nitrato de amonio, y el componente combustible contiene materiales carbonáceos tales como aceite combustible así como un agente aglutinante. El agente aglutinante se selecciona de uno o más de un ácido graso de cadena larga y sus sales y los derivados del mismo.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para incrementar la resistencia al agua y/o incrementar el tiempo de reposo, de una composición explosiva mezclada que tenga un componente oxidante y un componente combustible, en donde el componente oxidante contienen una o más sales oxidantes, y el componente combustible contiene material carbonáceo y un agente aglutinante, el cual comprende la etapa de añadir un agente aglutinante que se selecciona de uno o más de un ácido carboxilico de cadena larga y sus sales y los derivados del mismo a una composición explosiva mezclada.

De preferencia, la sal oxidante puede estar en forma de partículas discretas separadas, tales como perla.

En una modalidad preferida, la composición explosiva es una composición explosiva tipo nitrato de amonio/aceite combustible (A FO) . En otra forma preferida, la composición explosiva es una composición explosiva tipo nitrato de amonio/aceite combustible (ANFO) mezclada con una composición explosiva tipo emulsión a base de nitrato de amonio .

De preferencia, el ácido carboxilico de cadena larga puede ser un ácido carboxilico de cadena larga de C8 a C100. Asimismo el ácido carboxilico de cadena larga puede ser de preferencia ácido esteárico o ácido oleico o los di- o tri-oligómeros del mismo. Los derivados de los ácidos carboxílicos de cadena larga se pueden seleccionar preferiblemente de cualquiera uno o más de los ésteres, lactonas, amidas, lactanas, anhídridos, cloruros de ácido u otros haluros, o imidas de estos ácidos. El agente aglutinante puede seleccionarse por ejemplo, de uno o más de: ácido dímero, ácido trímero, anhídrido poliisobutilensuccínico, ácido oleico, ácido esteárico, tristearato de sorbitán y sus sales y ésteres.

De preferencia, el agente aglutinante puede comprender de 5% a 50% en peso del componente combustible, o muy preferiblemente de 10% a 20% en peso del componente combustible. También se prefiere que el componente combustible contenga una porción sustancial de aceite diesel, y que el resto sea aceite mineral. El componente oxidante puede contener una porción sustancial de nitrato de amonio perlado de alta densidad y/o perlado no poroso de baja densidad, y el resto siendo nitrato de amonio perlado poroso de baja densidad y/o agua.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En una amplia forma, la invención se refiere a una composición explosiva de estallido que contiene una sal oxidante inorgánica sólida como el componente oxidante, un líquido de hidrocarburo como el componente combustible, y un agente aglutinante. La composición también puede contener una emulsión a base de nitrato de amonio.

El agente aglutinante se selecciona de uno o más de un ácido carboxílico de cadena larga y los derivados del mismo y las sales de tales ácidos derivados . Los derivados pueden ser los ésteres, lactonas, amidas, lactamas, anhídridos, cloruros de ácido u otros haluros, o imidas, por ejemplo. Las sales pueden ser sales con cationes de metal alcalino o metal alcalinotérreo comunes, o con cationes de amonio o amina, especialmente cationes de amina de cadena larga, por ejemplo.

El agente aglutinante se selecciona de preferencia para incrementar la resistencia al agua de la composición explosiva. El agente aglutinante puede de preferencia seleccionarse también o como alternativa para incrementar la absorbencia de aceite combustible de la sal oxidante inorgánica sólida. Además, el agente aglutinante puede ser de preferencia seleccionado para incrementar el tiempo de reposo de la composición explosiva.

El agente aglutinante se selecciona de uno o más de un ácido carboxilico de cadena larga y sus sales y derivados. La cadena de carbonos puede tener de preferencia alrededor de 8 a 100 unidades de carbono, y muy preferiblemente alrededor de 10 a 50 unidades de carbono. La cadena puede ser saturada o insaturada, y no ramificada o ramificada. El compuesto de cadena larga puede tener un grupo funcional de ácido carboxilico o varios de estos grupos; tales como dos o tres grupos .

La cadena de carbonos larga puede tener alrededor de 8 a 100 unidades de carbono, preferiblemente de 10 a 50. En una forma preferida, la cadena de carbonos larga se selecciona de ácido esteárico o ácido oleico, o derivados de dos y tres componentes de estos ácidos.

De preferencia se puede seleccionar de uno o más de: ácido dimero, ácido trímero, anhídrido poliisobutilensuccínico, ácido oleico, ácido esteárico y sus sales y ásteres . En una forma particularmente preferida puede ser un ácido dibásico tal como ácido dimero o anhídrido polibutilensuccínico (PIBSA) , o sus derivados o puede ser una mezcla de los mismos. El ácido dimero es un ácido dimero de C36, el cual es predominantemente un dimero de ácido esteárico (C18) . Otros ácidos adecuados se describen abajo.

La sal oxidante inorgánica sólida es generalmente partículas de nitrato de amonio y puede estar en forma de perla porosa, perla de alta densidad, perla no porosa, nitrato de amonio cristalino, partículas finas o una combinación de los mismos . La perla porosa puede tener un tamaño de partícula de entre 6 y 20 de tamaño de tamiz TYLER y una densidad de partícula de aproximadamente 1.35 g/cc a alrededor de 1.52 g/cc, un volumen vacío de perla de 10.0 a 18.5% y una densidad global de aproximadamente 0.7 a alrededor de 0.85 g/cc. La perla de alta densidad puede tener una densidad global de aproximadamente 0.85 g/cc a 1.00 g/cc. Partículas finas de nitrato de amonio normalmente tienen un tamaño de partícula más pequeño que un tamaño de tamiz TYLER 20.

La emulsión a base de nitrato de amonio (A E) es de un tipo de agua en aceite, la cual tiene como su fase discontinua una solución de sal liberadora de oxígeno y tiene como su fase continua un componente combustible inmiscible en agua orgánico. La solución de sal liberadora de oxígeno puede seleccionarse del grupo que consiste en nitrato de amonio, nitrato de sodio, nitrato de calcio, urea y agua y mezclas de los mismos. El nitrato de amonio puede comprender de 50% a alrededor de 94% en peso, y de preferencia de 60 a 85% en peso, de la composición total de la emulsión a base de nitrato de amonio. La urea puede comprender de 0 a 20% en peso y de preferencia de 0 a 9% en peso, de la composición total de la emulsión a base de nitrato de amonio. El componente combustible inmiscible en agua orgánico puede comprender de 1 a 10% en peso de la composición total de la emulsión a base de nitrato de amonio. El componente combustible inmiscible en agua orgánico puede comprender un agente emulsionante. El agente emulsionante puede comprender al menos un derivado de anhídrido poli ( isobutilen) succínico y un emulsionante de amina o alcanolamina . El agente emulsionante puede comprender de 0.3 a 3.5%, en peso, de la composición total de la emulsión a base de nitrato de amonio.

Un proceso para producir una composición de emulsión a base de nitrato de amonio puede comprender disolver una solución de sal liberadora de oxígeno a una temperatura por arriba del punto de fusión de la solución de sal de liberación de oxígeno. La acidez de la solución de sal de liberación de oxígeno se ajusta entre un pH de alrededor de 2.0 a un pH de alrededor de 7.0. La solución de sal liberadora de oxígeno y componente combustible inmiscible en agua orgánico se combinan y mezclan hasta que la emulsión a base de nitrato de amonio sea uniforme.

La solución de sal liberadora de oxígeno puede incluir un catalizador de gasificación. El catalizador de gasificación puede seleccionarse de un grupo de compuestos de tiocianato o tiourea. El catalizador de gasificación puede comprender alrededor de 0.1% a 1%, preferiblemente 0.1% a 0.6%, en peso, de la composición total de la solución de sal liberadora de oxígeno.

El líquido de hidrocarburo puede seleccionarse del grupo que consiste en diesel #2, un hidrocarburo de petróleo, hidrocarburo aromático, glicol, aceite combustible, aceite de calentamiento, turbosina, queroseno, aceites minerales, ácidos grasos, alcoholes, aceite vegetal y mezclas de los mismos .

La composición explosiva puede estar en forma de una composición explosiva tipo nitrato de amonio/aceite combustible (A FO) , o una composición explosiva tipo nitrato de amonio/aceite combustible (ANFO) mezclada con una composición explosiva tipo emulsión a base de nitrato de amonio (ANE) , o como una composición explosiva tipo emulsión a base de nitrato de amonio (ANE) . Con las composiciones explosivas detonantes que incluyen una emulsión (es decir ANE) , entonces el agente aglutinante debe seleccionarse de entre aquellos ácidos carboxílicos de cadena larga o sus sales o derivados que no desestabilicen la emulsión. Esto se puede determinar por pruebas simples, para observar el efecto del agente aglutinante utilizado en la invención en la estabilidad de la emulsión. Es aconsejable seleccionar agentes aglutinantes que no causen cristalización prematura de los componentes en la emulsión. Se ha notado que como una indicación muy general, los monoestearatos tienden a hacer a las emulsiones inestables, pero los di- y tri-estearatos son estables con la emulsión, mientras que todos los tres tipos mejoran la resistencia al agua. Por supuesto, éste no es un problema con las composiciones explosivas ANFO que no incluyen la presencia de emulsiones .

Las composiciones explosivas, particularmente explosivos en emulsión, pueden incluir un agente reductor de densidad. El agente reductor de densidad puede seleccionarse del grupo de materiales que consiste en burbujas de gas finas, partículas huecas o microbalones , partículas de baja densidad o mezclas de los mismos. La densidad de la composición explosiva está de preferencia en el intervalo de 0.30 a 1.50 g/cc.

En una forma preferida, la composición explosiva puede ser una mezcla explosiva que incluya una sal oxidante inorgánica, aceite combustible (que consiste en agente aglutinante y material carbonáceo) y también puede contener una emulsión explosiva.

Se prefiere que el agente aglutinante esté presente en una cantidad de aproximadamente 5% a alrededor de 50% en peso con base en el peso del componente combustible. Muy preferiblemente, el agente aglutinante está presente en una cantidad de alrededor de 10% a aproximadamente 20% en peso.

El agente aglutinante aglutina el componente oxidante y el componente combustible, y se selecciona idealmente para poderse disolver en el material carbonáceo. El agente aglutinante se selecciona de ácidos mono- o poli-carboxílieos de cadena larga y/o sus sales y/o sus derivados, especialmente los derivados de éster. Puede ser de preferencia un ácido dibásico, tal como ácido dímero. En esta situación, el ácido dibásico puede ser un ácido graso oligomérico, un ácido graso o derivado, o una mezcla de los mismos. De preferencia, el ácido graso es un oligómero de ácido octadecenoico, tal como ácido dímero o ácido trímero. Otro agente aglutinante de este tipo que se prefiere es tristearato de sorbitán.

Más preferiblemente, el ácido graso dibásico es ácido dímero (CAS: 61788-89-4). Como otro ejemplo, el ácido dibásico puede ser anhídrido poliisobutilensuccínico (PIBSA) o un derivado, o una mezcla, del mismo. Ácido oleico o trímero son otros agentes aglutinantes preferidos . El ácido dímero es comúnmente una mezcla de ácido dímero (75-82%) , ácido trímero (16-22%) y ácido monómero (1-3%) .

Otros agentes posibles incluyen sales de ácido esteárico y/o derivados. Un ejemplo de estos es tristearato de sorbitán, (CAS: 26658-19-5) el cual es una mezcla de los ásteres parciales de sorbitol y sus anhídridos con ácido esteárico. Otros agentes de este tipo pueden ser especialmente ser varios di- y tri-estearatos y sus sales y derivados .

Otro agente aglutinante posible es "Dodiflow", el cual se fabrica por la compañía Clarient AG de Suiza. El producto vendido como "Dodiflow" es un producto de reacción de una alquenilespirobislactona con una mol de di (sebo hidrogenado) amina y una mol de (sebo hidrogenado) amina, conocido también como copolímero de N-estearilmaleimida-octadecilo .

Los contraiones para este ácido esteárico y otras sales ácidas pueden incluir dietiletanolamina, trietanolamina, etanolamina, dietiletanolamina, así como sales de metal alcalino o metal alcalinotérreo, u otras sales de metal, o amonio o sales de tetra-amonio de hidrocarburos de cadena larga, como algunos ejemplos. Sales tales como sales sodio, amonio, calcio, aluminio o similares pueden ser usadas. Otros agentes incluyen ásteres de ácido esteárico, por ejemplo, monostearato de glicerol y tristearato de tetraglicerol .

Los agentes aglutinantes pueden ser un derivado de los ácidos, así como sus sales, particularmente sus ésteres, lactonas, amidas, lactamas, anhídridos, cloruros de ácido u otros haluros, o imidas o ácido sulfónico y sus derivados. Si el ácido es usado, puede ser adecuado ajustar el pH de la mezcla, debido a que un pH demasiado bajo puede traducirse en desestabilización del nitrato de amonio, por lo que ajustar el pH puede ser necesario en tales casos, tal como al añadir hidróxido de sodio, o una base similar al ácido por ejemplo.

El material carbonáceo de acuerdo con la invención es normalmente un aceite combustible o componente alternativo que se puede usar en explosivos de detonación ANFO, en emulsión o HANFO. Es normalmente un aceite de hidrocarburo de cadena larga, o derivados del mismo.

El material carbonáceo puede seleccionarse de cualquier combustible conocido en la técnica (por ejemplo, fuel oil, aceite de calentamiento, combustible diesel, turbosina, queroseno, aceites minerales, ácidos grasos saturados tales como ácido láurico y ácido esteárico, alcoholes, aceite vegetal y similares). De preferencia, el material carbonáceo orgánico comprende fuel oil, tal como aceite diesel No. 2.

Las sales oxidantes inorgánicas se seleccionan de preferencia del grupo que consiste en amonio, nitratos alcalinotérreos y nitratos de metal alcalino. De preferencia, las sales oxidantes son nitrato de amonio (A ) en combinación con nitrato de calcio (CN) o nitrato de sodio (SN) y mezclas de los mismos. Más preferiblemente, la sal oxidante es nitrato de amonio. Las sales oxidantes están en forma de partículas discretas separadas, tales como perlas, gránulos, pellets y/o partículas finas a diferencia de fundidas o en polvo o soluciones . La cantidad de sales oxidantes empleada es generalmente de 9% a aproximadamente 94% en peso de la composición total.

Se prefiere que el aceite combustible esté presente en una cantidad de aproximadamente 2 a alrededor de 10% en peso, con base en el peso de la sal oxidante inorgánica y el combustible. Más preferiblemente, el aceite combustible está presente en una cantidad de aproximadamente 4 a alrededor de 8% en peso, y, muy preferiblemente, la relación de sal oxidante inorgánica a aceite combustible es de aproximadamente 94:6. La composición explosiva cuando es cargada en un pozo puede ser ANFO, HA FO O una suspensión en emulsión: ANFO sensibilizada.

Se ha encontrado que las composiciones explosivas hechas de acuerdo con la invención que incluyen ácidos carboxílieos de cadena larga y sus sales y derivados como un agente aglutinante tienen buena resistencia al agua. La invención por lo tanto se refiere a un método para mejorar la resistencia al agua de estas composiciones, al incluir estos agentes aglutinantes en la mezcla explosiva.

EJEMPLOS Ejemplo 01- Ácido dxmero Ácido dímero (36 unidades de carbono) se probó como un agente aglutinante en una composición explosiva en emulsión. La estabilidad de la emulsión se mantuvo bien, y hubo una resistencia al agua mejorada generalmente cuando se comparó con emulsiones estándares sin la adición de un agente aglutinante. Alrededor del 10% a 30% del componente combustible se reemplazó con el ácido dímero. Se disolvió fácilmente en el aceite diesel. La mezcla de explosivos permitió 28 a 94% de AN y 1.8 a 6% de aceite combustible. Pudieron usarse tanto perla de HDA como de LDA .

Ejemplo 02 - Monostearato de dímero de oleailo Se probó monostearato de dímero de oleailo (C54) . Hubo buena estabilidad a emulsión y buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 10% a 30% del componente combustible, y se disolvió fácilmente en el diesel, y 56-94% de AN y 1.8-6% de FO fueron mezclados, usando perla tanto HDAN como LDAN.

Ejemplo 03 - Distearato de dimero de oleailo Se probó distearato de dimero de oleailo (C72) . Hubo buena estabilidad de emulsión y buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 10% a 30% del componente combustible, y se disolvió fácilmente en el diesel, y 56-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezcló, usando perla tanto de HDAN como de LDAN.

Ejemplo 04 - .Ácido dímero/Genamin OL 500D Se probó una mezcla de ácido dimero y Genamin™ OL 500D. Genamin OL 500D es un compuesto de sal de acetato de oleil amonio destilada. Hubo una estabilidad de emulsión promedio pero con cierta cristalización ligera. El agente aglutinante reemplazó 20% a 50% del componente combustible, y se disolvió fácilmente en el diesel, y 56-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezclaron, usando perla tanto de HDAN como de LDAN.

Ejemplo 05 - Dodiflow DodifloW™ se probó, siendo un compuesto de copol mero de N-estearil maleimida-octadecilo . Hubo buena estabilidad de emulsión con buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 10% a 20% del componente combustible, y se disolvió en el diesel después de cierto calentamiento, y 56-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezcló, usando perla tanto de HDAN como de LDAN.

Ejemplo 06 - Distearato de PEG 600 Se probó distearato de PEG 600, que es un di-éster de ácido esteárico con polietilenglicol . Hubo cierta cristalización en la emulsión. El agente aglutinante reemplazó 10% a 20% del componente combustible, y se disolvió en el diesel después de cierto calentamiento, y 56-94% de ADN y 1.8-6% de FO se mezcló, usando perla tanto de HDAN como de LDAN.

Ejemplo 07 - Estearato de sorbítan Se probó estearato de sorbitán (C24) . Hubo muy buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 10% a 20% del componente combustible, y se disolvió en el diesel después de calentamiento, y 47-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezcló, usando perla de LDAN.

Ejemplo 08 - Tristearato de sorbitán Se probó tristearato de sorbitán (C60) . Hubo buena estabilidad de emulsión observada y muy buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 10% a 20% del componente combustible, y se disolvió en el diesel después de calentamiento, y 47-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezclaron, usando perla de LDAN.

Se probó tristearato de dietilentriamina (C58) . Hubo cierta cristalización en la emulsión, y buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 5% a 15% del componente combustible, y se disolvió en el diesel después de calentamiento, y 56-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezcló, usando perla de HDAN.

E emplo 10 - Estearato de metilamina Se probó estearato de metilamina (C19) . Hubo cierta cristalización en la emulsión, y buena resistencia al agua. El agente aglutinante reemplazó 5% a 15% del componente combustible, y se disolvió en el diesel después de calentamiento, y 56-94% de AN y 1.8-6% de FO se mezcló, usando perla de HDAN.

Los ejemplos 11 a 40 se llevaron a cabo de una manera similar a los ejemplos 1 a 10.

Se prepararon varios ejemplos de comparación (es decir, como ejemplos de comparación 1 a 5) , como se describe a continuación. Además, algunos ejemplos de las composiciones explosivas de acuerdo con la presente invención (es decir, ejemplos A a E) también se prepararon, como se describe abajo.

La eficacia relativa de las diferentes formulaciones se determina de acuerdo con los siguientes procedimientos de prueba.

Procedimiento de fabricación de emulsión general Los ingredientes de la fase oxidante se calentaron a 75°C para formar una solución acuosa. Por separado, los ingredientes de la fase de combustible se mezclaron mientras se calentaba a 65°C. La fase oxidante caliente se vertió después en la fase combustible lentamente, con agitación proporcionada por un mezclador Lightnin' Labmaster™ equipado con una cuchilla de agitación Jiffy™ de 65 mm que giraba inicialmente a 600 rpm durante 30 segundos. La emulsión cruda se refino al agitar a 1,000 rpm durante 30 segundos, 1,500 rpm durante 30 segundos y 1,700 rpm hasta que se lograra la viscosidad indicada. La cantidad de producto preparada en cada muestra fue 2.00 kg.

Primer procedimiento de resistencia a agua general Una mezcla homogénea de 100 g que contenía 50 g de emulsión y 50 g de ANFO se preparó en un vaso de precipitados de vidrio de 250 mi, y esta mezcla se mantuvo a una temperatura ambiente conocida. Una muestra de agua de 100 g, a la misma temperatura ambiente conocida, se añadió a la mezcla de emulsión: ANFO y la temperatura de la mezcla se registró inmediatamente como temperatura inicial (T0) . Un temporizador de 5 minutos fue iniciado y los contenidos del vaso de precipitados fueron inmediatamente mezclados manualmente usando una varilla de vidrio de 10 mm al hacer girar durante 20 revoluciones a una velocidad de aproximadamente 1 segundo/revolución. Después de concluir la mezcla los contenidos del vaso de precipitados se dejaron reposar hasta el final del intervalo de 5 minutos, tiempo en el cual la temperatura del componente acuoso fue registrada (T5) . Se registró además una observación visual de los contenidos del vaso de precipitados después de la mezcla. La diferencia entre T0 y T5 indica la proporción de disolución de nitrato de amonio endotérmica que resulta a partir del grado de resistencia al agua impartido en el nitrato de amonio por el componente en emulsión.

Procedimiento de clasificación con varilla general Mezclas de emulsión y ANFO se prepararon como ya sea mezclas ANFO pesadas o mezclas en emulsión gasificadas. Una varilla de vidrio de 10 mm es sumergida en la mezcla a un ángulo de 45 grados hasta una profundidad de aproximadamente 20 mm para recubrir un lado de la varilla de vidrio con mezcla, y la varilla de vidrio es después ligeramente sacudida para remover el exceso de perla y/o emulsión. La varilla de vidrio se sostiene hacia una fuente de luz con el lado recubierto con emulsión mirando lejos de tal manera que la luz pueda pasar visualmente a través de la varilla de vidrio. La emulsión es después frotada ligeramente a lo largo de la varilla de vidrio tres veces y la proporción de cristales se mide como sigue. 8 = sin cristales, 7 = pequeña cantidad de cristales, 6 = mitad emulsión: mitad cristales, 5 = principalmente cristales con cierta emulsión, 4 = puros cristales sin emulsión.

La mezcla se clasifica continuamente para la proporción de formación de cristales con el tiempo a intervalos conocidos .

Procedimiento general de absorbancia de combustible La masa inicial de nitrato de amonio (50 g) se pone en un vaso de precipitados de 250 mi. Se añaden 100 mi de diesel al nitrato de amonio perlado. Esto se deja durante 15 minutos para permitir que el diesel se absorba completamente. El exceso de diesel es luego vertido y todo el nitrato de amonio se vierte en papel absorbente. Un pedazo de toalla de papel absorbente se pone sobre la parte superior del inserto de amonio y se presiona para eliminar el exceso de diesel. El nitrato de amonio se transfiere a otro pedazo de toalla de papel absorbente y un pedazo adicional de toalla de papel absorbente se usa para eliminar el exceso de diesel. La masa final del nitrato de amonio se pesa y la absorbencia de aceite combustible se determina al deducir la masa final a partir de la masa inicial y dividiendo ese valor entre la masa inicial .

Segundo procedimiento general de resistencia al agua Un procedimiento de resistencia al agua alternativo puede mostrar el efecto de diferentes aditivos en la capacidad de resistencia al agua de las mezclas.

Un recipiente de 55 mi se llenó hasta la parte superior con una mezcla homogénea que contenía 50% de emulsión y 50% de A FO en peso. El recipiente fue puesto en un vaso de precipitados de 600 mi. Luego se añadieron 250 mi de agua al vaso de precipitados. Una cuchilla mezcladora jiffy se puso aproximadamente 14 mm por arriba de la muestra. La cuchilla mezcladora jiffy se encendió a 1,000 rpm durante aproximadamente 30 minutos. La conductividad se midió periódicamente.

Ejemplo de comparación 1 El ejemplo de comparación 1 representa una formulación estándar que se usará como un ejemplo de comparación. La formulación se muestra en la tabla 1. El emulsionante se seleccionó del grupo de emulsionantes que resultan de reacciones de condensación entre PIBSA (anhídrido polibutenil succínico) y aminas o alcanolaminas . El aceite mineral usado fue predominantemente parafínico con algunos compuestos constituyentes aromáticos y naftónicos. La emulsión se formó con una viscosidad de aproximadamente 25,000 cP. Se preparó una mezcla gasificada de 60 partes de emulsión y 40 partes de ANFO en peso, y se gasificó químicamente hasta la densidad deseada de 1.05 g/cc, que es una densidad típica para mezclas de este tipo. El nitrato de amonio tipo perlado usado para la ANFO tiene una densidad global de 0.82 g/cc y una absorción de aceite combustible de 6% y es importado de la planta de nitrato de amonio de Missouri propiedad de Dyno Nobel (denominada aquí perla LOMO) . Como lo muestra la tabla 2, la resistencia al agua de la mezcla es buena.

Tabla 1 Formulación en emulsión estándar Tabla 2 Resultados de resistencia al agua y mezcla en emulsión gasificada usando ANFO de perla LOMO AN Ejemplo de comparación 2 En el ejemplo de comparación 2, las condiciones del proceso se mantuvieron lo más cerca posible a aquellas descritas en el ejemplo de comparación 1. De esta manera el ejemplo de comparación 1 se repitió excepto que el nitrato de amonio tipo perlado para la ANFO fue nitrato de amonio perlado Acron no poroso. Aunque la perla fue era no porosa la densidad global era de 0.74 g/cc, lo cual se origina debido al hoyuelo en el centro de la perla. Cuando aceite combustible se mezcla con la perla se retiene típicamente en el hoyuelo, y no es adsorbido sobre la superficie o absorbido de otra manera. Después del contacto con la emulsión el aceite combustible está disponible para mezclarse con emulsión y causar adelgazamiento de la emulsión. El mismo componente en emulsión usado en el ejemplo de comparación 1 se usó en este ejemplo. Una mezcla gasificada de 60:40 partes de emulsión: ANFO se preparó y se gasificó químicamente hasta la densidad deseada de 1.05 g/cc. Como lo muestra la tabla 3, los resultados para la resistencia al agua de esta mezcla son deficientes, y se observó en la prueba de resistencia al agua que la perla Acron se separa de la emulsión.

Tabla 3 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando ANFO perlado Acron AN Ejemplo A Se llevó a cabo un experimento para ver cómo funciona el ácido dimero en diferentes formulaciones. En el ejemplo A, se usó la misma emulsión que la del ejemplo de comparación 1. La fuente de nitrato de amonio perlado fue Acron A perlado. El componente de aceite combustible para la Anfo consistía en 10% de ácido dimero y 90% de aceite diesel. Una mezcla gasificada de 60:40 partes de emulsión: ANFO se preparó y se gasificó químicamente hasta la densidad deseada de 1.05 g/cc. Como lo muestra la tabla 4, la resistencia al agua mejoró en comparación con el ejemplo comparativo 2 y concuerda con el ejemplo de comparación.

Tabla 4 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando Acron AN perlado y ácido dimero en ANFO de diesel Ejemplo de comparación 3 El ejemplo de comparación 2 se repitió en donde el nitrato de amonio perlado Acron se reemplazó con nitrato de amonio Chempure. Chempure no tiene agentes de revestimiento añadidos y está en una forma cristalina. La resistencia al agua de una mezcla gasificada 60:40 fue probada. Como lo muestra la tabla 5, la resistencia al agua es deficiente y se observó que el chempure se separó de la emulsión durante las pruebas de resistencia al agua.

Tabla 5 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando ANFO Chempure AN Ejemplo B Se repitió el ejemplo de comparación 3 con la única diferencia de que el componente de aceite combustible se reemplazó con una mezcla de 10% de ácido dímero y 90% de diesel. Como lo muestra la tabla 6, la resistencia al agua de la mezcla es mejorada.

Tabla 6 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando Chempure AN y ácido dímero en ANFO de diesel Se preparó una mezcla de 60:40 partes de emulsión: ANFO usando nitrato de amonio perlado tecnología KT de Queenland Nitrates Pty Ltd, denominado aquí "QNP", y se gasificó químicamente, de manera similar a aquél usado en el ejemplo de comparación 1. La mezcla en emulsión se evaluó para el grado de cristalización de emulsión con el tiempo usando el procedimiento de clasificación con varilla. La tabla 7 muestra que el grado de cristalización se incrementa con el tiempo.

Tabla 7 Resultados de clasificación de varilla de mezcla en emulsión gasificada usando ANFO KT AN perlado Ejemplo de comparación 5 Se preparó una mezcla HANFO de 40:60 partes de emulsión : ANFO usando nitrato de amonio emperlado LOMO en el componente ANFO. El grado de cristalización del componente en emulsión se midió con el tiempo usando el procedimiento de clasificación con varilla. La tabla 8 muestra que una cristalización incrementada es evidente con el tiempo.

Tabla 8 Resultados de clasificación de varilla de mezcla HANFO usando ANFO de LOMO AN perlado Ejemplo C Se preparó una mezcla en emulsión gasificada (60:40 partes de emulsión : ANFO ) de manera similar al ejemplo de comparación 1, con lo cual el ANFO se preparó usando nitrato de amonio perlado Acron y el componente de aceite combustible consistía en 10% de ácido dímero y 90% de diesel. Como lo muestra la tabla 9, una velocidad reducida de cristalización de emulsión con el tiempo, en comparación con el uso de perla LOMO sin ácido dímero presente, es evidente.

Tabla 9 Resultados de clasificación con varilla de mezcla en emulsión gasificada usando Acron AN perlado y ácido dímero en ANFO de diesel Ejemplo D Se preparó una mezcla HANFO de 40:60 de emulsión : ANFO con lo cual el componente ANFO consistía en nitrato de amonio perlado Acron y componente de aceite combustible que contenía 10% de ácido dímero y 90% de diesel. Como lo muestra la tabla 10, es evidente una velocidad de cristalización de emulsión reducida con el tiempo, en comparación con el uso de KT perlado sin ácido dimero presente.

Tabla 10 Resultados de clasificación con varilla de mezcla HANFO usando Acron AN perlado y ácido dimero en ANFO de diesel Ejemplo E Se prepararon varias soluciones de dimero y aceite diesel que consistían en 0%, 10%, 20% y 30% de ácido dimero con el resto siendo diesel. La absorbencia de aceite combustible se midió y la tabla 11 muestra los resultados. Los resultados muestran una tendencia de absorbencia de aceite combustible mejorada al incrementarse la cantidad de ácido dimero.

Tabla 11 Absorbencia de aceite combustible de Acron AN perlado con diferente contenido de ácido dimero en el diesel Ejemplo de comparación 6 En el ejemplo de comparación 6, las condiciones de proceso se mantuvieron lo más cerca posible a aquellas descritas en el ejemplo de comparación 1. Así, el ejemplo de comparación 1 se repitió excepto que el nitrato de amonio tipo perlado para el AFO fue ENAEX Prillex A de baja densidad. Se preparó una mezcla de 40:60 partes de emulsión:ANFO. La tabla 12 muestra los resultados para la resistencia al agua, probada de acuerdo con el segundo procedimiento general de resistencia al agua descrito arriba.

Tabla 12 Resultados de resistencia al agua por conductividad de mezcla en emulsión gasificada usando ANFO perlado ENAEX Prillex AN Ejemplo F El ejemplo de comparación 6 se repitió con la diferencia de que el componente de aceite combustible se reemplazó con una mezcla de 20% de ácido dimero y 80% de diesel . Como lo muestra la tabla 13 , la conductividad se reduce en comparación con los resultados en la tabla 12 que indiquen una mejora en la resistencia al agua de la mezcla.

Tabla 13 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando ENAX Prillex AN y ácido dimero en ANFO de diesel Ejemplo G Se repitió el ejemplo de comparación 6 con la única diferencia de que el componente de aceite combustible se reemplazó con una mezcla de 10% de triestearato de sorbitol y 90% de diesel. Como lo muestra la tabla 14, la conductividad se reduce cuando se compara con los resultados de la tabla 12 que indiquen una mejora en la resistencia al agua de la mezcla .

Tabla 14 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando ENAEX Prillex AN y ácido dimero en ANFO de diesel Ejemplo H Se repitió el ejemplo de comparación 6 con la diferencia de que el componente de aceite combustible se reemplazó con una mezcla de 10% de Dodiflow y 90% de diesel. Como lo muestra la tabla 15, la conductividad se reduce cuando se compara con los resultados en la tabla 12 indicando una mejora en la resistencia al agua de la mezcla.

Tabla 15 Resultados de resistencia al agua de mezcla en emulsión gasificada usando ENAEX Prillex AN y Dodiflow en ANFO de diesel Tiempo (min) Conductividad (ms/cm) 0 0 15 1.1 25 1.2 Ejemplo de comparación 7 En el ejemplo de comparación 7, las condiciones de proceso se mantuvieron lo más cerca posible a aquellas descritas en el ejemplo de comparación 1. De esta manera el ejemplo de comparación 1 se repitió excepto que el nitrato de amonio tipo perlado para el ANFO fue Tianji AN de baja densidad. Se preparó una mezcla de 30:70 partes de emulsión: ANFO. La mezcla se detonó bajo condiciones no confinadas en un tubo con un diámetro de 102 mm y se registró una velocidad de detonación de 2,400 m/s.

Ejemplo I Se repitió el ejemplo de comparación 7 con la diferencia de que el componente de aceite combustible se reemplazó con una mezcla de 20% de tristearato de sorbitol y 80% de diesel. Se observó una velocidad de detonación de 2,800 m/s, indicando que el aditivo no afecta la velocidad de detonación.

Ejemplo J En este ejemplo, se preparó una mezcla de 40:60 partes de emulsión: ANFO . El nitrato de amonio tipo perlado para el ANFO fue Rivno HDAN. El componente de aceite combustible se reemplazó con una mezcla de 20% de tristearato de sorbitol y 80% de diesel. La mezcla se detonó bajo condiciones no confinadas en un tubo de diámetro de 200 mm. Se obtuvo una velocidad de detonación de 3,200 m/s.

En esta descripción, a menos que el contexto claramente dicte lo contrario, el término "que comprende" tiene el significado no exclusivo de la palabra, en el sentido de "que incluye por lo menos" en lugar del significado exclusivo en el sentido de "que consiste únicamente en" . Lo mismo aplica con cambios gramaticales correspondientes a otras formas de la palabra tales como "comprenden", "comprende" y así sucesivamente. Será aparente que variaciones o modificaciones obvias pueden hacerse las cuales estén de acuerdo con el espíritu de la invención y las cuales intenten ser parte de la invención, y cualquiera de estas variaciones o modificaciones obvias están por lo tanto dentro del alcance de la invención.

Aplicación industrial La invención puede utilizarse en las industrias minería o construcción para operaciones de detonación.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Una composición explosiva mezclada que tiene un componente oxidante en partículas y un componente combustible, en donde el componente oxidante en partículas contiene una o más sales oxidantes, y el componente combustible contiene material carbonáceo y un agente aglutinante disuelto en el mismo, y en donde el agente aglutinante se selecciona de uno o más de un ácido carboxílico de cadena larga y sus sales y derivados del mismo, caracterizada además porque el agente aglutinante aglutina el material carbonáceo al componente oxidante en partículas, incrementando de esta manera la resistencia al agua de la composición explosiva mezclada.

2. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la sal oxidante es nitrato de amonio.

3. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la sal oxidante está en forma de partículas discretas separadas como una perla.

4. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material carbonáceo es aceite combustible.

5. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es una composición explosiva tipo nitrato de amonio/aceite combustible (A FO) .

6. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es una composición explosiva tipo nitrato de amonio/aceite combustible (ANFO) mezclada con una composición explosiva tipo emulsión a base de nitrato de amonio (A E) .

7. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ácido carboxilico de cadena larga es un ácido carboxilico de cadena larga de C8 a C100.

8. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ácido carboxílico de cadena larga es ácido esteárico o ácido oleico o los di- o tri-oligómeros del mismo.

9. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los derivados de los ácidos carboxílicos de cadena larga se seleccionan de cualquiera uno o más de los ésteres, lactonas, amidas, lactamas, anhídridos, cloruros ácidos u otros haluros, o imidas de dichos ácidos.

10. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el agente aglutinante se selecciona de uno o más de: ácido dímero, ácido trímero, anhídrido poliisobutilensuccínico , ácido oleico, ácido esteárico, tristearato de sorbitán y sus sales y ésteres.

11. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el agente aglutinante comprende de 5% a 50% en peso del componente combustible.

12. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el agente aglutinante comprende de 10% a 20% en peso del componente combustible.

13. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el componente combustible contiene una porción sustancial de aceite diesel, y el resto es aceite mineral.

14. La composición explosiva mezclada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el componente oxidante contiene una porción sustancial de nitrato de amonio perlado de alta densidad y/o perla no porosa de baja densidad, y el resto es nitrato de amonio perlado poroso de baja densidad y/o agua.

15. Un método para incrementar la resistencia al agua, y/o incrementar el tiempo de reposo, de una composición explosiva mezclada que tiene un componente oxidante en partículas y un componente combustible, en donde el componente oxidante en partículas contiene una o más sales oxidantes, y el componente combustible contiene material carbonáceo y un agente aglutinante disuelto en el mismo, que comprende la etapa de añadir un agente aglutinante que se selecciona de uno o más de un ácido graso de cadena larga y sus sales y derivados a una composición exclusiva mezclada, caracterizado además porque el agente aglutinante aglutina el material carbonáceo al componente oxidante en partículas, incrementando así la resistencia al agua de la composición explosiva mezclada.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el agente aglutinante que es añadido comprende de 5% a 50% en peso del componente combustible.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el agente aglutinante que es añadido comprende de 10% a 20% en peso del componente combustible.

18. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el agente aglutinante que se añade se selecciona de uno o más de: ácido dímero, cido trímero, anhídrido poliisobutilensuccínico, ácido oleico, ácido esteárico, tristearato de sorbitán y sus sales y ésteres.