MX2014010687A - Agente detonante modificado. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere generalmente a una composición explosiva que comprende una emulsión acuosa de: un componente oxidante, un emulsionante que contiene componente de combustible de hidrocarburo, y un agente de carga que es un material de desecho tipo combustible en una forma de partículas sólidas que carece sustancialmente de superficies ásperas y bordes afilados. Preferiblemente, la composición es de una emulsión a base de nitrato de amonio y un agente de carga granulado. También incluye un método para proporcionar una composición explosiva a un sitio de explosión usando una unidad de procesamiento móvil (MPU) convencional, que es un camión que tiene compartimentos separados adaptados para contener aceite combustible, nitrato de amonio perlado seco, y emulsión a base de nitrato de amonio, endonde un compartimento en su lugar contiene material de desecho en partículas. También se refiere a un método para detonar suelo blando y húmedo, que comprende inyectar una cantidad suficiente de la composición en uno o más agujeros de explosión en el suelo blando y húmedo, y después detonar la composición.

Description

AGENTE DETONANTE MODIFICADO CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere en general a agentes detonantes y composiciones explosivas y a métodos de fabricación, uso y suministro de tales agentes. Más particularmente, la presente invención se refiere a una formulación explosiva de varios componentes que usa materiales de desecho que de otro modo habrían sido destinados para vertederos o incineración a alta temperatura. En particular, aunque no exclusivamente, la presente invención se refiere a la fabricación, uso y suministro de agentes detonantes que comprenden diversas formas de explosivos en emulsión a base de nitrato de amonio, que han sido modificados por la incorporación de material de desecho como un componente del explosivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Una vez que un material ha servido a un propósito o es un subproducto de un proceso industrial, se convierte en un material de desecho. Generalmente hay un número de diferentes formas en las que puede ser manej ado para su eliminación segura y ambientalmente sostenible. Una forma es la separación, reciclaje y re-uso eventual. Otra forma es fabricar el material a partir de material fácilmente biodegradable; de modo que cuando el material sea desechado finalmente en vertederos, tenga una vida útil más corta ahí en comparación con materiales no biodegradables.

Sin embargo, hay algunos materiales que no pueden ser ya sea reciclados o hechos de materiales biodegradables. En esta situación, el material se manej a por cualquiera de incineración o enterrándolo en un vertedero donde se degradará sólo lentamente. La eliminación de desechos en vertederos restringe entonces el uso de la tierra, por ejemplo, con algunos materiales de desecho tales como plásticos tardando hasta 400 años en degradarse. La quema de material de desecho tal como plásticos a menudo requiere altas temperaturas, por lo que es difícil y costoso de hacer. Pero este proceso también puede liberar contaminantes dañinos, a menudo en zonas industriales donde la contaminación ya puede ser un problema.

Una forma de abordar estas cuestiones es la de incorporar tales materiales de desecho difíciles de reciclar o degradar en una composición explosiva. Las condiciones extremas y altas temperaturas generadas cuando una composición explosiva de este tipo detona logra el efecto de eliminar el material, de una manera análoga a la incineración a altas temperaturas, pero logrando un resultado útil, y potencialmente a un costo menor.

Este enfoque ha demostrado previamente ser alcanzable por la adición de partículas de caucho con nitrato de amonio sólido, como se describe en la patente de E.U.A. No. 5,505, 800 (Harries et al). Esta cita está dirigida principalmente a la creación de "explosivos de energía de bajo choque" (LSEE). El caucho puede obtenerse de la trituración de neumáticos usados. Sin embargo, las partículas de caucho producidas tienen bordes ásperos, que desde entonces se ha encontrado puede conducir a la cristalización en la mezcla explosiva cuando el caucho se mezcla con emulsiones a base de nitrato de amonio. La cristalización puede evitar que la mezcla done o dé un mal resultado.

Otro intento de usar material de desecho de esta manera, implica la mezcla de residuos enérgicos con diferentes composiciones explosivas tales como AN, ANFO, geles de agua y emulsiones, como se describe en la patente de E.U.A. No. 5,536,897 (Clark et al). Esta cita se refiere generalmente a usar material de desecho contaminado por combustible de cohetes. El material de desecho es luego triturado. La presencia de combustible para cohetes residual en los residuos asegura que el material de desecho contribuya al rendimiento detonante del explosivo final. Sin embargo, la ausencia de tal material combustible en el material de desecho puede dar lugar a que la composición explosiva no detone.

La presencia de material triturado en una mezcla en emulsión puede crear materiales con bordes ásperos y estos bordes pueden dar lugar a la cristalización de un producto. La cristalización de un producto puede resultar en un rendimiento deficiente del explosivo con resistencia al agua reducida y aumento en el riesgo de humos post detonación.

Por consiguiente, sería útil proporcionar una solución que evitara o mejorara cualquiera de las desventaj as presentes en la técnica anterior, o que proporcionara otra alternativa a los enfoques de la técnica anterior.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona una composición explosiva que comprende una emulsión acuosa de: un componente oxidante, un emulsionante que contiene componentes de combustibles de hidrocarburo, y materiales de desecho tipo de combustible, como un agente de carga, estando en una forma en partículas sólida que carece sustancialmente de superficies ásperas y bordes afilados lo suficiente como para no promover la cristalización de la emulsión.

Otro aspecto de la invención incluye un método para proporcionar una composición explosiva a un sitio de explosión que tiene uno o más orificio de explosións para recibir la composición, por medio de una unidad de procesamiento móvil (MPU) convencional , dicha unidad comprende un camión que tiene compartimentos separados adaptados para contener (a) componente combustible de hidrocarburo, tal como aceite combustible, (b) el componente oxidante seco tal como nitrato de amonio perlado seco, y (c) el componente oxidante húmedo tal como emulsión a base de nitrato de amonio, y la unidad que tiene medios para mezclar dos o más de los componentes de los compartimentos (a), (b) y (c) juntos e inyectar la mezcla resultante en un orificio de explosión, caracterizado porque el compartimento (b) en lugar contiene el agente de carga en forma de material de desecho en partículas, y donde se añade un agente reductor de densidad a la mezcla de los compartimientos (a), (b) y (c) justo antes de ser inyectada en un orificio de explosión, preferiblemente por un tornillo sin fin en la MPU, y en donde la composición está de acuerdo con la invención.

Aún otro aspecto de la invención se refiere a un método de detonación de suelo blando y húmedo, que comprende inyectar en uno o más agujeros de explosión en el suelo blando y húmedo una cantidad suficiente de la composición de acuerdo con la invención, y después detonar la composición.

El componente oxidante de la emulsión es generalmente una solución acuosa o masa fundida que contiene una sal de liberación de oxígeno. Preferiblemente, la sal de liberación de oxígeno se selecciona de uno o más de nitrato de amonio, nitrato de sodio, nitrato de calcio, o perclorato de amonio, y más preferiblemente es nitrato de amonio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las modalidades preferidas de la invención se describirán ahora, a modo ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos en los que: La figura 1 es una vista esquemática de un camión capaz de ser usado para la entrega de explosivos detonantes, de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 2a y 2b muestran fotografías (no a escala) de dos productos (A y B) de componentes granulados de material de desecho que pueden usarse en la invención.

La figura 2c muestra otra fotografía (no a escala) de gránulos de desecho de producto B (figura 2b) que muestran su aspecto liso que pueden usarse en la invención.

La figura 2d muestra una fotografía (no a escala) de otro producto de gránulos de desecho, para su uso en la invención.

Las figuras 3a y 3b, muestran fotografías (no a escala) de productos de desecho de comparación que no forman parte de la invención, que muestra la rugosidad y la naturaleza irregular de sus superficies, y los bordes afilados y las esquinas presentes.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición explosiva, que comprende preferiblemente una emulsión a base de un tipo de nitrato de amonio (AN) y un material de desecho como un agente de carga. El material de desecho está en forma de partículas sólidas.

El material de desecho es material de desecho tipo combustible, siendo generalmente residuos que pueden quemarse a altas temperaturas en presencia de un oxidante. Generalmente este tipo de residuos pueden ser materiales carboníferos, tales como los residuos de plásticos, caucho, papel, ceras, y similares. Algunas fuentes adecuadas de material de desecho incluye gránulos de nylon, cartón, plástico de polietileno, cera y residuos plásticos mezclados. Preferiblemente, la forma de partículas sólidas es una forma de gránulos o el material de desecho. Algunas otras fuentes adecuadas de residuos incluyen metal fácilmente oxidable, tal como aluminio.

Los desechos plásticos mezclados, incluyendo una cantidad sustancial de polietileno y plásticos similares, procedentes de plásticos de colecciones de desecho domésticas pueden ser usados. Estos son generalmente finamente picados y molidos hasta crear un polvo, y el polvo se funde o se comprime junto, y luego se extruye para formar gránulos de plástico de desecho de superficie lisa, con esquinas y bordes redondeados. Otros materiales tales como residuos de papel y cartón mezclados opcionalmente con residuos de cera, pueden ser triturados y comprimidos juntos para formar gránulos lisos con bordes redondeados.

El material de desecho está en una forma granular o en partículas, preferiblemente con un tamaño promedio de partícula de 0.5 a 10 mm, muy preferiblemente de alrededor de 1 a 4 mm, y más preferiblemente alrededor de 2 a 3 mm de tamaño. Estos gránulos pueden ser esféricos, cilindricos, en forma de cubo, tales como bloques cuadrados o rectangulares, o de forma irregular, con superficies generalmente lisas y bordes redondeados.

También es una característica preferida que el material de desecho granular en forma de partículas debe ser de un tamaño similar a la de las AN perlado sólido en partículas que está en la composición de detonación. El AN perlado mide típicamente entre 1 a 4 mm de tamaño, y así el uso de material de desecho en partículas que tiene una distribución de tamaño similar es adecuado. El equipo de carga es capaz de funcionar eficazmente con las partículas perladas, y así mediante el uso de partículas de residuos de un tamaño similar, el equipo también funcionará eficientemente con eso.

También es adecuado que el material de desecho tenga una densidad que no sea demasiado baja, ya que se sabe que los aditivos de muy baja densidad, tales como microbalones o perlas de estireno son añadidos como agentes de sensibilización. Preferiblemente, las partículas de desecho pueden tener una densidad de alrededor de 0.2 a 1.0 g/cm , y más preferiblemente alrededor de 0.4 a 0.7 g/cm3. Idealmente las propias partículas de material de desecho no deben afectar sustancialmente la sensibilización de la emulsión de detonación.

Tal como se describe más adelante con mayor detalle, estas partículas de material residual deben tener superficies relativamente lisas y un mínimo de bordes afilados, lo suficiente como para que no desestabilicen la emulsión, o no promuevan la cristalización de la emulsión. La estabilidad de la emulsión se puede medir mediante la prueba de Clasificación de Varilla, como se describe abajo, y preferiblemente, gránulos tipo residuos que proporcionen un resultado de la prueba de Clasificación de Varilla de 6 o superior cuando se mezclen con una emulsión de AN son ideales para la invención.

Las figuras 2a, 2b, 2c y 2d, muestran fotografías (no a escala) de muestras de algunos gránulos que se pueden usar en la presente invención. La muestra en la figura 2a se obtiene de papel y cartón. Las muestras de las figuras 2b, 2c y 2d representan muestras procedentes de plásticos residuales. En estas muestras, polietileno de alta densidad residual es el constituyente principal. Estas muestras presentan superficies exteriores lisas y bordes y esquinas redondeados. En contraste, las muestras ilustradas en las fotografías de las figuras 3a y 3b muestran agentes de carga de la técnica anterior, que tienen superficies rugosas, con bordes y esquinas afilados, así como pequeños filamentos afilados, que destruyen la emulsión, si éstos fueran a usarse en una composición detonante análoga.

El material de desecho tiene la ventaja de ser no deseado, y también a menudo será un material rentable para usarse como una consecuencia. Su uso también permite que los residuos sean retirados del medio ambiente, al ser incinerados en la explosión. Como alternativa, material plástico fresco puede ser usado como la fuente de algunos (o todos), del material de desecho tipo combustible. El término "material de desecho" es interpretado ampliamente en esta invención, y si bien se prefiere el uso de residuos plásticos, reciclados de otras aplicaciones, también se permite el uso de material fresco, si cumple con los mismos fines. Se pretende que los residuos reciclados sean la fuente principal debido a su bajo costo, pero a veces puede haber escasez de este tipo de material, o aumentos temporales de precios, o aumento inesperado de la demanda de la composición detonante, y en estas circunstancias algunos materiales frescos se pueden sustituir por los residuos.

Además, otros materiales difíciles o caros de desechar pueden ser incluidos en los residuos, especialmente aquellos que puedan ser costosos de desechar a partir de en un incinerador de alta temperatura, lo que puede ser caro de hacer. Las empresas de desecho de desperdicios pueden pagar para que estos componentes sean añadidos al explosivo mediante la incorporación en el material residual en partículas, mejorando así el beneficio económico de producir el agente detonante de la invención. Todos estos materiales deben ser incluidos si no van a dañar el medio ambiente si pequeñas cantidades no quedan completamente incineradas. Esta opción también es adecuada si la detonación es de carbón, por ejemplo que será quemado para producir electricidad, de modo que cualquiera de tales materiales se queme después en cualquier caso. Tales materiales son idealmente residuos carboníferos que de otra manera serían incinerados, pero que en su lugar se pueden incluir en la composición detonante.

Colorantes, tales como tintes orgánicos residuales y materiales similares pueden ser ejemplos de tales materiales.

El componente oxidante usado en la invención es preferiblemente una emulsión a base de nitrato de amonio (AN). Sin embargo, otros oxidantes se pueden usar en lugar de, o además de, el nitrato de amonio. Estos pueden incluir nitratos alcalinotérreos tales como nitrato de calcio, o nitratos de metales alcalinos, tales como nitrato de sodio y urea. Algún otro ejemplo puede incluir percloratos alcalinotérreos o de metales alcalinos tales como por ejemplo, perclorato de amonio, aunque éstos no se usan a menudo debido a las preocupaciones ambientales. Más preferiblemente, una solución acuosa de nitrato de amonio se usa sola como el oxidante.

El componente de combustible de hidrocarburo de la invención es generalmente aceite combustible, tal como aceite mineral o diesel, tal como se usa con los explosivos detonantes de ANFO convencionales en las industrias extractivas, mineras y de construcción civil.

El componente de combustible de hidrocarburo contiene emulsionante que generalmente es cualquiera de los emulsionantes usados con explosivos detonantes a base de emulsión de AN. Se puede usar un solo emulsionante o una combinación de emulsionantes. Algunos emulsionantes preferidos se pueden seleccionar del grupo de emulsionantes que resultan de reacciones de condensación entre PIBSA y aminas o alcanolaminas. Otro ejemplo de un agente emulsionante adecuado es mono- oleato de sorbitán, o similares. Un emulsionante preferido se puede seleccionar de al menos un derivado de anhídrido succínico de poli(isobutileno) o emulsionante ácido poli(isobutilen)succínico con dietiletanolamina u otras alcanolaminas. El agente emulsionante constituye preferiblemente entre 0.3 a 3.5% en peso de la composición total y más preferiblemente de 0.5 a 1 .5% en peso.

Muy preferiblemente, el material de desecho usado es tal que, cuando se mezcla con los demás componentes de la emulsión de AN, no sensibiliza la emulsión a fin de permitir una explosión. Esto funciona como una característica de seguridad para evitar el desencadenamiento accidental de una explosión incontrolada.

Idealmente, la mezcla de la emulsión de AN y el material de desecho es luego sensibilizada, de preferencia en el momento en que se inyecta en un orificio de explosión, mediante la adición de un componente de sensibilización separado. Este componente sensibilización puede ser un agente reductor de densidad. Un ejemplo preferido de un agente de sensibilización de este tipo adecuado es un nitrito de metal alcalino, y un ácido, que cuando se mezclan juntos producen gas nitrógeno, reduciendo así la densidad de la emulsión de detonación explosiva. Idealmente, la densidad de la emulsión se reduce a menos de 1 .15 g/cm y preferentemente entre 0.80 g/cm3 y 1 .15 g/cm3, mediante la selección de una cantidad adecuada de agente de sensibilización para mezclarlo con la emulsión.

El material de desecho en partículas está en forma de partículas sólidas, que tiene partículas que carecen sustancialmente de superficies ásperas y bordes afilados. Esta característica no promoverá por lo tanto la cristalización de la emulsión. La ausencia de bordes afilados/ásperos no proporciona un medio para la interrupción, y por lo tanto la cristalización, de las gotitas de la emulsión.

Una cantidad de pruebas simples se pueden llevar a cabo para probar si cualquier particulado de residuos potencialmente adecuado trabajará en la invención. Idealmente cualquier producto de desecho se puede usar si es capaz de ser oxidado en la explosión resultante, y no desestabilizará la emulsión. También preferiblemente, el producto de desecho no debe proporcionar la sensibilidad al producto, para permitir que el agente detonante sea sensibilizado por separado, en el momento en que sea bombeado en los orificios de detonación, al gasificar la emulsión para reducir su densidad, por ejemplo.

Preferiblemente, las partículas de desecho están en forma de gránulos, idealmente gránulos que tienen superficies y bordes redondeados y lisos. Estos gránulos pueden tener un tamaño de partícula promedio que es similar al de AN perlado, por ejemplo siendo idealmente alrededor de 2 a 3 mm de diámetro.

De preferencia, la materia de desecho comprende de 1 % a 50% en peso de la composición total, cuando se combinan todos los componentes, antes de desencadenar una explosión. Más preferiblemente, el material de desecho comprende de 10% a 40% de la composición.

Los agentes detonantes de la invención son particularmente útiles en suelo blando húmedo. Generalmente una composición explosiva tiene buena resistencia al agua si hay 60% o mayor contenido de emulsión en el explosivo. Por lo tanto, la composición explosiva de esta invención generalmente sería buena para usarse en suelo húmedo.

Un terreno blando requiere menos energía para que el suelo se mueva. La energía calculada de ANFO es de 3.7 MJ/kg en comparación con una de las formulaciones de la invención que es de 2.0 MJ/kg. La fuerza en peso relativa de esa formulación es de 0.54 en comparación con ANFO de 1 .0 y la fuerza global relativa a una densidad de 1 .05 g/cc es de 0.69 en comparación con 1 .0 para ANFO. Por lo tanto la energía de este producto es menor que la de ANFO o incluso mezclas de emulsión-ANFO y así es más adecuada para terreno blando.

Preferiblemente, las composiciones de la invención se entregan en el sitio donde la detonación se llevará a cabo usando un camión con unidad de procesamiento móvil (MPU) convencional, que está llevando los componentes en las secciones usadas normalmente para contener los componentes de agentes detonantes de emulsión de AN tradicionales. El material de desecho se almacena en y proviene del recipiente de almacenamiento por lo general reservado para el nitrato de amonio usado en adición en seco, es decir, la sección (b). La composición explosiva se entrega desde una barrena de la MPU. El agente de reducción de la densidad se añade idealmente a la composición explosiva antes de que la composición explosiva salga de la barrena en los aguj eros de explosión.

EJEMPLOS Lotes de laboratorio de la emulsión a base de nitrato de amonio se fabricaron como se describe a continuación. La Tabla 1 muestra los ingredientes y pesos usados para fabricar la emulsión. Otras formulaciones también están comprendidas en la presente invención.

PROCEDIMIENTO GENERAL DE FABRICACIÓN DE EMULSION 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 calentaban a 65°C . La fase oxidante caliente se vertió luego en la fase de combustible lentamente, con agitación proporcionada por un mezclador "Lightnin1 Labmaster™" equipado con una cuchilla de agitación "Jiffy™" de 65 mm que giraba inicialmente a 600 rpm durante 30 segundos. La emulsión en bruto se refino por agitación a 1 ,000 rpm durante 30 segundos, 1 ,400 rpm durante 30 segundos y 1 ,700 rpm hasta que se lograra la viscosidad indicada. La cantidad de producto preparada en cada muestra fue de 2.0 kg.

Esto representa una formulación estándar que se usó como la fuente de emulsión para las diferentes mezclas. La formulación se muestra en la Tabla 1 a continuación.

El emulsionante se seleccionó del grupo de emulsionantes que resultan de reacciones de condensación entre PIBSA y aminas o alcanolaminas. El aceite mineral usado era predominantemente parafínico con algunos compuestos constituyentes aromáticos y nafténticos. La emulsión se formó con una viscosidad de aproximadamente 25,000 cP .

Tabla 1 - Formulación Emulsión Estándar TABLA 1.

El material de desecho fue suministrado por la empresa Australian Composite Technology" ("Plasmar") de Victoria, Australia. En estos ejemplos, el material se suministró en dos versiones, ya sea en una forma triturada o como un gránulo. El material que fue triturado tenía generalmente bordes afilados y esto dio lugar a la desestabilización de la emulsión a base de nitrato de amonio debido a los bordes afilados que interactúan con las gotitas en la emulsión y causan la cristalización. La otra forma, el material granulado, generalmente no desestabilizó la emulsión, aunque esto también dependió del material usado.

Cuatro materiales fueron probados, estos incluían (1 ) gránulos de nylon, (2) gránulos de cartón, (3 ) gránulos que consisten en una mezcla de cartón, polietileno y cera (llamados "Producto A") y (4) gránulos de que consisten en plásticos mezclados (llamados "Producto B "). Una fotografía (no a escala) del Producto A se muestra en los dibujos como la figura 2a, y del Producto B como en las figuras 2b y 2c, donde en la figura 2b se muestra una regla, lo que indica que las partículas miden aproximadamente 3 mm de diámetro. La figura 2d muestra un gránulo alternativo del Producto B de la presente invención.

Hay que señalar que el cartón contiene fibras un poco ásperas y esto en teoría puede conducir a la desestabilización de una emulsión. Sin embargo, si el cartón se granula, esto reduce el área de superficie suficientemente como para que algunas emulsiones a base de nitrato de amonio se pueden usar con él. En particular, las formulaciones con las que la fase de combustible sólo se compone de emulsionantes y aceite mineral sin aceite combustible diesel presente parecen ser particularmente adecuadas en esta combinación.

Para conservar la capacidad de resistencia al agua de la emulsión, al menos 50% de la emulsión debe ser retenido en la mezcla, aunque idealmente debería ser 60% o más. Por el contrario el nivel de material de desecho puede ser de entre 1 a 50%, aunque preferentemente será de entre 10 y 40%.

Una mezcla seca se puede añadir a la emulsión a base de nitrato de amonio. La mezcla seca puede constar en nitrato de amonio o una mezcla de nitrato de amonio y aceite diesel (ANFO). La adición en seco, si se usa, comprende de 0 a 40% en peso de la composición total. El perfil detonante puede ser modificado por la adición de ANFO, por ejemplo, proporcionando más empuje al perfil de detonación.

Los materiales de desecho se granulan preferiblemente a fin de proporcionar una estructura compacta desprovista de cualquier cavidad significativa en el material. Como resultado, el material de desecho no proporciona ninguna sensibilización y no participa en la reacción explosiva.

Además, el tamaño del material, aproximadamente 3 mm de tamaño, significa que hay desacoplamiento entre el oxidante y el combustible. Se observó que esto era el caso cuando los gránulos del Producto B se mezclaron con nitrato de amonio en una proporción de 93% en peso de nitrato de amonio y 7% en peso de gránulos. El producto fue quemado en tubos de PVC de 223 mm de diámetro y la composición no detonó. Sólo cuando 1.5% de nitrato de amonio se reemplazó con combustible diesel el material detonó a bajo orden en 1 ,700 m/s.

La sensibilización puede ser proporcionada por la adición de un agente reductor de densidad. Tales agentes de reducción de densidad pueden ser cualquiera de los muchos descritos en la técnica, tales como microbalones de vidrio o plástico, aire ocluido o por ser gaseado químicamente. Se prefiere que el material se gasifique químicamente usando sales de nitritos de metales alcalinos tales como nitrito de sodio o nitrito de potasio. Típicamente una solución al 20 a 30% de nitrito de sodio se añade a una emulsión a base de nitrato de amonio acidificada. Los iones nitrito son protonados y luego reaccionan con los iones de amonio para generar gas nitrógeno. La generación del gas se completa normalmente dentro de 20 a 60 minutos. La cantidad de la solución de nitrito de sodio usada determina la densidad final de la composición explosiva. La densidad de la composición explosiva final debería estar idealmente debajo de 1.15 g/cm3 y más preferiblemente entre 0.8 y 1 .15 g/cc para asegurar que la composición detone.

A continuación se muestran varios ejemplos de la invención. Estos son sólo ejemplos y no representan en modo alguno limitar la invención.

EJEMPLO COMPARATIVO 1 (no esta invención) En el primer ejemplo, que no forma parte de esta invención, emulsión TITAN™ 2000 al 70% en peso se mezcló con ANFO al 30% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% y después un 25% en peso de solución de nitrito de sodio se añadió a la composición explosiva a 0.30% en peso de la composición explosiva total. Esta adición redujo la composición explosiva de 1 .32 g/cc a 1 . 10 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC con un diámetro de 102 mm y fue detonada usando un refuerzo de 400g de Pentolite equipado con una fuerza de detonador #12. A VOD de 4,000 m/s se registró. Se determinó que la estabilidad de la mezcla tenía una Clasificación de Varilla de 6 después de 28 días.

EJEMPLO COMPARATIVO 2 (no esta invención) En el segundo ej emplo, que no forma parte de esta invención, emulsión TITAN™ 2000 al 80% en peso se mezcló con el Producto B 20% en peso y no se añadió sensibilización. La mezcla tenía una densidad de 1 .1 7 g/cc y se cargó en tubos de PVC con un diámetro 1 52 mm y fue detonada. El producto no detonó cuando se inició con un refuerzo de 400g de Pentolite equipado con un detonador de fuerza # 1 2. Estos resultados indican que el Producto B no proporciona la sensibilización a la emulsión.

Los siguientes ej emplos muestran que se requiere la sensibilización.

EJEMPLO 3 En el tercer ejemplo, emulsión TITAN™ 7000 al 80% en peso se mezcló con el Producto A a 20% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% en peso y luego una solución de nitrito de sodio al 25% en peso se añadió a la composición explosiva a 0.3 % en peso de la composición explosiva total. Esta adición redujo la composición explosiva de 1 .27 g/cc a 1 . 1 0 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC con un diámetro de 152 mm y fue detonada mediante un refuerzo Pentolite de 400g equipado con un detonador de fuerza #12. A VOD de 3 ,800 m/s se registró. Se determinó que la estabilidad de la mezcla tenía una Clasificación de Varilla de 6 después de 20 días, y la mezcla se descompone después de 28 días.

EJEMPLO 4 En un cuarto ejemplo, emulsión TITAN™ 2000 al 80% en peso se mezcló con Producto B al 20% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% y después una solución de nitrito de sodio al 25% en peso se añadió a la composición explosiva a 0.2%» en peso de la composición explosiva total. Esta adición redujo la composición explosiva de 1 .17 g/cc a 1 .02 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC de 1 52 mm de diámetro y fue detonada mediante un refuerzo Pentolite de 400g equipado con un detonador de fuerza # 12. Un VOD de 4,000 m/s se registró. La estabilidad de la mezcla se determinó como teniendo una Clasificación de Varilla de 7 después de 28 días.

EJEMPLO 5 En un quinto ejemplo, emulsión TITAN™ 7000 al 80% en peso se mezcló con el Producto B a 20% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% peso y luego una solución de nitrito de sodio al 25% en peso se añadió a la composición explosiva a 0.2% en peso de la composición explosiva total. Esta adición redujo la composición explosiva de 1.22 g/cc a 1.03 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC de 1 52 mm de diámetro y se detonó mediante un refuerzo Pentolite de 400g equipado con un detonador de fuerza # 12. Un VOD de 5 , 100 m/s se registró.

EJEMPLO 6 En un sexto ejemplo, emulsión TITAN™ 2000 al 60% en peso se mezcló con el producto B a 10% en peso y ANFO a 30% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% peso y luego una solución de nitrito de sodio al 25% en peso se añadió a la composición explosiva a 0.2% en peso de la composición explosiva total. Esta adición redujo la composición explosiva de 1 .23 g/cc a 1 . 12 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC con un diámetro de 1 52 mm y fue detonada mediante un refuerzo Pentolite de 400g equipado con un detonador de fuerza # 12. Un VOD de 4,500 m/s se registró.

EJEMPLO 7 En un séptimo ej emplo, emulsión TITAN™ 2000 al 60% en peso se mezcló con el producto B a 20% en peso y ANFO a 20% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% y después una solución de nitrito de sodio al 25% en peso se añadió a la composición explosiva a 0. 1 % en peso de la composición explosiva total. Esta adición redujo la composición explosiva de 1 . 18 g/cc a 1 . 10 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC con un diámetro de 1 52 mm y fue detonada mediante un refuerzo Pentolite de 400g equipado con un detonador de fuerza # 12. Un VOD de 4,200 m/s se registró.

EJEMPLO 8 En un octavo ej emplo, emulsión TITAN™ 7000 al 80% en peso se mezcló con el Producto B a 20% en peso. La mezcla se acidificó con una solución de ácido acético al 50% peso y luego una solución de nitrito de sodio al 25% en peso se añadió a la composición explosiva a 0.1 % en peso de la composición explosiva total. Esta adición reduj o la composición explosiva de 1 .22 g/cc a 1 . 1 5 g/cc. La composición explosiva se cargó en tubos de PVC con un diámetro de 1 52 mm y fue detonada mediante un refuerzo Pentolite de 400g equipado con un detonador de fuerza # 12. Un VOD de 4,900 m/s se registró.

PRUEBAS DE CLASIFICACIÓN DE VARILLA Varios componentes fueron probados para su estabilidad, como se indica en la Tabla 2. Esta prueba incluyó mezclar el agente de carga, ANFO y/o emulsión y luego monitoreando el grado de cristalización en la emulsión como una función del tiempo. Esto se logró mediante el uso de una varilla de vidrio de 10 mm que se sumerge en la mezcla a un ángulo de 45 grados hasta una profundidad de aproximadamente 20 mm para revestir un lado de la varilla de vidrio con la mezcla. La varilla de vidrio es entonces golpeada ligeramente para eliminar el exceso de agente de carga, perla y/o emulsión. La varilla de vidrio se mantuvo hacia una fuente de luz con el lado recubierto con emulsión sando lejos y permitiendo que la luz pase a través de la varilla de vidrio. La emulsión se frotó después ligeramente a lo largo de la varilla de vidrio tres veces y la proporción de cristales se midió como sigue: 8 = no hay cristales; 7 = pequeña cantidad de cristales; 6 = mitad emulsión/mitad cristales; 5 = en su mayoría cristales con alguna emulsión; 4 = puros cristales sin emulsión. La mezcla se clasifica continuamente para la proporción de formación de cristales en el tiempo a intervalos conocidos.

EJEMPLO 9 - Pruebas de Estabilidad Se llevó a cabo una primera prueba, de conformidad con la invención, usando emulsión TITAN™ 2000 al 80% en peso mezclada con el Producto B a 20% en peso, y gaseada hasta una densidad de 0.99 g/cc, y esto le dio una Calificación de Varilla de 7 después de 28 días.

En contraste, las pruebas con otras sustancias como el componente de desecho dieron resultados inferiores para la estabilidad de las emulsiones. Es muy preferido que tales emulsiones deben ser estables durante al menos 14 días, y preferiblemente son estables durante 28 días. La prueba para la estabilidad es preferiblemente la prueba de Clasificación de Varilla, descrita en la presente, y una estabilidad adecuada será una emulsión que tenga una Clasificación de Varilla de 6 o superior, durante al menos 14 días.

Los resultados de estas pruebas se dan en la Tabla 2, a continuación.

TABLA 2. PRUEBAS DE ESTABILIDAD Se puede ver en las fotografías de microscopio en las figuras 2b, 2c, 2d, 3 a y 3b de los diferentes materiales de desecho probados, que el material de acuerdo con la invención en las figuras 2b, 2c y 2d tiene superficies y bordes significativamente más lisos, que con los neumáticos triturados en la figura 3 a o plásticos mezclados en la figura 3b. Las pruebas de estabilidad de la Tabla 2 muestran que se produce cristalización y la emulsión se desestabiliza como resultado.

EJEMPLO 10 - PRUEBAS DE DETONACIÓN Las pruebas se realizaron en el campo, usando composiciones detonantes que tenían como agente de carga los gránulos de acuerdo con las figuras 2b y 2d. Se seleccionó un sitio en donde la superficie natural fue perforada con orificios de detonación.

Los resultados de estas pruebas se dan en la Tabla 3 , a continuación.

TABLA 3 La prueba de detonación incluyó cargar varios agujeros con la emulsión de acuerdo con la invención. Se probaron tres detonaciones con los resultados que se muestran en la Tabla 3. El producto detonado a alto orden y estado de equilibrio. No se observaron vapores que se originan para cualquiera de los lugares cargados con la emulsión detonante que incluye los agentes de carga residuos plásticos.

SUMINISTRO DE LA COMPOSICIÓN EXPLOSIVA La figura 1 muestra un esquema de un camión usado para la fabricación y entrega de explosivos a granel en orificios de explosión en una mina. El camión ( 1 ), que también se conoce como una unidad de procesamiento móvil (MPU), tiene tres secciones ( 1 0, 20, 30). La primera y más pequeña sección ( 10) es por lo general para el almacenamiento de aceite combustible, que comprende tradicionalmente alrededor de sólo 6% del componente ANFO. La segunda sección (20) se usa normalmente para el almacenamiento del nitrato de amonio para la adición en seco. La tercera sección (30) se usa para el almacenamiento de la emulsión a base de nitrato de amonio .

Es preferible que el material de desecho sea aproximadamente de forma esférica y alrededor de 2 a 3 mm de tamaño. Este tamaño y forma permite que el material tenga propiedades de flujo similares al nitrato de amonio para la adición en seco. Como resultado, el material de desecho puede ser sustituido en la segunda sección (20) del camión. La falta de partículas finas y la fluidez del material de desecho permiten que la segunda sección (20) sea usada para cualquiera de los materiales (los granulos de material de desecho o el AN perlado) sin problemas de contaminación importantes. Además, la falta de sensibilidad del material de desecho significa que incluso si hay algunos restos de material de desecho en esta sección (20), no proporcionarán una fuente de ignición o proporcionarán combustible para el nitrato de amonio perlado. Por lo tanto los camiones MPU se pueden usar ya sea para disposición y ser fácilmente re-usados, para llevar cualquier conjunto de componentes detonantes.

El camión MPU ( 1 ) tiene una barrena (40), que permite la mezcla del material de desecho con la emulsión. Un agente de reducción de la densidad también puede ser alimentado en la mezcla para reducir la densidad de la composición explosiva. Si el agente de reducción de la densidad es una sal de nitrito de metal alcalino, entonces una solución de sal se puede administrar a través de un orificio de entrada (no mostrada) en el brazo de barrena (42). La composición explosiva se suministra fuera de la barrena (40) en un orificio de explosión (no mostrado).

La composición detonante de acuerdo con la invención, y su método de suministro a orificios de explosión es de particular de beneficio cuando se detona terreno suave y húmedo, tales como superficies naturales. La invención es también de beneficio cuando la mitigación de humos es de importancia, ya que las explosiones producirán una cantidad mínimo de humos, especialmente de los humos de NOx nocivos cuando se usa sensibilización de gas nitrógeno en la composición.

En esta descripción, a menos que el contexto indique claramente lo contrario, el término "que comprende" tiene el significado no exclusivo de la palabra, en el sentido de "que incluye al menos" en lugar del significado exclusivo en el sentido de "que consiste solamente de". Lo mismo ocurre con los correspondientes cambios gramaticales a otras formas de la palabra tales como "comprenden", "comprende" y así sucesivamente.

Aunque la invención se ha descrito anteriormente con referencia a modalidades específicas, se apreciará por los expertos en la técnica que no se limita a esas modalidades, sino que también puede existir en muchas otras formas.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL La invención se puede utilizar en industrias que usen composiciones detonantes de la invención, incluyendo las industrias de la minería, la explotación de canteras y la construcción.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1 . Una composición explosiva caracterizada porque comprende una emulsión acuosa de - un componente oxidante, - un componente de combustible de hidrocarburo que contiene emulsionante, y - material de desecho tipo combustible en una forma de partículas sólidas que carece de superficies ásperas y bordes afilados lo suficiente como para no promover la cristalización de la emulsión.

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque la presencia del material de desecho solo no proporciona sensibilización a la emulsión para permitir una explosión; una explosión siendo permitida por la adición posterior de un componente de sensibilización a la composición.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el componente de sensibilización es un agente reductor de densidad.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el agente oxidante se selecciona de uno o más de nitrato de amonio, nitrato de sodio o nitrato de calcio.

5. La composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el agente oxidante es nitrato de amonio.

6. La composición de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizada porque el agente reductor de densidad es una sal de un nitrito de metal alcalino y un ácido, que generan gas nitrógeno cuando se combinan.

7. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque la composición del material de desecho tipo combustible se selecciona de cualquiera o más de: material de plástico, caucho, papel, cartón, material de cera y material de residuos de plástico mezclados.

8. La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la densidad de la composición se reduce a entre 0.80 y 1 .15 g/cm3 por la adición del agente reductor de densidad.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el material de desecho en partículas está en forma de gránulos que carecen sustancialmente de superficies ásperas y bordes afilados.

10. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el material de desecho en partículas tiene un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 2 a 3 mm.

1 1. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el material de desecho comprende de 1 % a 50% en peso de la composición total.

12. La composición de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada porque el material de desecho comprende de 10 a 40% en peso de la composición total.

13. La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el material de desecho tipo combustible en una forma de partículas sólidas tiene un valor de prueba de Clasificación de Varilla (como la descrita en la presente) de 6 o superior.

14. Un método para proporcionar una composición explosiva a un sitio de detonación que tiene uno o más orificio de explosión para recibir la composición, por medio de una unidad de procesamiento móvil (MPU) convencional, dicha unidad comprende un camión que tiene compartimentos separados adaptados para contener (a) aceite combustible, (b) nitrato de amonio perlado seco, y (c) emulsión a base de nitrato de amonio, y la unidad tiene medios para mezclar dos o más de los componentes de los compartimentos (a), (b) y (c) juntos e inyectar la mezcla resultante en un orificio de explosión, caracterizado porque el compartimento (b) en lugar contiene material de desecho en partículas, y un agente de reducción de la densidad se añade a la mezcla de los compartimientos (a), (b) y (c) justo antes de ser inyectada en un orificio de explosión por una barrena en la MPU, y en donde la composición es como la definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la mezcla se inyecta en el orificio de explosión por medio de una barrena.

16. Un método para detonar suelo blando y húmedo, caracterizado porque comprende la inyección en uno o más agujeros de explosión en el suelo blando y húmedo una cantidad suficiente de la composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, y después detonar la composición.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la composición se inyecta en los agujeros de explosión por medio de una unidad de procesamiento móvil convencional, dicha unidad comprende un camión que tiene compartimentos separados adaptados para contener (a) aceite combustible, (b) nitrato de amonio perlado seco, y (c) emulsión a base de nitrato de amonio, y dicha unidad tiene medios para mezclar dos o más de los componentes de los compartimentos (a), (b) y (c) juntos e inyectar la mezcla resultante en un orificio de explosión, caracterizado porque el compartimento (a) en su lugar contiene material de desecho en partículas, y un agente de reducción de la densidad se añade a la mezcla de los compartimientos (a), (b) y (c) justo antes de ser inyectado en un orificio de explosión por una barrena de la MPU.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la mezcla se inyecta en el orificio de explosión por medio de una barrena.