MXPA00000096A - Procedimiento e instalacion para la sensibilizacion in situ de explosivos de base acuosa - Google Patents

Abstract

El procedimiento para sensibilizar in situ explosivos de base acuosa antes de cargar los barrenos comprende la formación de una emulsión o dispersión gas en líquido a partir de un producto matriz no explosivo o de baja sensibilidad que comprende una mezcla líquida en solución, emulsión o suspensión, de oxidantes y combustibles, y un gas. La densidad de un producto explosivo final se puede variar como función del caudal de gas y se controla antes de introducirlo en el barreno. La instalación comprende un depósito (1) con el producto matriz , una reserva de gas (10), un mezclador (5), una bomba (3) y un dispositivo regulador del caudal de gas (8), y, opcionalmente, un depósito (2) con un estabilizante de las burbujas de gas, una bomba dosificadora (4) y un caudalímetro (7).

Description

PROCEDIMIENTO E INSTALACIÓN PARA LA SENSIBILIZACIÓN IN SITU DE EXPLOSIVOS DE BASE ACUOSA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento y a una instalación para la sensibilización in si t u de explosivos de base acuosa mediante la incorporación de aire o gas en una mezcla no explosiva o de baja sensibilidad de oxidantes y combustibles con la formación de una emulsión o dispersión de gas en líquido .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El mecanismo de iniciación de los explosivos mediante la generación de puntos calientes debidos a la compresión adiabática de burbujas de gas en la base de los explosivos industriales modernos formulados sin componentes intrínsecamente explosivos. La introducción de burbujas de gas se puede hacer bien por atrapamiento durante el mezclado o por su formación mediante una reacción química. En la patente norteamericana US 3,400,026 se describe una formulación que emplea proteína en disolución REF.: 32435 (albúmina, colágeno, proteína de soja, etc.) para favorecer la formación de burbujas y su estabilización. La patente US 3,582,411 describe una formulación de hidrogel explosivo que contiene un agente promotor de espuma del tipo goma guar modificada con grupos hidroxilo . En la patente US 3,678,140 se describe un proceso para la incorporación de aire mediante el uso de soluciones de proteína, .haciendo pasar la composición por una serie de orificios a presiones de 40 a 160 psi e introduciendo simultáneamente aire mediante eductores. La incorporación de burbujas de gas mediante su generación como fruto de una reacción química se describe en las patentes norteamericanas números 3,706,607, 3,711,345, 3,713,919, 3,770,522, 3,790,415 y 3, 886, 010. En lo relativo a la fabricación del explosivo in si tu, esto es, en el mismo camión utilizado para el bombeo del explosivo a los barrenos, las primeras patentes se deben a IRECO, tal como se describe en las patentes US 3,303,738 y 3,338,033. Estas patentes se caracterizan por la fabricación en el camión de un explosivo del tipo hidrogel mediante la dosificación y mezcla de una solución líquida de sales oxidantes con un material sólido que contiene sales oxidantes y espesantes. En la patente US 3,610,088 (IRECO) utilizan el mismo método de las patentes anteriores para la formación del hidrogel in si t u e incorporan la adición simultánea de aire bien mediante atrapamiento mecánico o su generación mediante una reacción química. La patente EP 0 203 230 (IRECO) describe un mezclador compuesto por palas móviles y fijas que permite la fabricación in si t u de un agente de voladura del tipo emulsión de agua en aceite. La sensibilización de esta emulsión se realiza por la adición de partículas de baja densidad (oxidantes o microesferas huecas) . La fabricación del explosivo, in si t u tiene como principal ventaja la disminución en el riesgo durante el transporte. Como contrapartida no se pueden asegurar los mismos niveles de calidad en el producto que si éste se fabricara en una planta de fabricación . Otra alternativa es el transporte del producto terminado sin sensibilizar suficientemente, esto es, a una densidad tal que no tenga capacidad de propagar una detonación estable. En este contexto se ha generalizado en los últimos años el transporte del producto matriz y su sensibilización en mina bien mediante su mezcla con nitratos particulados de baja densidad o mezclas de nitrato amónico con hidrocarburo (ANFO) o mediante la generación de burbujas por medio de una reacción química. La patente US 4,555,278 describe un explosivo de este tipo fabricado por mezcla de emulsión y ANFO. La patente europea EP 0 194 775 describe un explosivo del tipo del anterior, formado a partir de una matriz de hidrogel. La sensibilización de .la emulsión matriz mediante la generación de burbujas de gas por reacción química es el método más extendido en la actualidad. Sin embargo para evitar la coalescencia de las burbujas de gas, tal como se describe en la patente US 4,008,108, el bombeo y la manipulación de la emulsión se deben realizar antes de que se produzca la reacción de gasificación. Este método presenta así la gran desventaja de tener que esperar un cierto tiempo desde que se llenan los barrenos hasta que se alcanza la densidad final, no teniendo capacidad de maniobra si la densidad obtenida no coincide con la esperada, pudiéndose producir fallos de sensibilización o un reparto incorrecto de explosivo en la columna del. barreno .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra un esquema de una realización particular de una instalación para la sensibilización in si t u de un explosivo de base acuosa proporcionada por esta invención. La Figura 2 muestra un esquema de otra realización particular de una instalación para la sensibilización ín si t u de un explosivo de base acuosa proporcionada por esta invención que incluye un depósito de estabilizante, una bomba dosificadora y un caudalímetro .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un procedimiento para la sensibilización in si t u de explosivos de base acuosa, que comprende: a) el transporte de un producto matriz no explosivo o de baja densidad compuesto por una mezcla líquida con base acuosa que comprende oxidantes y combustibles, en solución, en emulsión o en suspensión, junto con opcionalmente agentes sensibilizantes y espesantes; y b) la dosificación y envío de dicho producto matriz y de un gas hacia un mezclador donde se mezclan y se sensibiliza el explosivo mediante la formación de una emulsión o dispersión gas en líquido, ajustando su densidad mediante la regulación del caudal de gas. Opcionalmente, el procedimiento puede incluir la adición de una solución estabilizante de las burbujas de gas. En el sentido usado en esta descripción sensibilización j. n si t u' se refiere la sensibilización del explosivo antes de la carga de los barrenos . El producto matriz está compuesto por una mezcla líquida con base acuosa que. comprende oxidantes y combustibles en solución, en emulsión o en suspensión, y opcionalmente sensibilizantes y espesantes . Como sales oxidantes se pueden emplear nitratos, cloratos y percloratos de amonio, de metales alcalinos y alcalinotérreos, y sus mezclas. En concreto estas sales pueden ser entre otras, los nitratos, cloratos y percloratos de amonio, sodio, potasio, litio, magnesio, calcio, o bien sus mezclas. La concentración total de sales oxidantes presente en el producto matriz puede variar entre el 30% y el 90% en peso de la formulación, preferiblemente entre el 4 0 y el 75%.. Como combustibles se pueden emplear compuestos orgánicos pertenecientes al grupo formado por hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos saturados o insaturados, aceites, derivados del petróleo, derivados de origen vegetal tales como almidones, harinas, serrín, melazas y azúcares, o combustibles metálicos finamente .divididos tales como aluminio o ferro-silicio. En general, la concentración total de combustibles en el producto matriz puede variar entre el 1% y el 20% en peso de la formulación, preferiblemente entre el 3% y el 7%. Como sensibilizantes se pueden utilizar nitratos de alquilamina, nitratos de alcanolamina, y sus mezclas, tales como nitrato de metilamina, nitrato de etanolamina, nitrato de dietanolamina, nitrato de trietanolamina, nitrato de dimetilamina, así como los nitratos de otras aminas hidrosolubles como hexamina, dietilentriamina, etilendiamina, laurilamina, y sus mezclas. La concentración total de sensibilizantes en el producto matriz (en caso de que estén presentes) puede variar entre el 0.5% y el 40% en peso de la formulación, preferiblemente entre el 2% y el 30%.

Como agentes espesantes se pueden utilizar productos derivados de semillas tales como goma guar, galactomananos, productos biosintéticos tales como goma de xantano, almidón, celulosa y sus derivados tales como carboximetilcelulosa o polímeros sintéticos como poliacrilamida. La concentración de espesantes en el producto matriz (en caso de que estén presentes) puede variar entre el 0.1% y el 5% en peso de la formulación, preferiblemente entre el 0.5% y el 2%. La formación de la emulsión o dispersión de gas en el producto matriz se realiza en un mezclador en línea preferentemente del tipo dinámico tal como un agitador. El producto matriz, el gas y opcionalmente el agente estabilizante de burbujas se envían al mezclador mediante sus respectivos dosificadores. En una realización preferida, la alimentación de los componentes se realiza por el fondo del mezclador saliendo el producto por rebose por la parte superior. Como gases se pueden emplear los habitualmente utilizados para la sensibilización de explosivos tales como nitrógeno, oxígeno, aire o dióxido de carbono. La relación volumétrica entre el gas y el producto matriz puede variar entre 0.05 y 5, preferentemente entre 0.1 y 1.

Adicionalmente, se pueden añadir agentes estabilizantes de las burbujas de gas, entre los que se encuentran disoluciones o dispersiones de tensioactivos del tipo de los derivados de aminas de ácidos grasos como por ejemplo acetato de lauril amina o proteínas del tipo albúmina de huevo, lactoalbú ina, colágeno, proteína de soja, proteína de guar o goma guar modificada del tipo hidroxipropil guar. El agente estabilizante puede añadirse el producto matriz en una concentración comprendida entre el 0.01% y el 5% en peso de la formulación, preferentemente entre el 0.1% y el 2%. Mediante este procedimiento se puede fabricar un explosivo con la densidad adecuada antes de su carga en el barreno, permitiendo de ese modo controlar la calidad del explosivo que se está cargando. Una vez sensibilizado el explosivo éste se puede bien enviar directamente a los barrenos o bien añadirle un agente reticulante para mejorar su resistencia al agua. Entre los agentes reticulantes se pueden utilizar compuestos de antimonio tales como piroantimoniato potásico, tartrato de antimonio y potasio, compuestos de cromo tales como ácido crómico, dicromato sódico o potásico, compuestos de circonio tales como sulfato de circonio o diisopropilamina lactato de circonio, compuestos de titanio tales como trietanolamina quelato de titanio o de aluminio como el sulfato de aluminio. La concentración del agente de reticulación puede variar entre el 0.01% y el 5% en peso de la formulación, preferiblemente entre el 0.01% y el 2%. En una realización particular y preferida, el procedimiento de sensibilización i n si t u de un explosivo de base acuosa proporcionado por esta invención se lleva a cabo en un camión de carga de barrenos que dispone de un depósito que contiene el producto matriz, una bomba dosificadora del producto matriz y un dispositivo para la dosificación de gas al producto matriz en el mezclador. El procedimiento de sensibilización in si t u de un explosivo de base acuosa proporcionado por esta invención tiene la ventaja de permitir variar instantáneamente la densidad del explosivo, así como el tamaño de las burbujas de aire mediante el ajuste de la energía aplicada en el mezclador. De esta forma para un valor de densidad final del explosivo, se puede actuar sobre su sensibilidad y velocidad de detonación. Adicionalmente, con el procedimiento de. la invención se puede fabricar únicamente el explosivo que se debe cargar en el barreno. La elevada precisión del método permite variar la densidad del explosivo tanto entre barrenos como en un mismo barreno. Opcionalmente se contempla la adición de oxidantes particulados o explosivos del tipo ANFO, es decir, una mezcla de un oxidante particulado y un hidrocarburo . La invención también se refiere a una instalación para la sensibilización in si t ii de explosivos de base acuosa de acuerdo con el procedimiento anteriormente descrito, como la mostrada en la Figura 1, que comprende: un dispositivo (1) para el almacenamiento del producto matriz; una reserva de gas (10) - un mezclador (5) una bomba (3) que conecta el depósito (1) de producto matriz al mezclador; y un dispositivo regulador del caudal de gas o caudalímetro (8) . El mezclador (5) puede operar en continuo y puede ser de tipo dinámico como por ejemplo un agitador o un mezclador estático. A la salida del mezclador (5) puede colocarse una bomba provista de tolva (9) que se utiliza para cargar el explosivo ya sensibilizado en los barrenos.

La Figura 2 muestra una realización alternativa de la instalación proporcionada por esta invención adecuada para la realización del procedimiento en el que se añade un estabilizante a la mezcla del producto matriz y el gas en el mezclador. Esta instalación alternativamente comprende, además de los equipos anteriormente mencionados, un depósito (2) para el almacenamiento de solución estabilizante de las burbujas de gas, una bomba dosificadora (4) y un caudalímetro (7) . En una realización particular y preferida, ' la instalación se encuentra sobre un camión de carga de barrexLO-s o camión bombeador, que dispone de un depósito que contiene el producto matriz, una bomba de carga a los barrenos y un dispositivo para dosificar el gas al producto matriz. La invención se ilustra mediante el siguiente ejemplo que en ningún caso es limitativo del alcance de la invención.

EJEMPLO En este ejemplo se describe una instalación tipo y el explosivo fabricado en el mismo.

Esta instalación está situada sobre un camión que permite el transporte de la mezcla matriz y su sensibilización en la mina. Consta de los siguientes elementos (Figura 2) : - un depósito (1) de 10.000 1 donde se almacena la mezcla matriz; un depósito ( 2 ) de 200 1 para el almacenamiento del estabilizante; dos bombas (3 y 4) para el trasvase de la mezcla matriz y el estabilizante hasta un mezclador (5) del tipo agitador; una válvula (6) conectada a una línea de aire, para la dosificación de aire al mezclador ( 5 ) ; - dos caudalímetros (7. y 8) intercalados entre la bomba (4), la válvula (6) y el mezclador (5) para el control de los caudales de estabilizante y aire respectivamente; y una bomba provista de una tolva (9) situada a la salida del mezclador (5) utilizada para cargar el explosivo ya sensibilizado en los barrenos . El depósito (1) se llenó con la formulación matriz descrita en la Tabla 1.

Tabla 1 Composición del producto matriz La densidad de este producto matriz antes de su sensibilización en el dispositivo anteriormente descrito, era de 1.49 g/cm3. En el depósito (2) se preparó una solución de estabilizante compuesta por 90 partes de agua y 10 partes de suero de leche en polvo con un contenido de proteína del 30%. Posteriormente al calibrado de los dosificadores, se comenzó la operación conectando el agitador y las diferentes bombas en las condiciones descritas en la Tabla 2.

Tabla 2 Condiciones de operación y propiedades del explosivo obtenido El explosivo ya sensibilizado salía por rebose del mezclador (5) cayendo sobre la tolva (9) desde donde se bombeó a los barrenos inyectándole en la manguera una solución reticulante de ácido crómico al 6% en agua. Los valores de velocidad de detonación corresponden a muestras ensayadas en tubo de hierro de 50 mm de diámetro interior e iniciadas con un multiplicador de 15 g de pentrita . (PETN) . Se hace constar que con relación a esta fecha> el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención .

Claims (18)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un procedimiento para la sensibilización in si t u de explosivos de base acuosa, que comprende (i) el transporte al lugar de carga de los barrenos de un producto matriz no explosivo o de baja sensibilidad compuesto por una mezcla líquida con base acuosa que comprende oxidantes y combustibles, en solución, emulsión o en suspensión, junto con, opcionalmente, agentes sensibilizantes y espesantes, y (ii) la sensibilización del producto matriz antes de su carga en los barrenos, caracterizado porque tal sensibilización se lleva a cabo mezclando el producto matriz con un gas en un mezclador, mediante la formación de una suspensión o emulsión de gas en líquido; y la densidad del explosivo sensibilizado se ajusta regulando el caudal del gas.

2. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tal producto matriz comprende entre el 30% y el 90% en peso de oxidantes .

3. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tal producto matriz comprende un oxidante seleccionado del grupo formado por los nitratos, cloratos y percloratos de amonio, de metales alcalinos y alcalinotérreos, así como también mezclas de los mismos.

4. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tal producto matriz comprende entre el 1% y el 20% en peso de combustibles .

5. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tal producto matriz comprende un combustible seleccionado del grupo formado por hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos, aceites, derivados del petróleo, derivados de origen vegetal, combustibles metálicos finamente divididos, y sus mezclas.

6. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto matriz comprende entre el 0.5% y el 40% en peso de sensibilizantes.

7. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto matriz comprende un sensibilizante seleccionado del grupo formado por nitratos de alqµilamina, nitratos de alcanolamina, y sus mezclas.

8. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto matriz comprende entre el 0.1% y el 5% en peso de agentes espesantes.

9. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto matriz comprende un agente espesante seleccionado del grupo formado por productos derivados de semillas, productos biosintéticos y sus derivados y polímeros sintéticos .

10. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas se selecciona del grupo formado por aire, nitrógeno, oxígeno y. dióxido de carbono.

11. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación volumétrica entre el gas y el producto matriz está comprendida entre 0.05 y 5.

12. Un procedimiento de. conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye además la adición de una solución estabilizante de las burbujas de gas.

13. Un procedimiento de . conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la solución estabilizante de las burbujas de gas se selecciona del grupo formado por disoluciones o dispersiones de tensioactivos del tipo de los derivados de aminas de ácidos grasos, proteínas y. goma guar modificada.

14. Una instalación para la sensibilización in si tu de explosivos de base acuosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque contiene al menos : un dispositivo para el almacenamiento del producto matriz; una reserva de gas; un mezclador; una bomba que conecta el depósito de producto matriz al mezclador; y un dispositivo regulador del caudal de gas .

15. Una instalación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque contiene además un depósito para el almacenamiento de una solución estabilizante de las burbujas de gas y una bomba dosificadora.

16. Una instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizada porque está situada sobre un camión cargador de barrenos.

17. Una instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizada porque el mezclador funciona en continuo .

18. Una instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizada porque el mezclador es del tipo dinámico.