MXPA99002740A - Composicion explosiva resistente al agua. - Google Patents

Abstract

Se describe un explosivo ANFO resistente al agua, que contiene uno o mas combustible organicos, una o mas sales inorganicas, uno o mas agentes espesantes,junto con un reactivo de gasificacion el cual esta desarrollando gas mediante el contacto con el agua.

Description

COMPOSICIÓN EXPLOSIVA RESISTENTE AL AGUA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los explosivos de aceite o petróleo combustible de nitrato de amonio, de aquí en adelante denominados ANFO, tienen hoy en día una posición dominante en el uso total de explosivos comerciales en el mundo. ANFO es básicamente elaborado de dos componentes, a saber nitrato de amonio (A?) como oxidante, y el petróleo combustible (FO) como el combustible . La razón por la que A?FO tiene esta posición dominante como el explosivo más utilizado en el mundo, es principalmente debido a que el explosivo consiste de dos materias primas más bien baratas, además de ser muy fácil de producir. A?FO puede ser producido ya sea en una fábrica, o ser producido directamente en el sitio del usuario. Cuando se produce en una fábrica, A?FO es usualmente llenado en bolsas que contienen 25 ó 1000 gs . Los trozos o pellas de A?FO tienen buenas propiedades del flujo, es decir, éstas fluyen fácilmente en las tuberías, y son especialmente muy ref- 29699 adecuadas para la carga, a granel con equipo de carga neumático. ANFO es luego llenado de un recipiente a presión, usualmente denominado un "recipiente a presión" y se aplica aire comprimido en una presión de 3-6 barias. Por medio de una válvula a la salida del recipiente a presión, el cual se abre y se cierra, el ANFO es soplado hacia abajo o hacia los barrenos . La mayor desventaja con los explosivos tipo ANFO es su falta de resistencia al agua. Usualmente este problema es resuelto al soplar los barrenos para liberar el agua por medio de aire comprimido, inmediatamente antes de la carga, y luego se lleva a cabo la explosión tan pronto como sea posible después de la carga. En muchos casos este método funciona bien con el fin de cargar A?FO en barrenos rellenos con agua, excepto para los casos cuando las grietas en la roca conducirán a que el agua entre al barreno perforado después de haber cargado el A?FO. Los lotes de trabajo han sido realizados con el fin de hacer que ANFO sea más resistente al agua. Sin embargo, los nuevos aditivos que harán al A?FO más resistente ai. agua, al mismo tiempo darán como resultado un producto más caro y más complicado de fabricar. En consecuencia, la ventaja principal con ANFO, a saber el precio bajo, se reducirá, y otras alternativas de explosivo resistentes al agua se volverán más competitivas. De la literatura de patente existen dos principios conocidos para elaborar ANFO resistente al agua : Uno de los métodos recomienda la adición de un cierto porcentaje de una emulsión explosiva al ANFO. Esta se describe en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,111,727 y 4,181,546. El explosivo que resulta de esto es denominado ANFO pesado, y es usualmente clasificado como un tipo especial de explosivo. Además, ANFO pesado no puede ser cargado por medio de equipo de carga neumático. Normalmente, el ANFO pesado no será considerado como un ANFO resistente al agua. El otro método descrito es la adición de los denominados agentes de espesamiento de agua al ANFO.

Estos agentes "reaccionarán" entonces con el agua, haciendo a ésta altamente viscosa y con esto deteniendo la penetración adicional del agua dentro del producto. La Patente Norteamericana No. 4,933,029 describe un explosivo tipo ANFO resistente al agua donde la resistencia al agua es lograda mediante el uso de un agente de espesamiento de agua mediante como la goma guar. Además de esto, es conocido el utilizar agentes repelentes al agua, como ácidos grasos, cera, etc., también puede ser utilizado rellenadores como el talco, vidrio, perlita expandida, azufre, etc., para prevenir que el agua penetre al ANFO. La Patente Norteamericana No. 5,480,500 describe tal explosivo ANFO resistente al agua. En esta patente la resistencia al agua es lograda mediante la aplicación de un agente de espesamiento de agua como la goma guar, y simultáneamente la adición de un agente rellenador particulado, por ejemplo nitrato de amonio pulverizado, con el fin de detener la penetración del agua, dentro del ANFO. El rasgo característico mediante la aplicación del producto anteriormente mencionado de acuerdo con la técnica ya conocida, es el hecho de que alguien permitirá que penetre algo de agua dentro del explosivo, dando como resultado una reacción con el ANFO. Esto nuevamente formará una barrera contra la penetración posterior del agua. En las áreas donde el agua ha "reaccionado" con el ANFO con el fin de formar una barrera contra la penetración posterior del agua, el ANFO en esta área es dañado. El grado de penetración del agua dentro del ANFO es frecuentemente utilizado como una medida de que tan realmente bueno es el ANFO en cuestión para resistir el agua. En la Patente Norteamericana No. 5,480,500 la penetración del agua dentro del ANFO es medida mediante el vaciado de 100 ml de agua fría en la parte intermedia de una columna de ANFO la cual es rellena en un cilindro graduado de 1000 ml . Durante 15 segundos el agua es poderosamente vaciada en la parte superior de la columna explosiva. El A?FO resistente al agua y el agua se dejan por una hora, para después de esto medir que tan profundamente ha penetrado el agua dentro del A?FO. El mejor resultado en la patente anteriormente mencionada fue una penetración del agua de 5.5 cm. En los pozos o barrenos con agua que fluye, esto significa que el explosivo tendrá una capa de 5.5 cm donde el A?FO es dañado por el agua y no puede contribuir a la detonación. Además, si alguien debe colocar el A?FO resistente al agua hoy en día en un pozo o barreno parcialmente lleno con agua, el explosivo podría mezclarse con el agua, y se tendría una mezcla incapaz de detonar.

La presente invención proporciona un producto ANFO resistente al agua el cual detonará incluso cuando se vacíe dentro de un pozo o barreno parcialmente lleno con agua. Por lo tanto, este concepto no está basado en el principio previamente conocido de que el agua "reaccione" con el ANFO y, formando una barrera para prevenir la penetración posterior del agua dentro del explosivo A?FO. La invención con esta patente actual del A?FO resistente al agua, es que utiliza agua en el pozo o barreno de modo que el A?FO seco y el agua en el pozo o-barreno forman una suspensión. Este A?FO resistente al agua puede de este modo ser descrito como una "suspensión instantánea" del tipo de gel acuoso. Una suspensión de gel acuoso está caracterizada por consistir de sales disueltas de nitrato y/o perclorato, y el contenido de agua puede variar de aproximadamente 10 a 30%. Las suspensiones espesadas con diversos tipos de gomas, y también contendrá frecuentemente alguna sal no disuelta, usualmente nitrato de amonio. Una suspensión de gel acuoso es usualmente sensibilizada ya sea mediante la gasificación química o mediante la adición de partículas porosas tales como microesferas huecas o perlita expandida. El ANFO resistente de agua de acuerdo con la presente invención ("presente suspensión") puede por lo tanto consistir de los mismos componentes (excepto para el agua, con el cual está presente en el pozo o barreno conocido de la literatura de patentes relacionada a una suspensión de gel acuoso. De acuerdo con la presente invención, es posible aplicar cualquier reactivo de gasificación químico, que responda al agua en el pozo o barreno, el cual desarrollará burbujas de gas que sensibilizan el explosivo. Algunos ejemplos de reactivos de gasificación que pueden ser utilizados son: carbonato ácido de sodio, aluminio, nitrito (particularmente nitrato de sodio) y carburo de calcio . Con el fin de obtener las primeras tres sustancias previamente mencionadas para que respondan al agua, desarrollando un gas, el agua tiene que tener un bajo nivel de pH . En consecuencia, el agua del pozo o barreno tiene que ser hecha acida al asegurar que el A?FO resistente al agua también contenga un ácido, disminuyendo el nivel de pH suficientemente para una reacción y el desarrollo del gas. Se prefiere utilizar uno o más ácidos orgánicos elegidos entre el ácido cítrico, ácido tartárico, ácido ascórbico o ácido acético. Se puede utilizar también un ácido inorgánico el cual disminuye el pH del agua de una manera adecuada. Los dos reactivos de gasificación que se acaban de mencionar se descompondrán fácilmente o reaccionarán cuando se almacenan por un periodo prolongado junto con AN y pequeñas cantidades de humedad que siempre están presentes en el ANFO. A estos se les debe dar por lo tanto una capa soluble en agua, protectora, por ejemplo a través de un proceso de microencapsula iento . El carbonato ácido de sodio (NaHC03) es el reactivo de gasificación preferido debido a que es barato, fácil de utilizarse, y tiene la estabilidad de almacenamiento junto con el ANFO. El carbonato ácido de sodio puede ser utilizado en volúmenes de 0.1 a 10% en peso de la mezcla total. El volumen preferido es de 0.5 en peso a 5% en peso. Junto con el carbonato ácido de sodio se prefiere utilizar el ácido cítrico como un agente abatidor del pH, en cantidades de 0.5 a 10% en peso de la mezcla total. La cantidad preferida de ácido cítrico utilizado junto con el carbonato ácido de sodio es de 2 a 7% en peso . En combinación con un reactivo de gasificación, los agentes reductores de la densidad, sólidos pueden también ser agregados. Estos agentes son bien conocidos a partir de la literatura de las suspensiones e incluyen microesferas huecas, perlita, vidrio en forma de espuma, ceniza volcánica y otras partículas porosas con poros abiertos o cerrados, los cuales tienen una densidad volumétrica baja, adecuada. Como agente espesante para el agua de acuerdo con la invención, se pueden utilizar diversos tipos y combinaciones diferentes. Estos son también conocidos de la literatura en patentes, concerniente al ANFO resistente al agua y a la suspensión de gel acuoso. Algunos ejemplos de tales agentes de espesantes son: goma guar, goma de xantano, CMC (carboximetilcelulosa), diversos tipos de alginatos y "super absorbentes" utilizados en servilletas y toallas sanitarias modernas. Estos agentes espesantes acuosos deben tolerar sales en el agua, y deben tener una habilidad para espesar el agua con una velocidad adecuada (es decir durante 1-10 minutos ) .

Es posible también reticular la goma espesada. Como agente de reticulación se puede utilizar por ejemplo el piroantimoniato de potasio o el dicromato de sodio. En general, el o los agentes espesantes deben estar presentes en una cantidad de 0.1% a 10%, con base en el peso de la mezcla explosiva. La cantidad preferida será de 2% en peso a 7% en peso. Cuando un ANFO resistente al agua, de acuerdo a la invención, con el carbonato ácido de sodio agregado y un ácido orgánico se vacía en un pozo o barreno donde el agua está presente, por ejemplo con agua a algunos metros del fondo del barreno perforado y más arriba, el ANFO se hundirá al fondo y expulsará el agua hacia afuera, al mismo tiempo que las partes del ANFO se comienzan a disolver. El ácido agregado se disolverá también en el agua, y disminuirá el pH de modo que el carbonato ácido de sodio comenzará a descomponerse y a desarrollar gas C02. El gas desprendido forzará al agua la cual está en el proceso de ser espesada, hacia la parte superior de la columna seca de ANFO . Eso disminuye la concentración del agua en el fondo del pozo o barreno y hace que sea más fácil la detonación. Con el fin de evitar la concentración de agua demasiado alta en el fondo del pozo o barreno el agente espesante no debe espesar el agua demasiado rápidamente, sino gradualmente conforme se desarrolla la gasificación y comienza a empujar el agua adicionalmente con dirección hacia arriba hacia la columna seca de ANFO. Para evitar una concentración de agua demasiado alta en la carga del fondo, puede ser de beneficio el utilizar una mezcla de ANFO con pellas o trozos parcialmente triturados, debido a que esto también expulsará el agua de manera más efectiva.

Ejemplos Para simular un pozo de perforación o barreno parcialmente lleno, se utilizó un tubo de acero con un diámetro 64 mm y una longitud de 400 mm. El tubo se rellenó con agua hasta un nivel de 65 mm por arriba del fondo, que significa aproximadamente 16% de la longitud del tubo (o volumen) que se llenó con el agua. Los diversos explosivos de prueba fueron vaciados directamente dentro del agua hasta que ésta fue expulsada y luego adicionalmente hasta que el tubo fue completamente llenado. El fondo del tubo se cerró por medio de una cinta fuerte, e inmediatamente después de que los tubos habían sido llenados con el ANFO, la parte superior del tubo de acero se cerró con una segunda cinta fuerte, la cual no obstante, fue perforada con pequeños orificios para dejar escapar el exceso de gas. Los tubos de acero fueron probados utilizando un aprestador de 150 gramos acoplado al fondo de los tubos, y se midió la velocidad de detonación (VOD) en los 100 mm más altos del tubo de acero . La tabla 1 muestra los resultados con algunas muestras de prueba comparadas a dos tipos de ANFO resistentes al agua, comercialmente disponible en Scandinavia, a saber Aqanol y Solamon. En los ejemplos se llenaron diversas mezclas de ANFO resistentes al agua en tubos de acero de 64 mm, los cuales de antemano tenían 16% del volumen total del tubo relleno con agua. La velocidad de detonación (VOD) fue comparada con los explosivos ANFO resistentes al agua, comercialmente disponibles, anteriormente mencionados, y con las mezclas de ANFO sin el reactivo de gasificación.

TABLA 1 Los componentes se dan en en peso de la mezcla total . 1! Ejemplos de acuerdo a la invención 2) Lignosulfonato de sodio de Orkla ASA 3! Falla (no detonación) 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 convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Claims (3)

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

1. Un explosivo ANFO resistente al agua, que contiene uno o más combustibles orgánicos, uno o más sales inorgánicas, y uno o más agentes espesantes del agua, caracterizado porque el explosivo ANFO contiene -también una sustancia generadora de gas la cual desarrolla un gas cuando se pone en contacto con el agua en un pozo de explosión y por consiguiente se transforma por si mismo en una suspensión de gel acuoso.

2. El explosivo ANFO resistente al agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado -porgue la sustancia generadora de gas es bicarbonato de sodio ( NaHCO )

3. El explosivo ANFO resistente al agua de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado - porque contiene también un ácido orgánico como agente reductor del pH.