NO316270B1

NO316270B1 - Fremgangsmåte og installasjon for sensibilisering av vannbaserte eksplosiver

Info

Publication number: NO316270B1
Application number: NO19996421A
Authority: NO
Inventors: Gomez Segura Fernand De Beitia; Angulo Jose Ramon Quintana; Rivas Rafael Lanza
Original assignee: Espanola Explosivos
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2004-01-05
Also published as: DE69718681T2; NZ501972A; PE92799A1; AP9901726A0; ES2123468B1; AU755410B2; AR009878A1; EP1002777B1; AP1245A; EP1002777A1; US6537399B2; NO996421D0; CA2294893C; CA2294893A1; ES2123468A1; PT1002777E; ZA98130B; AU5121998A; DE69718681D1; US20020124918A1

Abstract

Fremgangsmåte for sensibilisering in situ av vandige eksplosiver før lading av borehuller omfatter dannelse av en gass-i-væske-emulsjon eller-dispersjon fra et lite sensibelt eller ikke-eksplosivt basisprodukt som består av en væskeblanding i løsning, emulsjon eller suspensjon av oksidant i brennstoff, samt av en gass. Det ferdige eksplosivprodukts densitet kan varieres som en funksjon av gasstrømmens hastighet og kan reguleres før innføring av produktet i borehullet. Installasjonen omfatter en beholder (1) med basisproduktet, et gassreservoar (10), en blander (5), en pumpe (3) og en gasstrømhastighetsregulerende innretning (8), samt eventuelt en beholder (2) med et gassboblestabiliserende middel, en doseringspumpe (4) samt en strømningsmåler (7).

Description

Oppfinnelsesområde

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver, omfattende (i) transport til et boreladested av et ikke eksplosivt eller lite sensibelt basisprodukt som omfatter en vandig væskeblanding, som inneholder oksidanter og brennstoffer i løsning, i emulsjon eller i suspensjon, eventuelt sammen med sensibiliserende midler og fortykningsmidler, og (11) sensibilisering av basisproduktet før det lades i borehull

Oppfinnelsen vedrører også en installasjon for "in-situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver som angitt ovenfor, anbrakt i en lastebil.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Mekanismen med initiering ved å danne varme punkter som følge av den adiabatiske komprimering av gassbobler er basis for de moderne industrielle eksplosiver formulert uten bestanddeler som i seg selv er eksplosive

Innføringen av gassbobler kan utføres ved innfanging under blandingen eller ved dannelse av dem via en kjemisk reaksjon Fra US-patentskrift 3 400.026 er det kjent en formulering hvor det anvendes protein i løsning (albumin, kollagen, soyaprotein etc ) for å fremme dannelsen av bobler og stabilisere disse. US-patentskrift 3.582 411 vedrø-rer en eksplosiv vanngelformulering som inneholder et skum-mingsmiddel av guargummitype modifisert med hydroksygrup-per.

I US-patentskrift 3 678 148 beskrives det en fremgangsmåte for innføring av luft ved hjelp av proteinløs-ning, hvorved materialet ledes gjennom en rekke åpninger ved trykk på fra 2,8 til 11,3 kg/cm^ og samtidig innføring av luft gjennom ejektorer.

Gassboblemnføring ved hjelp av dannelse av disse som et resultat av en kjemisk reaksjon er beskrevet i US-patentskrifter 3 706.607, 3 711 345, 3 713.919, 3.770 522,

3 790 415 og 3 886.010

Når det gjelder fremstilling av eksplosivet in situ, dvs i samme lastebil som anvendes for pumping av eksplosivet til borehullene tilhører de første patenter IRECO, slik den er beskrevet i US-patentskrifter 3.303 738 og

3.338 033. Oppfinnelsen ifølge disse patenter er kjennetegnet ved at det i lastebilen fremstilles en vanngel som blir eksplosiv ved hjelp av dosering og innblanding av en væske-løsning av oksidantsalter med et fast materiale som inneholder oksidantsalter og fortykningsmidler I US-patentskrift 3 610.088 benyttes den samme fremgangsmåte som i de ovennevnte patentskrifter for å fremstille vanngelen in situ og inkorporere den under samtidig tilsetning av luft, enten ved hjelp av mekanisk innfanging eller dannelse av den via en kjemisk reaksjon I EP-patentskrift 0 203 230 beskrives en blander med bevegelige og stasjonære blader, som muliggjør fremstilling in situ av et sprengnmgsmiddel av vann-i-olje-emulsjonstype Sensibiliseringen av denne emulsjon utføres ved tilsetning av partikler med lav densitet (oksidant eller hule mikrokuler)

Fremstillingen av eksplosivet in situ har som hoved-fordel den reduserte risiko under transporten Derimot kan den ikke garantere de samme kvalitetsnivåer hos produktene som i det tilfelle hvor det fremstilles i et produksjons-anlegg

Et annet alternativ er transport av det ferdige pro-dukt uten tilstrekkelig sensibilisering, dvs. med en slik densitet at det ikke har kapasitet til å forplante en sta-bil detonasjon. I denne forbindelse er det i de senere år blitt utbredt med transport av basisproduktet og sensibilisering av dette i gruve, enten ved blanding av det med par-tikkel f ormede nitrater av lav densitet eller blandinger av ammoniumnitrater og hydrokarboner (ANFO) eller ved dannelse av bobler ved hjelp av en kjemisk reaksjon I US-patentskrift 4.555 278 beskrives et eksplosiv av denne type fremstilt ved å blande emulsjon og ANFO Fra EP-patent 0 194 775 er det kjent et eksplosiv av ovennevnte type fremstilt ved å utgå fra en basisvanngel.

Sensibiliseringen av basisemulsjonen ved å danne bobler av gass via kjemisk reaksjon er for tiden den mest be-nyttede metode Men for å unngå at gassboblene flyter sammen, slik som det beskrives i US-patentskrift 4 008 108, skal pumpingen og håndteringen av emulsjonen utføres før forgassingsreaksjonen finner sted. På denne måte har denne metode den store ulempe at man må vente et visst tidsrom fra fyllingen av hullene til den endelige densitet er opp-nådd, at den ikke har kapasitet til å styre den dersom den oppnådde densitet ikke stemmer overens med den forventede, at den kan frembringe sensibiliseringsfeil eller en ukor-rekt fordeling av eksplosivet i borehullsøylen

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Ifølge oppfinnelsen er fremgangsmåten for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver, kjennetegnet ved: at sensibiliseringen utføres ved at basisproduktet blandes med en gass mot en blander under dannelse av en suspensjon eller en emulsjon av gass i væske;

at det sensibiliserte eksplosivs densitet justeres ved regulering av gasstrømmen, og

at en stabiliserende løsning av gassbobler tilsettes til blanderen hvori basisproduktet blandes med en gassen

De foretrukne utførelsene av fremgangsmåten er angitt 1 de uselvstendige kravene 2-12

Alternative utførelser av fremgangsmåten kjennetegnes ved transport av et ikke-eksplosivt eller lite sensibelt basisprodukt bestående av en vandig basisvæskeblanding som inneholder oksidanter og brennstoffer i løsning, emulsjon eller suspensjon, eventuelt sammen med eksepsjonelt sensibiliserende midler og fortykningsmidler, og dosering og av-levering av basisproduktet og av en gass til en blander hvor eksplosivet blandes og sensibiliseres ved at det dan-nes en emulsjon eller dispersjon av gass i væske, hvis densitet justeres ved regulering av gasstrømmen

Eventuelt kan fremgangsmåten inkludere tilsetning av en løsning for stabilisering av gassboblene.

I denne beskrivelse menes med "m situ sensibilisering" sensibilisering av eksplosivet før lading av hullene.

Basisproduktet fremstilles av en vannbasert væskeblanding som inneholder oksidanter og brennstoffer i løsning, i emulsjon eller i suspensjon, og eventuelt sensibiliserende midler og fortykningsmidler

Som oksidantsalter kan nitrater, klorater og perklorater av ammonium, alkali- og jordalkalimetaller samt blandinger av disse anvendes Nærmere bestemt kan disse salter blant annet være nitrater, klorater og perklorater av ammonium, natrium, kalium, litium, magnesium, kalsium eller blandinger av disse Den totale konsentrasjon av oksidantsalter som foreligger i basisproduktet kan variere mellom 30 og 90 vekt% av formuleringen, fortrinnsvis mellom 40 og 75%

Som brennstoffer kan det anvendes organiske forbind-elser som tilhører gruppen som er dannet av aromatiske hydrokarboner, mettede eller umettede alifatiske hydrokarboner, oljer, petroleumdenvater, vegetabilske derivater, såsom stivelse, mel, sagmugg, melasse og sukker, eller findelte metalliske brennstoffer, såsom aluminium eller ferro-silika Generelt kan den totale brennstoffkonsentrasjon i basisproduktet variere mellom 1 og 20 vekt% av formuleringen, fortrinnsvis mellom 3% og 7%

Som sensibiliserende midler kan alkylaminnitrater, alkanolaminnitrater og blandinger av disse, såsom metylamin-nitrat, etanolaminnitrat, dietanolaminnitrat, trietanol-aminnitrat, dimetylammnitrat samt nitratene av andre vann-løselige aminer, såsom heksamin, dietylentriamin, etylen-diamin, laurylamin og blandinger av disse. Den totale konsentrasjon av sensibiliserende midler i basisproduktet, (dersom de er nærværende) kan variere mellom 0,5 og 40 vekt% av formuleringen, fortrinnsvis mellom 2 og 30%.

Som fortykningsmidler kan det anvendes produkter avledet fra korn, såsom guargummi, galaktomananer, biosyntetiske produkter, såsom xantangummi, stivelse, cellulose og derivater derav, såsom karboksymetylcellulose, eller syntetiske polymerer, såsom polyakrylamid Konsentrasjonen av fortykningsmidler i basisproduktet (dersom de er nærværende) kan variere mellom 0,1 og 5 vekt% av formuleringen, fortrinnsvis mellom 0,5 og 2 vekt%.

Dannelsen av emulsjonen eller gassdispersjonen i basisproduktet utføres i en inlme blander, fortrinnsvis av dynamisk type, såsom en omrører Basisproduktet, gassen og eventuelt det boblestabiliserende middel sendes til blanderen gjennom sine respektive doseringsinnretninger I en foretrukket utførelsesform utføres matingen av bestanddel-ene gjennom bunnen av blanderen mens produktet kommer ut ved at det renner over det øvre parti.

Som gasser kan de anvendes som vanligvis anvendes for sensibilisering av eksplosivene, såsom nitrogen, oksygen, luft eller karbondioksid Det volumetriske forhold mellom gassen og basisproduktet kan variere mellom 0,05 og 5, fortrinnsvis mellom 0,1 og 1

Dessuten kan det tilsettes stabiliserende midler for gassboblene Blant disse er løsninger eller dispersjoner av overflateaktive stoffer av den type som er avledet fra aminer av fettsyrer, såsom f eks laurylaminacetat, eller proteiner av typen eggalbumin, laktalbumin, kollagen, soyaprotein, guarprotem eller modifisert guargummi av guar-hydroksylpropyltypen Det stabiliserende middel kan tilsettes til basisproduktet i en konsentrasjon på mellom 0,01 og 5 vekt% av formuleringen, fortrinnsvis mellom 0,1 og 2%

Ved hjelp av denne fremgangsmåte kan det fremstilles et eksplosiv med en passende densitet før det satses i hullet. På denne måte muliggjøres kontroll av kvaliteten av eksplosivet som satses.

Etter at eksplosivet er blitt sensibilisert kan det enten leveres direkte til borehullene eller det kan tilsettes til et fornetningsmiddel for å bedre dets vannbestan-dighet Som fortnetningsmidler kan det anvendes antimon-forbmdelser, såsom kaliumpyroantimonat, antimon- og kaliumtartrat, kromforbindelser, såsom kromsyre, natrium-eller kaliumdikromat, zirkoniumforbindelser, såsom zirko-mumsulfat eller zirkoniumdnsopropylaminlaktat, titan-forbindelser, såsom titantrietanolaminchelat, eller alumi-niumforbindelser, såsom alummiumsulfat. Konsentrasjonen av fornetningsmidlet kan variere mellom 0,01 og 5 vekt% av formuleringen, fortrinnsvis mellom 0,01 og 2%

I en spesifikk og foretrukket utførelsesform utføres fremgangsmåten for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver i en lastebil for lading av hullene, som har tilgjengelig en beholder som inneholder basisproduktet, en doseringspumpe for basisproduktet og en innretning for doseringen av gassen til basisproduktet i blanderen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver har den fordel at den muliggjør øyeblikkelig forandring av eksplosivets densitet og av størrelsen på luftboblene ved hjelp av jus-teringen av energien som tilføres til blanderen På denne måte kan det for en sluttdensitetsverdi for eksplosivet innvirkes på dets sensibilitet og detonasjonshastighet Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det dessuten fremstilles eksplosiver som må satses i hullet Fremgangsmåtens høye presisjon gjør det mulig å variere eksplosivets densitet enten mellom forskjellige huller eller i samme hull

Eventuelt kan det tilsettes partikkelformede oksidanter eller eksplosiver av ANFO-type, dvs. en blanding av en partikkelformet oksidant og et hydrokarbon

Installasjonen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved

- at en første beholder for lagring av basisproduktet, - en første pumpe som forbinder den første beholder med blanderen, - et gassreservoar som er driftsforbundet med blanderen,

- en gasstrømregulerende anordning,

- en andre beholder for lagring av en stabiliserende løsning av gassboblene, og - en andre pumpe som forbinder den andre beholder med blanderen, ifølge en foretrukket utførelse av blanderen av den dynamiske type

Kort beskrivelse av tegningene

Fig 1 viser et skjematisk riss av en spesiell utfø-relsesform av installasjonen ifølge oppfinnelsen for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver. Fig 2 viser et skjematisk riss av en annen spesiell utførelsesform av installasjonen ifølge oppfinnelsen for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver, omfattende en stabiliseringsbeholder, en doseringsinnretning og en strømningsmåler

Blanderen (5) kan arbeide kontinuerlig og kan være av den dynamiske type, såsom en rører, eller en statisk blander Ved blanderens (5) utløp kan det være anordnet en pumpe utstyrt med en trakt (9), som anvendes for satsning av det sensibiliserte eksplosiv i hullene.

Fig. 2 viser en alternativ utførelsesform av installasjonen ifølge oppfinnelsen, som er egnet for utførelse av fremgangsmåten, hvor det stabiliserende middel blir tilsatt til blandingen av basisproduktet og gassen i blanderen. Denne alternative installasjon omfatter i tillegg til det ovennevnte utstyr en beholder (2) for lagring av den stabiliserende løsning av gassboblene, en dosermgspumpe (4) og en strømningsmåler (7)

I en spesiell og foretrukket utførelsesform er installasjonen anbrakt på en lastebil for lading av hullene, eller på en pumpebil, som har tilgjengelig en beholder som inneholder basisproduktet, en ladepumpe samt en innretning for dosering av gassen til basisproduktet

Oppfinnelsen vil bli belyst ved hjelp av det etter-følgende eksempel som ikke på noen måte begrenser rammen for oppfinnelsen

EKSEMPEL

I dette eksempel beskrives en typisk installasjon og eksplosivet som fremstilles i denne.

Denne installasjon befinner seg på en lastebil som muliggjør transport av basisproduktet og sensibilisering av dette i gruven Den har følgende elementer (fig 2): - en beholder (1) på 10 000 liter hvor basisproduktet blir lagret, - en beholder (2) på 200 liter for lagring av stabilisatoren, - to pumper (3 og 4) for overføring av basisblandingen og stabilisatoren til en blander (5) av omrørertype, - en ventil (6) som er forbundet med en luftledning, for dosering av luft til blanderen (5), - to strømningsmålere (7 og 8) anbrakt blant pumpen (4), ventilen (6) og blanderen (5) for styring av strømmene av henholdsvis stabiliserende middel og luft, samt - en pumpe utstyrt med en trakt (9) anordnet ved ut-løpet av blanderen (5) og anvendt for lading av det sensibiliserte eksplosiv i hullene Beholderen (1) ble fylt med basisformuleringen som er beskrevet i tabell 1

Dette basisprodukts densitet før sensibilisering av det i den ovenfor beskrevne installasjon var 1,40 g/cm^. I beholderen (2) ble det fremstilt en løsning av en stabili-sator bestående av 90 deler vann og 10 deler melkepulver-serum med et proteinmnhold på 30%.

Etter at dosenngsmnretningene var blitt kalibrert startet operasjonen hvor omrøreren og de forskjellige pumper var koplet under de betingelser som er angitt i tabell 2.

Det sensibiliserte eksplosiv kom ut ved at det rente over blanderen (5) og falt ned over trakten (9) hvorfra det ble pumpet til hullene under innføring av en fornetnings-løsning av 6% kromsyre i vann i slangen

VOD-verdiene tilsvarer prøver som ble testet i jernrør med 50 mm innvendig diameter og grunnet med en 15 g pentritt- (PETN) akselerator

Claims

1 Fremgangsmåte for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver, omfattende (i) transport til et boreladested av et ikke eksplosivt eller lite sensibelt basisprodukt som omfatter en vandig væskeblanding, som inneholder oksidanter og brennstoffer i løsning, i emulsjon eller i suspensjon, eventuelt sammen med sensibiliserende midler og fortykningsmidler, og (11) sensibilisering av basisproduktet før det lades i borehull, karakterisert ved at sensibiliseringen utføres ved at basisproduktet blandes med en gass mot en blander under dannelse av en suspensjon eller en emulsjon av gass i væske, at det sensibiliserte eksplosivs densitet justeres ved regulering av gasstrømmen, og at en stabiliserende løsning av gassbobler tilsettes til blanderen hvori basisproduktet blandes med en gassen.

2 Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder mellom 30 og 90 vekt% oksidanter

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder en oksidant valgt blant nitrater, klorater og perklorater av ammonium, alkali- og jordalkalimetaller og blandinger derav

4 Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder mellom 1 og 20 vekt% brennstoffer

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder et brennstoff valgt blant aromatiske hydrokarboner, alifatiske hydrokarboner, oljer, petroleumsderivater, vegetabilske derivater, findelte metalliske brennstoffer samt blandinger derav

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder mellom 0,5 og 40 vekt% sensibiliserende midler

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder et sensibiliserende middel valgt blant alkylaminnitrater, alkanolaminnitrater og blandinger derav

8 Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder mellom 0,1 og 5 vekt% fortykningsmidler.

9 Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at basisproduktet inneholder et fortykningsmiddel valgt blant produkter avledet fra korn, biosyntetiske produkter og derivater derav samt syntetiske polymerer.

10 Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at gassen velges blant luft, nitrogen, oksygen og karbondioksid.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det volumetriske forhold mellom gassen og basisproduktet er mellom 0,05 og 5

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den stabiliserende løsning av gassboblene velges blant overflateaktive løsninger eller dispersjoner av typen avledet fra ammer av fettsyrer, proteiner og modifisert guargummi

13. Installasjon for "in situ" sensibilisering av vannbaserte eksplosiver ifølge krav 1, anbrakt i en lastebil, karakterisert ved- en første beholder (1) for lagring av basisproduktet, - en første pumpe (3) som forbinder den første beholder (1) med blanderen (5), - et gassreservoar (10) som er driftsforbundet med blanderen {5), - en gasstrømregulerende anordning, - en andre beholder (2) for lagring av en stabiliserende løsning av gassboblene; og - en andre pumpe (3) som forbinder den andre beholder (2) med blanderen (5).

14. Installasjon i samsvar med krav 13, karakterisert ved at blanderen (5) er av den dynamisk type