RU2055064C1

RU2055064C1 - Composition of water-emulsion explosive

Info

Publication number: RU2055064C1
Application number: RU93002302A
Authority: RU
Inventors: В.И. Чикунов; С.П. Ворошилов; Г.В. Чикунова; В.В. Петроченков; Н.И. Кореев; А.Н. Алексеев
Original assignee: Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1996-02-27

Abstract

FIELD: blasting work. SUBSTANCE: composition comprises, wt.-%: calcium chloride, 12-16; water, 10-15; liquid oil products, 4-7; floatation ash soaked with liquid oil products, 4-6; emulsifier, 2-4; ammonia saltpeter, the balance. Aqueous solution of ammonia saltpeter and calcium chloride heated to 80 C is poured into liquid oil product heated to 80 C with emulsifier, mixed and treated with floatation ash soaked with liquid oil product. Detonation speed 4.5-5 km/s, critical detonation diameter 30-40 mm, stability retention time 5-6 months. EFFECT: improved composition. 2 tbl

Description

Изобретение относится к взрывчатым веществам, используемым при ведении взрывных работ скважинными зарядами на разрезах и рудниках. The invention relates to explosives used in blasting with borehole charges in sections and mines.

Известно водоэмульсионное взрывчатое вещество (ЭВВ), содержащее, мас. аммиачную селитру 63-69, натриевую или кальциевую селитру 12-16; эмульгатор 1,8-2,2; мазут или индустриальное масло 4-7; нитрит натрия 0,1 (сверх 100%) и воду 10-14 [1] Аммиачная селитра и нитрит натрия образуют при взаимодействии множество микропузырьков и выполняют роль сенсибилизаторов. Known emulsion explosive (EVE) containing, by weight. ammonium nitrate 63-69, sodium or calcium nitrate 12-16; emulsifier 1.8-2.2; fuel oil or industrial oil 4-7; sodium nitrite 0.1 (in excess of 100%) and water 10-14 [1] Ammonium nitrate and sodium nitrite form many microbubbles during the interaction and act as sensitizers.

Недостатком известного ЭВВ является низкая стабильность консистенции и свойств. A disadvantage of the known emulsion explosive is the low stability of consistency and properties.

Известен состав ЭВВ, содержащий дисперсную фазу, состоящую из 40-90% окислителя и 7,45-28% воды, и непрерывную фазу, состоящую из 1-10% масла, 0,5-5% эмульгатора, 0,05-10% микросфер с покрытием [2]
В качестве микросфер используют золу-унос, а в качестве покрытия хлористый кальций. Введение в состав золы-уноса с покрытием хлористым кальцием позволило снизить затраты на изготовление ЭВВ, так как используются отходы производства, и повысить стабильность консистенции и отдельных свойств состава. Однако покрытие микросфер золы-уноса хлористым кальцием отрицательно влияет на такие показатели как скорость и полнота детонации. Микросферы служат для создания локального разогрева ЭВВ до температуры, обеспечивающей поддержание цепной реакции взрыва, т.е. микросферы являются "горячими точками" в процессе взрыва, по которым передается детонация. Покрытие микросфер хлористым кальцием приводит к тому, что часть энергии "горячей точки" идет на разогрев вещества, не участвующего в реакции взрыва. Кроме того, хлористый кальций является флегматизатором и, следовательно, препятствует развитию цепной реакции взрыва.A known composition of emulsion explosives containing a dispersed phase consisting of 40-90% of an oxidizing agent and 7.45-28% of water, and a continuous phase consisting of 1-10% of oil, 0.5-5% of an emulsifier, 0.05-10% coated microspheres [2]
Fly ash is used as microspheres, and calcium chloride is used as a coating. Introduction to the composition of fly ash coated with calcium chloride allowed to reduce the cost of manufacturing emulsion explosives, as production waste is used, and to increase the stability of the consistency and individual properties of the composition. However, the coating of microspheres of fly ash with calcium chloride adversely affects such indicators as the speed and completeness of detonation. Microspheres are used to create a local heating of emulsion explosives to a temperature that ensures the maintenance of a chain reaction of an explosion, i.e. microspheres are "hot spots" in the explosion process, through which detonation is transmitted. Coating microspheres with calcium chloride leads to the fact that part of the energy of the "hot spot" goes to the heating of a substance that is not involved in the explosion reaction. In addition, calcium chloride is a phlegmatizer and, therefore, prevents the development of a chain reaction of an explosion.

Сущность изобретения заключается в том, что в составе ЭВВ в качестве сенсибилизатора также используется флотационная зола тепловых электростанций. Отличиями является то, что перед вводом в состав ее пропитывают жидкими нефтепродуктами, а также соотношение компонентов, мас. Эмульгатор 2-4
Флотационная зола электростанций 4-6 Хлористый кальций 12-16 Жидкие нефтепродукты 4-7 Вода 10-15
Аммиачная селитра остальное до 100
Пропитка флотационной золы жидкими нефтепродуктами позволяет улучшить показатели скорости и полноты детонации за счет того, что жидкие нефтепродукты принимают непосредственное участие в реакции взрыва и способствуют повышению температуры в "горячих точках" и энергии взрыва в целом. Кроме того, при разрушении микросфер не образуются флегматизаторы цепной реакции взрыва.The essence of the invention lies in the fact that in the composition of emulsion explosives, flotation ash of thermal power plants is also used as a sensitizer. The differences are that before entering into the composition it is impregnated with liquid petroleum products, as well as the ratio of components, wt. Emulsifier 2-4
Flotation ash of power plants 4-6 Calcium chloride 12-16 Liquid petroleum products 4-7 Water 10-15
Ammonium nitrate the rest is up to 100
Impregnation of flotation ash with liquid petroleum products can improve detonation velocity and completeness due to the fact that liquid petroleum products are directly involved in the explosion reaction and contribute to an increase in temperature in hot spots and the explosion energy as a whole. In addition, with the destruction of the microspheres, phlegmatizers of the explosion chain reaction are not formed.

Флотационная зола тепловых электростанций представляет собой алюмосиликатные микросферы диаметром 30-500 мкм с толщиной стенок 0,5-3 мкм или белые шарики из вспученного и застывшего расплава. Твердое вещество алюмосиликатных микросфер содержит 58-65% оксида кремния, 25-37% оксида алюминия, 1-4% окиси железа, 0,8-2,0% смеси оксидов кальция и магния, 2-3% оксидов натрия и калия. Насыпная плотность флотационной золы составляет 250-450 кг/м³, теплопроводность 0,02-0,07 Вт/т · град. Алюмосиликатные микросферы нерастворимы в воде, могут хорошо совмещаться с эмульсией "вода в масле", не поддаются сегрегации.Flotation ash of thermal power plants is aluminosilicate microspheres with a diameter of 30-500 microns with a wall thickness of 0.5-3 microns or white balls of expanded and solidified melt. The solid of aluminosilicate microspheres contains 58-65% silicon oxide, 25-37% alumina, 1-4% iron oxide, 0.8-2.0% of a mixture of calcium and magnesium oxides, 2-3% of sodium and potassium oxides. The bulk density of flotation ash is 250-450 kg / m ³ , thermal conductivity 0.02-0.07 W / t · deg. Aluminosilicate microspheres are insoluble in water, can combine well with the water-in-oil emulsion, and are not susceptible to segregation.

Технология изготовления ЭВВ заключается в следующем. The manufacturing technology of emulsion explosives is as follows.

Флотационную золу собирают с поверхности золоотвала и очищают от инородных включений и тяжелых фракций. В результате этих операций получают флотационную золу, основная масса которой имеет гранулометрический состав от 10 до 250 мкм. Flotation ash is collected from the surface of the ash dump and cleaned of foreign inclusions and heavy fractions. As a result of these operations, flotation ash is obtained, the bulk of which has a particle size distribution from 10 to 250 microns.

Аммиачную селитру смешивают с водой и хлористым кальцием, нагревают до температуры 80^оС и перемешивают до получения однородного раствора. Параллельно растворяют эмульгатор в жидком нефтепродукте, например мазуте, индустриальном масле и др. разогретом до 80^оС. Часть жидкого нефтепродукта в количестве 0,3-0,5% от общей массы состава смешивают с флотационной золой до получения однородной массы и равномерной пропитки микросфер золы. Затем при интенсивном перемешивании вливают водный раствор аммиачной селитры с хлористым кальцием в смесь эмульгатора с жидким нефтепродуктом, в результате чего образуется стойкая и текучая эмульсия. В полученную эмульсию вводят флотационную золу, пропитанную жидким нефтепродуктом, и тщательно перемешивают, после чего ВВ готово к применению. Хлористый кальций вводят в состав для стабилизации консистенции. Содержание компонентов выбирается в целях обеспечения стабильности состава, высокой скорости и полноты детонации, а также повышения эффективности взрыва.Ammonium nitrate is mixed with water and calcium chloride, heated to a temperature of 80 ^about C and stirred until a homogeneous solution. At the same time, the emulsifier is dissolved in a liquid petroleum product, for example fuel oil, industrial oil, etc. heated to 80 ^° C. A part of the liquid petroleum product in an amount of 0.3-0.5% of the total weight of the composition is mixed with flotation ash until a homogeneous mass and uniform impregnation of microspheres ashes. Then, with vigorous stirring, an aqueous solution of ammonium nitrate with calcium chloride is poured into a mixture of an emulsifier with liquid oil, resulting in a stable and fluid emulsion. Flotation ash impregnated with liquid oil is introduced into the emulsion and mixed thoroughly, after which BB is ready for use. Calcium chloride is introduced into the composition to stabilize the consistency. The content of the components is selected in order to ensure the stability of the composition, high speed and completeness of detonation, as well as increase the efficiency of the explosion.

Испытания опытных образцов водоэмульсионного ВВ включали определение критического диаметра детонации, скорости и полноты детонации, эффективности взрыва, времени сохранения консистенции и стабильности свойств. Tests of prototypes of water-based explosive explosives included determining the critical diameter of detonation, the speed and completeness of detonation, the efficiency of the explosion, the time to maintain consistency and stability of properties.

Инициирование ЭВВ производили промдетонатором, в качестве которого использовали патроны аммонита ПЖВ 20. Эффективность взрыва оценивали величиной обжатия свинцового столбика между двумя стальными пластинами, нижнюю из которых устанавливали на твердом основании, а на верхней размещали заряд исследуемого ЭВВ диаметром 100 мм и массой 0,9 кг с промдетонатором массой 100 г. Initiation of emulsion explosives was carried out by a detonator, using ammonium ammunition cartridges ПЖВ 20. Explosion efficiency was estimated by the amount of compression of a lead column between two steel plates, the lower of which was mounted on a solid base, and the charge of the emulsion explosive under study was placed with a diameter of 100 mm and a mass of 0.9 kg with industrial detonator weighing 100 g.

Результаты испытаний опытных образцов приведены в табл. 1 и 2. The test results of the prototypes are given in table. 1 and 2.

Из приведенных в табл.1 и 2 данных следует, что предложенный состав ЭВВ обладает высокой стабильностью и может храниться до 5 мес. Пропитка флотационной золы жидкими нефтепродуктами и подбор пределов содержания компонентов обеспечили увеличение скорости детонации по сравнению с известными аналогичными ЭВВ в 2-2,5 раза и полноты детонации до 80-85% против 65-70% Это способствовало повышению эффективности взрыва на 20-25%
Таким образом, при содержании флотационной золы в пределах 4-6% наблюдаются максимальные значения показателей. При превышении содержания золы верхнего предела происходит снижение значений ряда основных показателей, а при содержании ниже 4% наблюдается большой разброс значений показателей у каждого испытуемого образца, т.е. нарушается стабильность показателей. Добавка хлористого кальция в пределах 12-16% исключает расслоение приготовленного ВВ при низких температурах. Верхний предел содержания выбран с учетом кислородного баланса и пламягасящего действия хлористого кальция, а нижний предел по фактору стабильности состава.From the data in tables 1 and 2, it follows that the proposed composition of emulsion explosives is highly stable and can be stored up to 5 months. The impregnation of flotation ash with liquid petroleum products and the selection of the limits for the content of components ensured an increase in the detonation rate by 2–2.5 times compared with the known similar emulsion explosives and detonation completeness to 80–85% versus 65–70%. This contributed to an increase in the explosion efficiency by 20–25%
Thus, when the content of flotation ash in the range of 4-6%, the maximum values are observed. When the ash content of the upper limit is exceeded, a decrease in the values of a number of key indicators occurs, and when the content is below 4%, there is a large variation in the values of the indicators for each test sample, i.e. stability of indicators is violated. The addition of calcium chloride in the range of 12-16% eliminates the separation of the prepared explosives at low temperatures. The upper limit of the content is selected taking into account the oxygen balance and the flame-retardant effect of calcium chloride, and the lower limit is based on the stability factor of the composition.

Claims

COMPOSITION OF A WATER-EMULSIVE EXPLOSIVE SUBSTANCE, including ammonium nitrate, emulsifier, flotation ash of power plants, calcium chloride, liquid oil products and water, characterized in that the flotation ash is pre-impregnated with oil products, and the components are taken in the following ratio, wt.%:
Calcium Chloride - 12 - 16
Water - 10 - 15
Liquid petroleum products - 4 - 7
Power plant flotation ash - 4 - 6
Emulsifier - 2 - 4
Ammonium Nitrate - Else