RU2120927C1

RU2120927C1 - Method of preparing emulsion ammonium nitrate explosives

Info

Publication number: RU2120927C1
Application number: RU96118872A
Authority: RU
Inventors: Иван Евгеньевич Ерофеев; В.И. Белов; Анатолий Александрович Андрусенко; В.П. Горковенко; Р.Г. Кульбаев; Василий Александрович Хохленко
Original assignee: Иван Евгеньевич Ерофеев; Белов Виктор Иванович
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: blasting more particularly preparation of granular emulsion ammonium nitrate explosives factories and on situ. SUBSTANCE: claimed method comprises mixing granular ammonium nitrate and aqueous butyric emulsion containing carbamide in amount of 5-40 wt %. During manufacture of explosives, solid fuel, e.g. ferrosilicium, iron, carbon, aluminium or polymer powders are added to said explosives. EFFECT: increased physical stability of ammonium nitrate explosives during manufacture, storage and use of ammonium nitrate explosives at low temperatures. 4 cl

Description

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано для приготовления эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, подобных игданиту или гранулиту, на специализированных стационарных заводах (цехах, пунктах) и на местах потребления на горнодобывающих предприятиях. The invention relates to blasting and can be used for the preparation of emulsion ammonium nitrate explosives, like igdanite or granulite, in specialized stationary plants (workshops, points) and in places of consumption in mining enterprises.

В настоящее время эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) получили широкое применение при разрушении горных пород. Они имеют высокие плотности при самотечном и пневматическом заряжании, что обеспечивает повышенную концентрацию энергии взрыва в скважинах и шпуровых зарядах. Currently, emulsion explosives (emulsion explosives) are widely used in the destruction of rocks. They have high densities during gravity and pneumatic loading, which provides an increased concentration of explosion energy in wells and drill holes.

Известен способ приготовления эмульсионных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ, подобных игданиту или гранулиту, включающий перемешивание гранулированной аммиачной селитры, водно-масляной эмульсии и твердого горючего [1]. A known method of preparation of emulsion ammonium nitrate explosives like igdanite or granulite, including mixing granular ammonium nitrate, water-in-oil emulsion and solid fuel [1].

Смешение гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом в виде водно-масляной эмульсии (ВМЭ) повышает стабильность полученного вещества, подобного игданиту или гранулиту, т.к. благодаря присутствию эмульгатора и воды образуются мицеллы, при этом гидрофильные группы окружены гидрофильными, и гидрофобные - гидрофобными. Такое состояние является энергетически наиболее устойчивым. Благодаря наличию функциональных групп повышается удерживающая способность гранул аммиачной селитры, т.к. гидрофильные группы хорошо удерживаются на поверхности гранул аммиачной селитры, а гидрофобные удерживают топливо. Вследствие этого в веществе, подобном игданиту или гранулиту, практически отсутствуют процессы миграции дизельного топлива при сохранении сыпучих свойств взрывчатого вещества. Mixing granular ammonium nitrate with diesel fuel in the form of a water-in-oil emulsion (VME) increases the stability of the resulting substance, like igdanite or granulite, because Due to the presence of an emulsifier and water, micelles are formed, while the hydrophilic groups are surrounded by hydrophilic and hydrophobic - hydrophobic. This condition is energetically the most stable. Due to the presence of functional groups, the retention capacity of granules of ammonium nitrate increases, because hydrophilic groups are well retained on the surface of ammonium nitrate granules, while hydrophobic groups retain fuel. As a result of this, in a substance like igdanite or granulite, there are practically no processes of migration of diesel fuel while maintaining the bulk properties of the explosive.

Недостатком этого способа является невысокая морозоустойчивость водно-масляной эмульсии и изготовленного с ее применением взрывчатого вещества. При температурах ниже 20-25^oC ВМЭ теряет свойства текучести, что исключает возможность подачи ее насосами в транспортно-зарядных машинах и ухудшает условия для качественного смешения с гранулированной аммиачной селитрой на стационарных пунктах и в процессе механизированного заряжания с применением транспортно-зарядных машин.The disadvantage of this method is the low frost resistance of the water-oil emulsion and the explosive manufactured with its use. At temperatures below 20-25 ^o C, VME loses its flow properties, which excludes the possibility of pumping it in transport-charging machines and worsens the conditions for high-quality mixing with granular ammonium nitrate at stationary points and in the process of mechanized loading using transport-charging machines.

При высокой технико-экономической эффективности эмульсионных гранулированных аммиачно-селитренных ВВ недостаточная морозоустойчивость резко ограничивает возможность их применения в зимних условиях, например в Сибири и Северном Казахстане. Given the high technical and economic efficiency of emulsion granular ammonium nitrate explosives, insufficient frost resistance sharply limits the possibility of their use in winter conditions, for example, in Siberia and Northern Kazakhstan.

Цель изобретения - повышение физической стабильности аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в процессе их изготовления, хранения и применения при низкоотрицательных температурах окружающей среды. The purpose of the invention is to increase the physical stability of ammonium nitrate explosives in the process of their manufacture, storage and use at low negative ambient temperatures.

Указанная цель достигается использованием водно-масляной эмульсии, содержащей карбамид в количестве 5-40 мас.% от массы эмульсии. Нижний предел - 5% и верхний - 40% обусловлены тем, что меньшее и большее количество карбамида не влияют на изменение морозостойкости, определяемой текучестью ВМЭ и сыпучестью взрывчатого вещества при различных отрицательных температурах. This goal is achieved using a water-in-oil emulsion containing urea in an amount of 5-40 wt.% By weight of the emulsion. The lower limit - 5% and the upper - 40% are due to the fact that smaller and larger amounts of urea do not affect the change in frost resistance, determined by the flowability of VME and the flowability of explosives at various negative temperatures.

Способ осуществлялся следующим образом. The method was carried out as follows.

Пример 1. В бункер смесителя емкостью 5 л поместили 1200 г дизельного топлива (ДТ) и добавили 90 г эмульгатора - натриевой соли жирных карбоновых кислот (фракции C17 - C21). После полного растворения эмульгатора при перемешивании со скоростью 550-700 об/мин добавляли 930 г воды, нагретой до 80^oC, и 780 г карбамида. Через 2 мин перемешивания была получена водно-масляная эмульсия в количестве 3000 г, содержащая 49% дизельного топлива, 26% карбамида, 31% воды и 3% эмульгатора.Example 1. 1200 g of diesel fuel (DT) was placed in a 5-liter hopper of a mixer and 90 g of an emulsifier, sodium salt of fatty carboxylic acids (fractions C17 - C21) were added. After complete dissolution of the emulsifier with stirring at a speed of 550-700 rpm was added 930 g of water heated to 80 ^o C, and 780 g of urea. After 2 minutes of stirring, an oil-water emulsion was obtained in an amount of 3000 g, containing 49% diesel fuel, 26% urea, 31% water and 3% emulsifier.

Количество гранулированной аммиачной селитры для получения вещества, подобного игданиту или гранулиту, с нулевым кислородным балансом рассчитали по известным методикам [2]. The amount of granular ammonium nitrate to obtain a substance like igdanite or granulite with a zero oxygen balance was calculated by known methods [2].

Для вышеуказанного способа механической смеси компонентов количество гранулированной аммиачной селитры (АС) с молекулярной массой 80 г/моль составило 33280 г. For the above method of a mechanical mixture of components, the amount of granular ammonium nitrate (AS) with a molecular weight of 80 g / mol was 33280 g.

После механического смешивания водно-масляной эмульсии с гранулированной аммиачной селитрой было получено 36280 г вещества, подобного игданиту или гранулиту, со следующим общим составом компонентов: АС - 91,7%; ДТ - 3,3%; карбамид - 2,1%; эмульгатор - 0,25%; вода - 2,65%, в т.ч. ВМЭ - 8,3%. After mechanical mixing of the water-in-oil emulsion with granular ammonium nitrate, 36,280 g of a substance similar to igdanite or granulite were obtained with the following total composition of components: AS — 91.7%; DT - 3.3%; carbamide - 2.1%; emulsifier - 0.25%; water - 2.65%, including VME - 8.3%.

В результате исследований, проведенных в климатической камере КРК 3626/51 ILKA (ГДР), установлено, что регулированием количества карбамида в растворе вода-масло (дизельное топливо) достигается изменение температуры замерзания, полученной в результате механического смешивания водно-масляной эмульсии и приготовленного (на ее основе и гранулированной АС) эмульсионного взрывчатого вещества. As a result of studies conducted in the climatic chamber of KRK 3626/51 ILKA (GDR), it was found that by controlling the amount of urea in a water-oil (diesel fuel) solution, the freezing temperature obtained by mechanical mixing of a water-oil emulsion and a prepared (on its basis and granular AS) emulsion explosive.

В случае необходимости приготовления эмульсионного гранулированного ВВ с повышенными энергетическими характеристиками в его состав вводят твердую горючую добавку, например 5-8% ферросилиций, которую предварительно перемешивают с ВМЭ, достигая пассивации металлосодержащего порошка, а затем полученную суспензию перемешивают совместно с гранулами АС. If it is necessary to prepare an emulsion granular explosive with enhanced energy characteristics, a solid combustible additive, for example 5-8% ferrosilicon, is added to its composition, which is pre-mixed with VME to achieve passivation of the metal-containing powder, and then the resulting suspension is mixed together with AC granules.

Пример 2. При приготовлении эмульсионного ВВ с нулевым кислородным балансом для подземных работ в составе ВМЭ (с общим количеством 3620 г) следующее распределение компонентов: ДТ - 1000 г (27,7%); карбамид - 1400 г (38, 7%); вода - 1100 г (30,3%); эмульгатор - 120 г (3,4%). При приготовлении суспензии добавляли в ВМЭ 3300 г порошка ферросилиция. Расчетное количество гранулированной аммиачной селитры составило 51280 г. Общая масса ВВ - 58200 г, а удельная масса всех компонентов: АС - 88,2%; карбамид - 2,5%; ферросилиций - 5,5%; ДТ - 1,7%; вода - 1,9%; эмульгатор - 0,2%. Example 2. When preparing an emulsion explosive with zero oxygen balance for underground operations as part of the VME (with a total amount of 3620 g), the following distribution of components: DT - 1000 g (27.7%); carbamide - 1400 g (38, 7%); water - 1100 g (30.3%); emulsifier - 120 g (3.4%). In the preparation of the suspension, 3300 g of ferrosilicon powder was added to VME. The estimated amount of granular ammonium nitrate was 51280 g. The total mass of explosives is 58,200 g, and the specific gravity of all components: AS is 88.2%; carbamide - 2.5%; ferrosilicon - 5.5%; DT - 1.7%; water - 1.9%; emulsifier - 0.2%.

Пример 3. При приготовлении эмульсионных ВВ для открытых горных работ количество компонентов ВМЭ и ферросилиция аналогично, как и в примере 2. По нулевому кислородному балансу уравновешивается только система ВМЭ + АС, для чего необходимо 37280 г гранулированной аммиачной селитры. Example 3. When preparing emulsion explosives for open cast mining, the amount of VME and ferrosilicon components is similar to that in Example 2. Only the VME + AC system is balanced by the zero oxygen balance, which requires 37280 g of granular ammonium nitrate.

В этом случае общая масса ВВ с учетом ВМЭ и ферросилиция составила 44200 г, а удельная масса всех компонентов: АС - 84,6%, карбамида - 3,2%, ферросилиция - 7,4%, ДТ - 2,2%, воды - 2,4%, эмульгатора - 0,2%. In this case, the total mass of explosives taking into account VME and ferrosilicon was 44,200 g, and the specific gravity of all components: AS was 84.6%, urea was 3.2%, ferrosilicon was 7.4%, diesel fuel was 2.2%, and water - 2.4%, emulsifier - 0.2%.

При взрывчатом превращении ВВ этого состава будет отрицательный кислородный баланс - 24,1%, что допустимо в условиях открытых горных работ. In the explosive transformation of explosives of this composition there will be a negative oxygen balance of 24.1%, which is permissible under open mining conditions.

При применении в качестве твердого горючего компонента алюминиевого порошка его предварительное смешение с водно-масляной эмульсией, имеющей в составе повышенное содержание воды (до 30-35%), приведет к понижению уровня безопасности при изготовлении ВВ. В этом случае ввод в состав ВВ алюминиевых порошков необходимо осуществлять после полного хорошего предварительного перемешивания ВМЭ с гранулированной АС - на последней стадии, после впитывания ВМЭ в гранулы АС. When aluminum powder is used as a solid combustible component, its preliminary mixing with a water-oil emulsion containing a high water content (up to 30-35%) will lead to a decrease in the level of safety in the manufacture of explosives. In this case, the introduction of aluminum powders into the explosive composition should be carried out after complete good preliminary mixing of the VME with the granular AC - at the last stage, after the VME is absorbed into the granules of the AC.

Неметаллические порошки (угольные, полимерные) при приготовлении эмульсионных гранулированных ВВ могут добавляться в соответствии с технологиями как по первому (предварительное смешение с ВМЭ), так и второму вариантам (одновременное перемешивание с ВМЭ всех других твердых компонентов). Non-metallic powders (coal, polymer) during the preparation of emulsion granular explosives can be added in accordance with the technologies both according to the first (preliminary mixing with VME) and the second option (simultaneous mixing with VME of all other solid components).

Источники информации
1. RU 2033989 C1, 30.04.95.Sources of information
1. RU 2033989 C1, 04.30.95.

2. Ассопов В.А. Взрывные работы.-М.: Углехимиздат, 1958. 2. Assopov V.A. Blasting operations.-M.: Uglekhimizdat, 1958.

Claims

1. The method of obtaining emulsion ammonium nitrate explosives by mixing the components of granular ammonium nitrate and a water-in-oil emulsion, characterized in that the water-in-oil emulsion is prepared by introducing carbamide in an amount of 5-40 wt.%.

2. The method according to p. 4, characterized in that when mixing the components additionally injected solid fuel.

3. The method according to p. 2, characterized in that when ferrosilicon, iron, coal or polymers are introduced as solid combustible powders, they are pre-mixed with a water-oil emulsion and then the resulting suspension is mixed with ammonium nitrate granules or water-water is added in the mixing process oil emulsion with granular ammonium nitrate.

4. The method according to p. 2, characterized in that when aluminum powders are introduced as solid combustible powders, they are introduced into the composition of the explosive after complete preliminary mixing of the water-in-oil emulsion with granular ammonium nitrate.