RU2120928C1

RU2120928C1 - Method of manufacturing explosive

Info

Publication number: RU2120928C1
Application number: RU96112495A
Authority: RU
Inventors: В.И. Белов; В.П. Горковенко; В.А. Матренин; А.Ф. Макаров; В.Я. Панчишин; Ю.П. Петров
Original assignee: Белов Виктор Иванович; Матренин Владимир Анатольевич
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: EXPLOSIVES. SUBSTANCE: invention relates to blasting operations and can be used for preparing emulsion explosives, primarily designed for use in surface mining and based on non-porous granulated ammonium nitrate. Method consists in mixing emulsion with sensitizing substance, namely, aluminosilicate microspheres, emulsion is supplemented by ammonium nitrate mixed with liquid petroleum derivatives, whereas sensitizer in amounts 4 to 10% (based on solid phase) is added to solid phase prior to be combined with emulsion. EFFECT: increased safety. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано при приготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), предназначенных для ведения взрывных работ, преимущественно, на открытых горных работах. В последние годы все большее применение в промышленности находят ЭВВ, которые имеют существенные преимущества перед обычными ВВ. Эмульсионные ВВ состоят в основном из водного раствора неорганического окислителя, который в виде мелких капелек представляет дисперсную фазу, и жидкого горючего, являющегося непрерывной фазой, при соотношении окислителя и горючего в эмульсионной смеси примерно 10:1. В качестве окислителя используют аммиачную селитру, нитраты, перхлораты аммония, щелочных и щелочноземельных металлов и др., а жидким горючим веществом обычно являются органические виды топлива: минеральные масла, дизельное топливо и др. Важнейшим компонентом ЭВВ является эмульгатор, поскольку от его эффективности зависит стабильность эмульсии. Наиболее эффективными эмульгаторами являются эфиры сорбита и жирных кислот, эфиры глицерина, неорганические соли высших алкиламинов и др. Для придания ЭВВ способности детонировать необходима сенсибилизация состава, например, микропузырьками азота, образующимися химическим путем при реакции нитрита натрия с аммиачной селитрой в присутствии тиомочевины в процессе охлаждения эмульсии. Одним из способов сенсибилизации эмульсионных составов является введение полых или пористых микросфер из стекла или порошка перлита. The invention relates to the field of blasting and can be used in the preparation of emulsion explosives (EBM) intended for blasting, mainly in opencast mining. In recent years, emulsion explosives, which have significant advantages over conventional explosives, are increasingly used in industry. Emulsion explosives consist mainly of an aqueous solution of an inorganic oxidizer, which in the form of small droplets represents a dispersed phase, and liquid fuel, which is a continuous phase, with an oxidizer-fuel ratio in the emulsion mixture of about 10: 1. As an oxidizing agent, ammonium nitrate, nitrates, perchlorates of ammonium, alkali and alkaline earth metals, etc. are used, and liquid fuels are usually organic fuels: mineral oils, diesel fuel, etc. An emulsifier is the most important component of emulsion explosives, since stability depends on its effectiveness. emulsions. The most effective emulsifiers are sorbitol fatty acid esters, glycerol esters, inorganic salts of higher alkylamines, etc. To give emulsion explosives the ability to detonate, it is necessary to sensitize the composition, for example, with nitrogen microbubbles that are formed chemically by the reaction of sodium nitrite with ammonium nitrate in the presence of thiourea during cooling emulsions. One way to sensitize emulsion formulations is to introduce hollow or porous microspheres of glass or perlite powder.

Известен способ приготовления взрывчатого вещества, включающий приготовление водного раствора аммиачной селитры, отдельное смешение эмульгатора с частью жидких нефтепродуктов, а другой части нефтепродуктов - с алюмосиликатными микросферами последующее смешение раствора окислителя со смесью эмульгатора с нефтепродуктами и после этого добавление микросфер, пропитанных жидкими нефтепродуктами (RU, патент 2055064, кл. C 06 B 31/28, C 06 B 45/08, 27.02.96). A known method of preparing explosives, including the preparation of an aqueous solution of ammonium nitrate, separate mixing of the emulsifier with a part of liquid petroleum products, and the other part of petroleum products with aluminosilicate microspheres, subsequent mixing of the oxidizer solution with a mixture of emulsifier with petroleum products and then the addition of microspheres soaked in liquid petroleum products (RU, Patent 2055064, class C 06 B 31/28, C 06 B 45/08, 02.27.96).

Основным недостатком известной технологии приготовления ЭВВ является то, что необходимо иметь специальные пункты, на которых готовится состав и готовое ВВ машинами доставляется к месту заряжения скважин, что представляет повышенную опасность при перевозках и перегрузках. Кроме того, для устойчивой детонации ЭВВ как горючая, так и окислительная фазы должны быть жидкими. При кристаллизации раствора чувствительность и взрывчатые свойства эмульсии теряются и основными причинами этого являются низкие температуры, попадание в эмульсию загрязняющих веществ и расслоение при транспортировке. The main disadvantage of the known technology for the preparation of emulsion explosives is that it is necessary to have special points at which the composition is prepared and the finished explosive is delivered by machines to the place of loading wells, which is an increased danger during transportation and overloads. In addition, for stable detonation of emulsion explosives, both the combustible and the oxidizing phases must be liquid. During crystallization of the solution, the sensitivity and explosive properties of the emulsion are lost and the main reasons for this are low temperatures, contaminants entering the emulsion and delamination during transportation.

Для устранения указанных недостатков в ряде стран начали использовать концентрированные взрывчатые смеси из эмульсии и гранулированной аммиачной селитры, смешанных таким образом, чтобы эмульсия заполняла межгранульное пространство. Новые взрывчатые составы, получившие название эмульсаны, по сравнению с обычными ЭВВ, приготавливают непосредственно на месте производства взрывных работ перед загрузкой в скважины, более безопасны и имеют меньшую стоимость. Технология приготовления их включает доставку к месту применения теплой эмульсии, пористой гранулированной аммиачной селитры (АС), дизельного топлива (ДТ) и газирующей добавки. To eliminate these shortcomings, in a number of countries, concentrated explosive mixtures from an emulsion and granular ammonium nitrate were used, mixed so that the emulsion fills the intergranular space. Compared to conventional explosive explosives, new explosive compounds, called emulsanes, are prepared directly at the blasting site before loading into wells, are safer and have lower cost. Their preparation technology includes delivery to the place of application of a warm emulsion, porous granular ammonium nitrate (AC), diesel fuel (DT) and a carbonating additive.

Приготовление взрывчатого состава осуществляют в смесительно-зарядных машинах, где сначала смешивают АС и ДТ, затем АС + ДТ смешивают с эмульсией и газофицирующей добавкой (В.Л. Барон и др. Техника и технологии взрывных работ в США. Москва, Недра, 1989, с. 92-95). Вместо газирующей добавки при приготовлении ВВ могут быть использованы микросферы, которые вводят в количестве до 10% в эмульсию до смешения ее с АС + ДТ. Данная технология успешно применяется в ряде стран на открытых горных работах и позволяет в зависимости от особенностей взрываемого массива варьировать в широких пределах плотностью взрывчатой смеси и ее водостойкостью. The preparation of the explosive composition is carried out in mixing and charging machines, where AC and DT are first mixed, then AC + DT is mixed with an emulsion and a gasification additive (V.L. Baron and others. Blasting equipment and technologies in the USA. Moscow, Nedra, 1989, p. 92-95). Instead of a carbonating additive, microspheres can be used in the preparation of explosives, which are introduced in an amount of up to 10% into the emulsion before mixing it with AC + DT. This technology is successfully used in a number of countries for open cast mining and allows, depending on the characteristics of the blasted massif, to vary widely the density of the explosive mixture and its water resistance.

В России данная технология оказалась неэффективной из-за нестабильности смеси АС + ДТ. Исследования показали, что сразу после перемешивания АС и ДТ начинается миграция ДТ в эмульсионную фазу, что отрицательно влияет на взрывчатые характеристики конечной смеси. Оптимальное содержание ДТ в АС должно быть в пределах 4-6%. Причина отмеченного явления заключается в том, что в США для взрывных работ изготавливают специально пористую гранулированную АС, которая, с одной стороны, содержит газовые полости, выполняющие роль сенсибилизаторов, а с другой стороны - обладает способностью удерживать на пористых гранулах значительно большее количество ДТ, чем обычная селитра. In Russia, this technology proved to be ineffective due to the instability of the AC + DT mixture. Studies have shown that immediately after mixing the AS and DT, the migration of DT into the emulsion phase begins, which negatively affects the explosive characteristics of the final mixture. The optimal content of diesel fuel in the AS should be in the range of 4-6%. The reason for this phenomenon is that in the United States a specially porous granular AS is made for blasting, which, on the one hand, contains gas cavities that act as sensitizers, and on the other hand, has the ability to hold much more DT on porous granules than ordinary nitrate.

Сущность изобретения заключается в том, что при приготовлении эмульсионного взрывчатого вещества, производят смешивание эмульсии с сенсибилизирующим веществом, в качестве которого используют алюмосиликатные микросферы. Новым в способе является то, что в эмульсию дополнительно вводят твердую фазу, которая представляет собой непористую гранулированную аммиачную селитру, смешанную с жидкими нефтепродуктами, а сенсибилизирующее вещество в количестве 4-10% от массы твердой фазы вводят в твердую фазу до смешивания ее с эмульсией. В качестве алюмосиликатных сфер можно использовать флотационную золу тепловых электростанций, основная масса которых представляет из себя алюмосиликатные пористые микросферы диаметром 30-500 мкм с толщиной стенок 0,5-3,0 мкм или белые шарики из вспученного и застывшего расплава. Алюмосиликатные микросферы нерастворимы в воде, не поддаются сегрегации и могут хорошо совмещаться с эмульсией. При перемешивании алюмосиликатных сфер с твердой фазой ЭВВ происходит прилипание их к гранулам АС, покрытым пленкой жидкого нефтепродукта, в результате чего каждая гранула приобретает пористое покрытие из микросфер, пропитанное нефтепродуктом. Изменяя количество вводимых в твердую фазу микросфер можно регулировать количество жидкого нефтепродукта, удерживаемого на поверхности гранул, и тем самым добиваться стабильности взрывчатого состава и его взрывчатых характеристик. Сущность предлагаемого способа приготовления эмульсионного ВВ заключается в том, что со склада хранения ВВ к месту заряжения скважин компоненты доставляются в смесительно-зарядной машине, имеющей две емкости. В одной емкости находится эмульсия водного раствора аммиачной и натриевой (или кальциевой) селитр в нефтепродукте, например эмульсия порзмита B по ТУ 7511903-548-91 не ниже 0^oC. Во вторую емкость загружают готовую твердую фазу, содержащую смесь гранулированной аммиачной селитры, дизельного топлива и алюмосиликатных микросфер. Температура твердой фазы соответствует температуре окружающей среды. ВВ образуется в смесителе, куда компоненты подают с помощью насоса-дозатора и шнека. Из смесителя ВВ направляют непосредственно в скважины. Инициирование осуществляют с помощью промдетонатора.The essence of the invention lies in the fact that in the preparation of an emulsion explosive, the emulsion is mixed with a sensitizing substance, for which aluminosilicate microspheres are used. New in the method is that a solid phase is additionally introduced into the emulsion, which is non-porous granular ammonium nitrate mixed with liquid petroleum products, and a sensitizing substance in the amount of 4-10% by weight of the solid phase is introduced into the solid phase before mixing it with the emulsion. As aluminosilicate spheres, flotation ash of thermal power plants can be used, the bulk of which is aluminosilicate porous microspheres with a diameter of 30-500 microns with a wall thickness of 0.5-3.0 microns or white balls from expanded and solidified melt. Aluminosilicate microspheres are insoluble in water, not amenable to segregation and can be combined well with the emulsion. When aluminosilicate spheres are mixed with the solid phase of emulsion explosives, they adhere to the AC granules coated with a film of liquid oil, as a result of which each granule acquires a porous microsphere coating impregnated with oil. By changing the number of microspheres introduced into the solid phase, it is possible to control the amount of liquid oil retained on the surface of the granules, and thereby achieve stability of the explosive composition and its explosive characteristics. The essence of the proposed method for the preparation of emulsion explosives is that from the storage of explosives to the place of charging wells, the components are delivered in a mixing-charging machine with two containers. In one container there is an emulsion of an aqueous solution of ammonia and sodium (or calcium) nitrate in an oil product, for example, porzmite B emulsion according to TU 7511903-548-91 not lower than 0 ^o C. The finished solid phase containing a mixture of granular ammonium nitrate, diesel is loaded into a second container fuel and aluminosilicate microspheres. The temperature of the solid phase corresponds to the ambient temperature. An explosive is formed in the mixer, where the components are fed by means of a metering pump and a screw. From the mixer BB is sent directly to the wells. Initiation is carried out using a detonator.

По данной технологии были изготовлены образцы ЭВВ, содержащего 50% эмульсии и 50% твердой фазы, приготовленной на непористой и гранулированной аммиачной селитре. Результаты испытаний образов приведены в таблицах. According to this technology, samples of emulsion explosives containing 50% emulsion and 50% solid phase prepared on non-porous and granular ammonium nitrate were prepared. The test results of the images are shown in tables.

Влияние количества микросфер на стабильность определялось для содержания ДТ в твердой фазе 4%, что примерно соответствует нулевому кислородному балансу конечной смеси. Испытания показали, что микросферы следует вводить в твердую фазу в пределах от 4 до 10% от массы твердой фазы. При содержании микросфер менее 4% наблюдается стекание ДТ с гранул, а при содержании их более 10% угол естественного откоса твердой фазы превышает 32^o и возможно зависание ее в бункере.The effect of the number of microspheres on stability was determined for the content of diesel fuel in the solid phase of 4%, which approximately corresponds to the zero oxygen balance of the final mixture. Tests have shown that microspheres should be introduced into the solid phase in the range from 4 to 10% by weight of the solid phase. When the content of microspheres is less than 4%, dripping of diesel fuel from the granules is observed, and when their content is more than 10%, the angle of repose of the solid phase exceeds 32 ^° and it may hang in the hopper.

Результаты испытаний показывают, что ввод алюмосиликатных сфер в состав ЭВВ снижает критический диаметр детонации, что особенно заметно в пределах содержания от 4 до 10%, при этом скорость детонации изменяется в пределах от 3,7 км/с до 5,4 км/с. The test results show that the introduction of aluminosilicate spheres into the emulsion explosives reduces the critical detonation diameter, which is especially noticeable in the range from 4 to 10%, while the detonation speed varies from 3.7 km / s to 5.4 km / s.

Таким образом, результаты испытаний свидетельствуют, что предложенная технология изготовления эмулана на базе непористой гранулированной аммиачной селитры обеспечивает получение ВВ, не уступающего по всем характеристикам зарубежным составом данного ВВ, полученного на основе специальной пористой аммиачной селитры. Введение в твердую фазу ВВ алюмосиликатных микросфер кроме ожидаемого эффекта - сенсибилизация состава создает новый положительный эффект, заключающийся в том, что обеспечивается способность обычной гранулированной селитры стабильно удерживать повышенное количество горючего (жидких нефтепродуктов). Технология не имеет жестких регламентаций по температуре и состав эмулана может приготавливаться при температуре окружающей среды. По сравнению с использованием при изготовлении состава масляной гранулированной селитры и сенсибилизированной микросферами эмульсии предлагаемый способ позволяет облегчить перемешивание смеси за счет наличия пленки нефтепродукта как на поверхности гранул АС, так и на поверхности микросфер. Предварительное распределение микросфер в твердой фазе значительно облегчает ее равномерное распределение в конечном продукте. Thus, the test results indicate that the proposed technology for the manufacture of emulsions based on non-porous granular ammonium nitrate ensures the production of explosives that are not inferior in all characteristics to the foreign composition of this explosive obtained on the basis of special porous ammonium nitrate. The introduction of aluminosilicate microspheres into the solid phase of explosives, in addition to the expected effect - sensitization of the composition creates a new positive effect, namely, the ability of ordinary granular nitrate to stably hold an increased amount of fuel (liquid petroleum products) is ensured. The technology does not have strict temperature regulations and the composition of the emulan can be prepared at ambient temperature. Compared with the use in the manufacture of the composition of the granular oil nitrate and the microspheres sensitized emulsion, the proposed method makes it easier to mix the mixture due to the presence of an oil film both on the surface of the AC granules and on the surface of the microspheres. The preliminary distribution of microspheres in the solid phase greatly facilitates its uniform distribution in the final product.

Claims

A method of preparing an explosive substance, comprising mixing an emulsion based on an aqueous solution of an oxidizing agent in liquid petroleum products with a sensitizing agent, which is used aluminosilicate microspheres, characterized in that the solid phase is additionally introduced into the emulsion, which is a non-porous granular ammonium nitrate, the granules of which are coated with liquid petroleum products, and a synergizing substance is introduced into the solid phase before mixing it with an emulsion in the amount of 4-10% by weight of the solid phase.