RU2218317C2

RU2218317C2 - Low-hygroscopic explosive

Info

Publication number: RU2218317C2
Application number: RU2001127682A
Authority: RU
Inventors: О.В. Чикунов; В.И. Чикунов; П.И. Мамонов
Original assignee: Чикунов Олег Викторович; Чикунов Виктор Иванович; Мамонов Павел Ильич
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: blasting operations, in particular, explosives without a detonating sensitizer, produced near the places of their use, may be used in the mining art for blasting on opencast minings of coal and ore in underground workings of mines and pits that are not dangerous in gas and dust. SUBSTANCE: the low-hygroscopic explosive contains granular ammonium nitrate, surface-active fuel-tail oil and fuel sorbent - powdered kerogen, powdered ferrosilicium or carbon dust with a water content hot exceeding 3.5%. EFFECT: production of a low-hygroscopic explosive with stable explosion characteristics. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к взрывчатым веществам без детонирующего сенсибилизатора, изготовляемым вблизи мест их применения, и может быть использовано в горном деле для производства взрывных работ скважинными зарядами на открытых разработках угля и руды в неопасных по газу и пыли подземных выработках шахт и рудников. The invention relates to the field of blasting, and in particular to explosives without a detonating sensitizer, manufactured near their places of application, and can be used in mining for blasting with bore charges in open pits of coal and ore in non-hazardous underground and underground mines and mines.

Известна простейшая сбалансированная по кислороду бинарная смесь гранулированной аммиачной селитры (АС) с дизельным топливом (Дт), изготовляемая вблизи мест применения ( Дубнов Л.В. и др. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1988, с.243-245). Known for the simplest oxygen balanced binary mixture of granular ammonium nitrate (AS) with diesel fuel (Dt), manufactured near the places of application (Dubnov L.V. and other industrial explosives. - M .: Nedra, 1988, p. 243-245 )

Недостатками этого ВВ (игданита) являются: низкая физическая стабильность, высокая увлажняемость, а при увлажнении снижается его детонационная способность и увеличивается выделение токсичных газов. При взрываний скважинных зарядов игданита часто наблюдаются отказы и неполные детонации. The disadvantages of this explosive (igdanite) are: low physical stability, high wettability, and when moistened, its detonation ability decreases and the emission of toxic gases increases. During blasting of borehole charges of igdanite, failures and incomplete detonations are often observed.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является взрывчатый состав типа игданита, содержащий дизельное топлива (4-5,5 мас.%), порошок цеолита (2-3 мас. %) и гранулированную аммиачную селитру (остальное до 100 мас.%) (а.с. 1811520 A3, 23.04.1993, С 06 В 31/28). The closest analogue of the present invention is an explosive composition like igdanite containing diesel fuel (4-5.5 wt.%), Zeolite powder (2-3 wt.%) And granular ammonium nitrate (the rest is up to 100 wt.%) (A. p. 1811520 A3, 04/23/1993, C 06 V 31/28).

Недостатком данного состава является его большая гигроскопичность. The disadvantage of this composition is its high hygroscopicity.

Дизельное топливо (Дт), несмотря на свою гидрофобность, не препятствует увлажнению аммиачной селитры, так как дизельное топливо легче (плотность при 20^oС 0,730-0,765 г/см³) воды (плотность около 1,0 г/см³) и вода поэтому вытесняет Дт из пор гранул АС.Diesel fuel (Dt), despite its hydrophobicity, does not impede the hydration of ammonium nitrate, since diesel fuel is lighter (density at 20 ^° C 0.730-0.765 g / cm ³ ) of water (density about 1.0 g / cm ³ ) and water therefore, it displaces Dt from the pores of the AC granules.

Предлагаемое изобретение направлено на создание малогигроскопичного взрывчатого вещества без взрывчатого сенсибилизатора со стабильными взрывчатыми характеристиками. The present invention is directed to the creation of a low-hygroscopic explosive without an explosive sensitizer with stable explosive characteristics.

Сущность изобретения заключается в том, что во взрывчатом малогигроскопичном веществе, содержащем гранулированную аммиачную селитру, жидкое поверхностно-активное горючее и горючий сорбент, в качестве жидкого поверхностно-активного горючего использовано талловое масло, а в качестве горючего сорбента использован порошкообразный кероген, ферросилиций или угольный порошок с влажностью не более 3,5%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Талловое масло - 2-4
Порошкообразный кероген, порошкообразный ферросилиций или угольный порошок с влажностью не более 3,5% - 3-5
Гранулированная аммиачная селитра - Остальное до 100%
Предлагаемое взрывчатое вещество обладает низкой гигроскопичностью (увлажняемостью), что стабилизирует его детонационную способность при изготовлении вблизи мест применения.The essence of the invention lies in the fact that in an explosive low-hygroscopic substance containing granular ammonium nitrate, a liquid surface-active fuel and a combustible sorbent, tall oil is used as a liquid surface-active fuel, and powdered kerogen, ferrosilicon or coal powder is used as a combustible sorbent with a moisture content of not more than 3.5%, with the following ratio of components, wt.%:
Tall oil - 2-4
Powdered kerogen, powdered ferrosilicon or coal powder with a moisture content of not more than 3.5% - 3-5
Granular Ammonium Nitrate - The rest is up to 100%
The proposed explosive has a low hygroscopicity (wettability), which stabilizes its detonation ability in the manufacture near the places of use.

Технология приготовления предлагаемого ВВ заключается в следующем. The cooking technology of the proposed explosives is as follows.

Гранулированную аммиачную селитру сначала смешивают с талловым маслом, предварительно подогретым до температуры 25-30^o. Смешивание длится около 3-5 мин, чтобы дать возможность большему количеству таллового масла абсорбироваться гранулами АС. Затем обмасленные гранулы опудривают или порошкообразным керогеном, или порошкообразным ферросилицием, или угольным порошком с влажностью не более 3,5 %. ВВ перемешивают до образования на гранулах АС сплошного покрытия однородного цвета, сухого на ощупь.Granular ammonium nitrate is first mixed with tall oil, preheated to a temperature of 25-30 ^o . Mixing lasts about 3-5 minutes to allow more tall oil to be absorbed by the AC pellets. Then, the oiled granules are dusted with either powdered kerogen, or powdered ferrosilicon, or coal powder with a moisture content of not more than 3.5%. EXPLOSIVES are mixed until a continuous coating of uniform color, dry to the touch, is formed on the AC granules.

Порошок горючего сорбента предназначен для того, чтобы впитывать избыток таллового масла, которое не впиталось в гранулы АС, и не давать ему возможность стекать с гранул в межгранульное пространство, а также для того, чтобы максимально увеличить энергию взрыва. Combustible sorbent powder is designed to absorb excess tall oil, which was not absorbed into the AC granules, and to prevent it from draining from the granules into the intergranular space, as well as to maximize the explosion energy.

По данной технологии были изготовлены опытные образцы предлагаемого ВВ и проведены их испытания на увлажняемость, бризантность в кольцах, критический диаметр и скорость детонации. Скорость детонации определяем методом Дотриша. According to this technology, prototypes of the proposed explosives were made and tested for their moisture content, brisance in rings, critical diameter and detonation speed. The detonation velocity is determined by the Dotrish method.

Увлажняемость образцов ВВ определялась показателем прироста влажности, выраженным в процентах, после выдержки их навесок в открытых бюксах над водой в закрытых эксикаторах (относительная влажность 100%) заданные интервалы времени. После истечения установленного времени бюксы с навесками вынимаются из эксикатора, закрываются крышками и взвешиваются. The moisture content of explosive samples was determined by the percentage increase in humidity after holding their weights in open boxes above water in closed desiccators (relative humidity 100%) for specified time intervals. After the set time has elapsed, weighed boxes are removed from the desiccator, closed with lids and weighed.

Одним из основных показателей детонационной способности является критический диаметр детонации. Для определения критического диаметра детонации были приготовлены заряды цилиндрической формы в бумажных гильзах, которые инициировались промдетонатором. One of the main indicators of detonation ability is the critical diameter of detonation. To determine the critical diameter of detonation, cylindrical charges in paper sleeves that were initiated by a detonator were prepared.

Методом испытания ВВ на бризантность является проба на обжатие свинцовых столбиков, или проба Гесса. Для определения бризантности гранулированных ВВ пробу Гесса видоизменяют, помещая ВВ в стальные кольца, и увеличивают длину заряда и его массу (с 60 до 100 г). The test method of explosives for brisance is a test for crimping lead columns, or a sample of Hess. To determine the brisance of granular explosives, the Hess sample is modified by placing explosives in steel rings and the charge length and mass are increased (from 60 to 100 g).

При малой восприимчивости ВВ к детонации для возбуждения детонации применяют шашки прессованного тротила или заряды мелкоизмельченного тротила массой 5 г. With a low susceptibility of explosives to detonation, to apply detonation, drafts of pressed TNT or charges of finely ground TNT weighing 5 g are used.

При замене дизельного топлива на адекватное количество таллового масла, равное 2%, и содержании 4% порошкообразного керогена увлажняемость этого состава резко снизилось (табл.1), а детонационная способность возросла. В сравнении с прототипом критический диаметр детонации уменьшился со 100 до 80 мм. When diesel fuel was replaced with an adequate amount of tall oil equal to 2% and a content of 4% kerogen powder, the wettability of this composition decreased sharply (Table 1), and the detonation ability increased. In comparison with the prototype, the critical detonation diameter decreased from 100 to 80 mm.

Гранулиты на базе таллового масла и керогена стабильно инициируются промдетонатором, в качестве которого использовались заряды аммонита 6 ЖВ и мелкоизмельченного тротила, масса которых была равна 10% массы испытуемых ВВ (табл.1). Granulites based on tall oil and kerogen are stably initiated by a detonator, which used charges of ammonite 6 LH and finely ground TNT, the mass of which was 10% of the mass of test explosives (Table 1).

При увеличении содержания таллового масла и адекватном уменьшении содержания керогена увлажняемость составов уменьшается. Однако, если содержание керогена в два раза меньше, чем содержание таллового масла, то гранулы АС слипаются, то есть ВВ теряет сыпучесть. При равном содержании обоих компонентов гранулы АС не слипаются, ВВ остается сыпучим. With an increase in the content of tall oil and an adequate decrease in the content of kerogen, the wettability of the compositions decreases. However, if the content of kerogen is two times less than the content of tall oil, then the AS granules stick together, that is, the explosive loses its flowability. With an equal content of both components, the AC granules do not stick together, the explosive remains loose.

Талловое масло является идеальной гидрофобизирующей жидкостью, так как в основном состоит из поверхностно-активных веществ (ПАВ). Tall oil is an ideal water-repellent liquid, as it mainly consists of surface-active substances (surfactants).

Талловое масло (плотность 0,96 - 0,99 г/см³) содержит 30-50% смоляных кислот (C₁₉H₂₉COOH), 30-55% жирных кислот, среди которых присутствуют: пальмитиновая (C₁₅H₃₁COOH), олеиновая (С₁₇Н₃₃СООН), линоленовая (C₁₇H₂₉COOH) и другие, а также нейтральные вещества. У смоляных и жирных кислот карбоксил гидрофилен, а углеводородный радикал гидрофобен. Карбоксил этих кислот повернут в сторону гранул АС и взаимодействует с их поверхностью, образуя водородно-кислородную связь. Гидрофобные радикалы повернуты в противоположную сторону и выстраивают вокруг гранул АС гидрофобизирующий частокол, который с наружной стороны покрывается слоем гидрофобного порошка из керогена или другого материала. Гидрофобизирующий частокол высокомолекулярных кислот и гидрофобной пыли препятствует проникновению паров воды к гранулам АС. Порошкообразное горючее в основном препятствует слипанию гранул АС и выполняет функции энергетической добавки.Tall oil (density 0.96-0.99 g / cm ³ ) contains 30-50% resin acids (C ₁₉ H ₂₉ COOH), 30-55% fatty acids, among which are: palmitic (C ₁₅ H ₃₁ COOH) , oleic (C ₁₇ H ₃₃ COOH), linolenic (C ₁₇ H ₂₉ COOH) and others, as well as neutral substances. In resin and fatty acids, carboxyl is hydrophilic and the hydrocarbon radical is hydrophobic. The carboxyl of these acids is turned towards the AS granules and interacts with their surface, forming a hydrogen-oxygen bond. Hydrophobic radicals are turned in the opposite direction and build a hydrophobic palisade around the AC granules, which on the outside is covered with a layer of hydrophobic powder from kerogen or other material. The hydrophobic palisade of high molecular weight acids and hydrophobic dust prevents the penetration of water vapor to the AC granules. Powdered fuel mainly prevents the adhesion of AC pellets and acts as an energy additive.

Исследовалась значимость каждого компонента в процессе понижения гигроскопичности гранулированной АС. В связи с этим проверялось влияние малогигроскопичного ферросилиция и угля с влажностью менее 3,5% на гигроскопичность гранулированной АС (табл.2). The significance of each component was studied in the process of decreasing the hygroscopicity of granular AS. In this regard, the effect of low-hygroscopic ferrosilicon and coal with a moisture content of less than 3.5% on the hygroscopicity of granular AS was tested (Table 2).

Состав, содержащий 94% гранулированной АС, 3% таллового масла и 3 % порошкообразного ферросилиция или 3% угольного порошка с влажностью менее 3,5%, обладает низкой увлажняемостью и удовлетворительной детонационной способностью (табл.2). Следовательно, талловое масло является доминирующим фактором в процессе понижения гигроскопичности гранулированной АС. A composition containing 94% granular AS, 3% tall oil and 3% powdered ferrosilicon or 3% coal powder with a moisture content of less than 3.5%, has low wettability and satisfactory detonation ability (Table 2). Therefore, tall oil is the dominant factor in the process of decreasing the hygroscopicity of granular AS.

Образец прилагаемого ВВ, состоящий из 94% гранулированной АС, 3% таллового масла и 3% порошкообразного керогена, устойчиво детонирует от промдетонатора со скоростью 3,5 - 4,0 км/с как свежеизготовленный, так и после восьми месяцев хранения в бумажном мешке. Через 10 сут нахождения в сырой скважине заряд предлагаемого ВВ устойчиво детонировал при взрывании промдетонатором. A sample of the enclosed explosive, consisting of 94% granular AS, 3% tall oil and 3% powder kerogen, steadily detonates from a detonator at a speed of 3.5 - 4.0 km / s, both freshly prepared and after eight months of storage in a paper bag. After 10 days in a wet well, the charge of the proposed explosive was steadily detonated when blasted with a detonator.

Следовательно, предлагаемое ВВ является малогигроскопичным и стабильно детонирующим и сохраняющим это свойство длительное время. Его применение повысит безопасность, эффективность и экологическую чистоту взрывных работ на открытых разработках при добыче полезных ископаемых. Therefore, the proposed explosive is low-hygroscopic and stably detonating and retaining this property for a long time. Its use will increase the safety, efficiency and environmental friendliness of blasting in open cast mining for mining.

Claims

Low-hygroscopic explosive containing granular ammonia nitrate, liquid surface-active fuel and combustible sorbent, characterized in that it contains tall oil as a liquid surface-active fuel, kerogen, ferrosilicon or coal with a moisture content of not more than 3, as a combustible sorbent 5% in the following ratio of components, wt.%:

Tall oil 2-4

Powdered kerogen or powdered ferrosilicon, or coal powder with a moisture content of not more than 3.5% 3-5

Granular ammonium nitrate The rest is up to 100%