RU2469013C2

RU2469013C2 - Explosive emulsion composition and methods of producing said composition

Info

Publication number: RU2469013C2
Application number: RU2010102772/05A
Authority: RU
Inventors: Карл ЛАББЕ; Джозеф ОЛИФАНТ
Original assignee: Максамкорп Холдинг С.Л.
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2012-12-10
Also published as: CL2008001909A1; AU2008267135B2; AU2008267135A1; EP2176197A2; PE20090532A1; WO2009000915A3; US20120180915A1; CN101801892B; BRPI0813219B1; ES2389185T3; CN101801892A; RU2010102772A; WO2009000915A2; EP2176197B1; CA2700683A1; CA2700683C; PL2176197T3; BRPI0813219A2

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to an explosive emulsion composition and a method of producing said composition. The detonation-sensitive explosive emulsion composition contains an oxidative phase which contains oversaturated ammonium nitrate solution, a combustible phase which contains an emulsifying agent and a substance which reduces crystallisation temperature, specifically hexamine nitrate. The method of producing the explosive emulsion composition involves preparation of ammonium nitrate solution and keeping it at temperature of 90°C or higher, obtaining an oil phase which contains an emulsifying agent, mixing ammonium nitrate, the oil phase and the substance which reduces crystallisation temperature, and maintaining temperature of 90°C or higher for less than 8 hours after adding the substance which reduces crystallisation temperature.

EFFECT: explosive emulsions prepared according to the group of inventions have high resistance to crystallisation upon impact and/or shearing stress, high rate of detonation and retain properties during prolonged storage.

20 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к чувствительным к детонации композициям взрывчатой эмульсии, содержащим нитрат гексамина и/или один или несколько других аминов или нитратов аминов, и способам их получения.The present invention relates to detonation sensitive explosive emulsion compositions containing hexamine nitrate and / or one or more other amines or amine nitrates, and methods for their preparation.

Уровень техникиState of the art

Эмульсионные взрывчатые вещества обычно получают в виде эмульсии типа вода в масле при температурах процесса между 40 и 100°C. Водная (окислительная) фаза обычно состоит из перенасыщенного раствора нитрата аммония (НА) и нитратов щелочных металлов, таких как нитрат натрия, нитрат кальция и т.д., или других веществ, понижающих температуру кристаллизации, при повышенных температурах. Окислительная фаза будет кристаллизоваться (сгущаться) при охлаждении до температуры ниже температуры перенасыщения и должна оставаться горячей в процессе получения. В зависимости от композиции окислительной фазы и применяемых веществ, понижающих температуру кристаллизации, температура кристаллизации обычной окислительной фазы будет лежать в диапазоне от 30 до 100°C.Emulsion explosives are usually obtained in the form of an emulsion of the type water-in-oil at process temperatures between 40 and 100 ° C. The aqueous (oxidative) phase usually consists of a supersaturated solution of ammonium nitrate (HA) and alkali metal nitrates, such as sodium nitrate, calcium nitrate, etc., or other substances that lower the crystallization temperature at elevated temperatures. The oxidizing phase will crystallize (thicken) when cooled to a temperature below the temperature of supersaturation and should remain hot during production. Depending on the composition of the oxidizing phase and the substances used to lower the crystallization temperature, the crystallization temperature of the ordinary oxidizing phase will range from 30 to 100 ° C.

Масляная (горючая) фаза обычно состоит из минерального или растительного масла, по меньшей мере, одного поверхностно-активного вещества и других модификаторов вязкости, таких как воски, высокомолекулярные масла и т.д. Масляную фазу также поддерживают горячей в процессе получения, для того чтобы предотвратить преждевременную кристаллизацию окислительной фазы. Эмульсию получают в мешалке с большими сдвиговыми усилиями, при помощи которой окислитель разлетается на микрометровые капельки, покрытые масляной фазой. Одним необыкновенным свойством эмульсионных взрывчатых веществ типа вода в масле является то, что как только образуется эмульсия, окислительную фазу можно охлаждать до температуры ниже температуры ее перенасыщения, не вызывая при этом кристаллизацию капель окислителя. Однако чрезмерное переохлаждение будет вызывать быструю кристаллизацию капель окислителя, что приводит к тому, что эмульсия становится инертной в качестве взрывчатого вещества. Применяемые в контексте данного документа ссылки на температуру кристаллизации эмульсии относятся к температуре кристаллизации окислительной фазы, под которой подразумевается температура, при которой началась бы кристаллизация в растворе нитрата аммония и вещества, понижающего температуру кристаллизации.The oily (combustible) phase usually consists of a mineral or vegetable oil, at least one surfactant and other viscosity modifiers, such as waxes, high molecular oils, etc. The oil phase is also kept hot during the production process in order to prevent premature crystallization of the oxidizing phase. The emulsion is obtained in a mixer with great shear forces, with the help of which the oxidizing agent breaks up into micrometer droplets coated with an oil phase. One unusual property of water-in-oil emulsion explosives is that as soon as the emulsion is formed, the oxidizing phase can be cooled to a temperature below its saturation temperature without causing crystallization of the oxidizing droplets. However, excessive hypothermia will cause rapid crystallization of the droplets of the oxidizing agent, resulting in the emulsion becoming inert as an explosive. Used in the context of this document, references to the crystallization temperature of the emulsion refer to the crystallization temperature of the oxidizing phase, which means the temperature at which crystallization in a solution of ammonium nitrate and a substance that lowers the crystallization temperature would begin.

Чувствительность эмульсионных взрывчатых веществ к детонации при ударе зависит от содержания воды в эмульсии. Чувствительные к детонации эмульсии можно получить, применяя только нитрат аммония и воду в окислительной фазе, но исходная температура кристаллизации (температура сгущения) данных растворов так высока, что невозможно получить удовлетворительную стабильность при хранении продукта. Проблема заключается в том, что капли раствора окислителя в эмульсии переохлаждаются при комнатной температуре, и если степень переохлаждения слишком высока, то капли будут кристаллизоваться и эмульсия станет инертной к детонатору. Для понижения температуры сгущения чувствительных к детонации эмульсий широко применяют нитрат натрия и перхлорат натрия, тогда как содержание воды поддерживают на достаточно низком уровне, чтобы сохранить чувствительность к детонации.The sensitivity of emulsion explosives to detonation upon impact depends on the water content of the emulsion. Emulsions sensitive to detonation can be obtained using only ammonium nitrate and water in the oxidizing phase, but the initial crystallization temperature (condensation temperature) of these solutions is so high that it is impossible to obtain satisfactory storage stability of the product. The problem is that the droplets of the oxidizer solution in the emulsion are supercooled at room temperature, and if the degree of supercooling is too high, the droplets will crystallize and the emulsion will become inert to the detonator. To lower the thickening temperature of detonation sensitive emulsions, sodium nitrate and sodium perchlorate are widely used, while the water content is kept low enough to maintain sensitivity to detonation.

Патенты США, которые описывают применение эмульсий в качестве взрывчатых веществ и применение веществ, понижающих температуру сгущения, включают патент США № 3447978 изобретателя Harold F. Bluhm; и патенты США № 4110134; 4138281; 4149916; 4149917 изобретателя Charles G. Wade. Кроме того, патент США № 5244475 изобретателей C. Mick Lownds и Steven C. Grow раскрывает применение кросс-сшивающих агентов в эмульсионных взрывчатых веществах.US patents that describe the use of emulsions as explosives and the use of substances that lower the thickening temperature include US patent No. 3447978 of the inventor Harold F. Bluhm; and US patent No. 4110134; 4,138,281; 4,149,916; 4,199,917 to inventor Charles G. Wade. In addition, US Patent No. 5,244,475 to inventors C. Mick Lownds and Steven C. Grow discloses the use of cross-linking agents in emulsion explosives.

Несмотря на то что добавление нитрата натрия к раствору окислителя понижает температуру кристаллизации эмульсии, также экспериментально обнаружено, что нитрат натрия фактически уменьшает чувствительность эмульсии. Во взрывчатых веществах применяется тот факт, что микросферы или пузырьки газа действуют в качестве "активных участков" в процессе реакции детонации, что, как известно, повышает чувствительности эмульсионных взрывчатых веществ. Таким образом, в эмульсии, применяющие нитрат натрия в качестве вещества, понижающего температуру кристаллизации, нужно добавлять еще микросферы или пузырьки газа в качестве сенсибилизирующего агента, чтобы сохранить чувствительность к детонации.Although the addition of sodium nitrate to the oxidizing solution lowers the crystallization temperature of the emulsion, it has also been experimentally found that sodium nitrate actually reduces the sensitivity of the emulsion. In explosives, the fact that microspheres or gas bubbles act as “active sites” in the detonation reaction, which is known to increase the sensitivity of emulsion explosives, is used. Thus, in emulsions that use sodium nitrate as a substance that lowers the crystallization temperature, it is necessary to add more microspheres or gas bubbles as a sensitizing agent in order to maintain sensitivity to detonation.

Эмульсии, в которых для понижения температуры кристаллизации применяют нитрат натрия, можно получить только при плотностях менее 1,22 г/см³. Эмульсии, в которых для понижения температуры сгущения применяют перхлорат натрия, можно получить при плотностях менее 1,32 г/см³. Это обеспечивает более высокую скорость детонации, более высокую удельную энергоемкость в целом и вообще улучшенные эксплуатационные характеристики. Следовательно, для чувствительных к детонации эмульсий высшего качества в качестве вещества, понижающего температуру сгущения, выбирают перхлорат натрия.Emulsions in which sodium nitrate is used to lower the crystallization temperature can only be obtained at densities less than 1.22 g / cm ³ . Emulsions in which sodium perchlorate is used to lower the thickening temperature can be obtained at densities less than 1.32 g / cm ³ . This provides a higher detonation speed, higher specific energy consumption in general and generally improved performance. Therefore, for detonation-sensitive emulsions of the highest quality, sodium perchlorate is chosen as the substance that lowers the condensation temperature.

В Соединенных Штатах Америки применение перхлората натрия во взрывчатых веществах запрещено в нескольких штатах из-за опасений загрязнения подземных вод. Кроме того, перхлорат натрия становится все дороже, и некоторые страны начинают вводить ограничения на импорт и перевозку перхлората натрия. Следовательно, необходимо найти менее дорогую и более подходящую альтернативу, при этом сохраняя преимущества перхлората натрия (высокую скорость детонации, высокую удельную энергоемкость и т.д.).In the United States, the use of sodium perchlorate in explosives is banned in several states due to concerns about groundwater pollution. In addition, sodium perchlorate is becoming more expensive, and some countries are beginning to impose restrictions on the import and transport of sodium perchlorate. Therefore, it is necessary to find a less expensive and more suitable alternative, while maintaining the benefits of sodium perchlorate (high detonation speed, high specific energy consumption, etc.).

Возможными альтернативными веществами, понижающими температуру сгущения, являются нитрат натрия, нитрат кальция, монометиламина нитрат (ММАН) и раствор нитрата гексамина (РНГ). Как указано выше, затруднение с нитратом натрия заключается в том, что он уменьшает чувствительность эмульсии таким образом, что необходимо применять больше микросфер. Применение дополнительных микросфер повышает затраты и ухудшает общие показатели в целом.Possible alternative substances that lower the thickening temperature are sodium nitrate, calcium nitrate, monomethylamine nitrate (MMAN) and hexamine nitrate solution (RNG). As indicated above, the difficulty with sodium nitrate is that it reduces the sensitivity of the emulsion so that it is necessary to use more microspheres. The use of additional microspheres increases costs and worsens overall performance.

Монометиламина нитрат представляет собой очень хорошее вещество, понижающее температуру сгущения, и его широко применяют в чувствительных к детонации водно-гелевых взрывчатых веществах, но не в эмульсиях. Единственным затруднением в случае монометиламина нитрата является то, что его ввоз в Соединенные Штаты Америки является незаконным. Трудность заключается в том, что когда кристаллы монометиламина нитрата высыхают, они становятся чувствительными к детонации. Следовательно, монометиламин нитрат нужно получать на месте, если его необходимо применять во взрывчатом веществе. Также необходимо тщательно следить за тем, чтобы небольшие количества не высохли и не образовали чувствительные кристаллы. Это требует тщательной проверки систем трубопроводов на наличие протечек и точной конструкции, чтобы монометиламина нитрат не осаждался и не кристаллизовался в каком-либо месте системы. Кроме факторов риска, связанных с перевозкой, хранением и применением монометиламина нитрата, также крайне дорогой является постройка завода, на котором можно безопасно получать монометиламина нитрат. Одной причиной такой дороговизны является то, что безводный монометиламин, один из расходных компонентов в любом процессе получения монометиламина нитрата, является горючим газом и его нужно хранить под давлением, чтобы удерживать его в жидком состоянии.Monomethylamine nitrate is a very good substance that lowers the condensation temperature, and it is widely used in water-gel explosives sensitive to detonation, but not in emulsions. The only problem with monomethylamine nitrate is that it is illegal to import into the United States of America. The difficulty is that when the crystals of monomethylamine nitrate dry out, they become sensitive to detonation. Therefore, monomethylamine nitrate must be obtained locally if it is to be used in an explosive. Care must also be taken to ensure that small amounts do not dry out and form sensitive crystals. This requires a thorough inspection of piping systems for leaks and an accurate design so that monomethylamine nitrate does not precipitate and does not crystallize anywhere in the system. In addition to the risk factors associated with the transportation, storage and use of monomethylamine nitrate, it is also extremely expensive to build a plant where it is safe to obtain monomethylamine nitrate. One reason for this high cost is that anhydrous monomethylamine, one of the consumables in any process for producing monomethylamine nitrate, is a combustible gas and must be stored under pressure to keep it in a liquid state.

Нитрат гексамина также является веществом, понижающим температуру сгущения, и его можно применять при получении взрывчатых веществ с хорошей чувствительностью и высокими значениями скорости детонации (СД) вплоть до плотностей, по меньшей мере, 1,35 г/см³. Однако нитрат гексамина имеет один главный недостаток в качестве вещества, понижающего температуру сгущения, который до сих пор препятствует его применению в эмульсионных взрывчатых веществах. При высоких температурах нитрат гексамина быстро разлагается на формальдегид и аммиак, ухудшая эффективность добавления нитрата гексамина в качестве вещества, понижающего температуру кристаллизации.Hexamine nitrate is also a substance that lowers the condensation temperature, and it can be used in the preparation of explosives with good sensitivity and high values of detonation velocity (DM) up to densities of at least 1.35 g / cm ³ . However, hexamine nitrate has one major drawback as a substance that lowers the condensation temperature, which still hinders its use in emulsion explosives. At high temperatures, hexamine nitrate quickly decomposes into formaldehyde and ammonia, impairing the efficiency of adding hexamine nitrate as a substance that lowers the crystallization temperature.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к чувствительной к детонации композиции взрывчатой эмульсии, содержащей окислительную фазу и горючую фазу. Окислительная фаза содержит перенасыщенный раствор нитрата аммония в воде. Горючая фаза содержит, по меньшей мере, одно масло и необходимый эмульгирующий агент для обеспечения дисперсии окислительной фазы в горючей фазе. Кроме нитрата аммония и водного раствора в окислительной фазе и масла и эмульгирующих агентов в горючей фазе, композиция взрывчатой эмульсии может содержать один или несколько воск(ов), сшивающих агентов, гранулированный нитрат аммония, алюминий, микросферы, пузырьки газа или другие общепринятые компоненты. Кроме того, композиция взрывчатой эмульсии настоящего изобретения содержит, по меньшей мере, одно вещество, понижающее температуру кристаллизации. Данное вещество, понижающее температуру кристаллизации, состоит по существу из по меньшей мере одного амина и нитрата амина.The present invention relates to a detonation sensitive explosive emulsion composition comprising an oxidizing phase and a combustible phase. The oxidizing phase contains a supersaturated solution of ammonium nitrate in water. The combustible phase contains at least one oil and the necessary emulsifying agent to ensure dispersion of the oxidative phase in the combustible phase. In addition to ammonium nitrate and an aqueous solution in the oxidizing phase and oil and emulsifying agents in the combustible phase, the composition of the explosive emulsion may contain one or more wax (s), crosslinking agents, granular ammonium nitrate, aluminum, microspheres, gas bubbles or other common components. In addition, the explosive emulsion composition of the present invention contains at least one substance that lowers the crystallization temperature. This substance, lowering the crystallization temperature, consists essentially of at least one amine and amine nitrate.

Настоящее изобретение, кроме того, направлено на способ получения чувствительной к детонации композиции взрывчатой эмульсии в реакторе. Данный реактор может включать один или несколько смесителей, блендеров, холодильников, нагревателей, резервуаров или другое технологическое оборудование, которое необходимо для осуществления способа, описанного в данном описании. Композицию взрывчатой эмульсии можно получить путем введения в реактор раствора нитрата аммония в воде, масляной фазы и вещества, понижающего температуру кристаллизации. Раствор нитрата аммония можно поддерживать при температуре приблизительно 90°C или выше, так чтобы избежать насыщения или перенасыщения раствора и чтобы предотвратить кристаллизацию раствора нитрата аммония до попадания в реактор. Раствор нитрата аммония, масляную фазу и вещество, понижающее температуру кристаллизации, перемешивают в реакторе с образованием эмульсии типа вода в масле. Реактор поддерживают при температуре приблизительно 90°C или более в течение менее чем приблизительно 24 часов после того, как в реактор добавляют вещество, понижающее температуру кристаллизации. Более предпочтительно реактор поддерживают при температуре приблизительно 90°C или более в течение менее чем приблизительно 12 часов и еще более предпочтительно в течение менее чем приблизительно 1 часа.The present invention, furthermore, is directed to a method for producing a detonation sensitive explosive emulsion composition in a reactor. This reactor may include one or more mixers, blenders, refrigerators, heaters, tanks or other processing equipment that is necessary to implement the method described in this description. An explosive emulsion composition can be obtained by introducing into the reactor a solution of ammonium nitrate in water, an oil phase and a substance that lowers the crystallization temperature. The ammonium nitrate solution can be maintained at a temperature of about 90 ° C or higher so as to avoid saturation or oversaturation of the solution and to prevent crystallization of the ammonium nitrate solution before entering the reactor. A solution of ammonium nitrate, the oil phase and a substance that lowers the temperature of crystallization, are mixed in a reactor with the formation of an emulsion of the type water-in-oil. The reactor is maintained at a temperature of about 90 ° C. or more for less than about 24 hours after a substance that lowers the crystallization temperature is added to the reactor. More preferably, the reactor is maintained at a temperature of about 90 ° C. or more for less than about 12 hours, and even more preferably for less than about 1 hour.

Вышеописанный способ можно осуществить во множестве вариантов осуществления, в том числе в вариантах периодического процесса и непрерывного процесса. Например, реактор может содержать реактор периодического действия. Раствор нитрата аммония, масляную фазу и вещество, понижающее температуру кристаллизации, можно вводить в реактор периодического действия в любом порядке и перемешивать с образованием композиции взрывчатой эмульсии. Аналогично реактор может содержать реактор непрерывного действия, в том числе, по меньшей мере, смеситель для приготовления эмульсии, предназначенный для смешивания раствора нитрата аммония и масляной фазы. В некоторых вариантах осуществления предпочтительным может оказаться отдельное хранение раствора нитрата аммония, масляной фазы и вещества, понижающего температуру кристаллизации, до момента, когда они смешиваются в смесителе для приготовления эмульсии, и/или до введения в смеситель для приготовления эмульсии с образованием сырьевого потока, направленного в смеситель для приготовления эмульсии.The above method can be implemented in many embodiments, including in variants of a batch process and a continuous process. For example, the reactor may comprise a batch reactor. A solution of ammonium nitrate, the oil phase and a substance that lowers the crystallization temperature, can be introduced into the batch reactor in any order and mixed to form an explosive emulsion composition. Similarly, the reactor may comprise a continuous reactor, including at least an emulsion mixer for mixing an ammonium nitrate solution and an oil phase. In some embodiments, it may be preferable to separately store the ammonium nitrate solution, the oil phase and the crystallization temperature lowering agent until they are mixed in the mixer to prepare the emulsion and / or until they are introduced into the mixer to prepare the emulsion to form a feed stream directed into the mixer for preparing the emulsion.

Эти и другие характеристики и преимущества настоящего описания станут еще более очевидными из приведенного ниже описания, или их можно изучить применением на практике способов, изложенных в дальнейшем в этом документе.These and other characteristics and advantages of the present description will become even more apparent from the description below, or they can be studied by applying in practice the methods described later in this document.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Чтобы было совершенно понятно, каким образом получаются вышеизложенные и другие характеристики и преимущества настоящего изобретения, будет представлено более подробное описание кратко описанных выше настоящих композиций и способов в виде ссылки на конкретные варианты их осуществления, которые проиллюстрированы прилагаемыми чертежами. Понимая, что данные чертежи изображают лишь типичные варианты осуществления данных способов и, следовательно, что не нужно считать, что они ограничивают применение данных способов, настоящие способы и композиции будут описаны и интерпретированы с дополнительной точностью и подробностью посредством применения сопутствующих фигур, на которых:To make it completely clear how the above and other characteristics and advantages of the present invention are obtained, a more detailed description of the present compositions and methods described briefly above will be provided in the form of a link to specific embodiments thereof, which are illustrated by the accompanying drawings. Understanding that these drawings depict only typical embodiments of these methods and, therefore, it is not necessary to assume that they limit the use of these methods, the present methods and compositions will be described and interpreted with additional accuracy and detail by using the accompanying figures, in which:

Фиг. 1 представляет собой технологическую схему процесса, иллюстрирующую способ получения композиций взрывчатой эмульсии настоящего изобретения;FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a method for producing explosive emulsion compositions of the present invention;

Фиг. 2 представляет собой схематическую последовательность технологических операций, иллюстрирующую примерный периодический процесс получения композиций взрывчатой эмульсии; иFIG. 2 is a schematic flowchart illustrating an exemplary batch process for preparing explosive emulsion compositions; and

Фиг. 3 представляет собой схематическую последовательность технологических операций, иллюстрирующую примерный непрерывный процесс получения композиций взрывчатой эмульсии.FIG. 3 is a schematic flowchart illustrating an exemplary continuous process for preparing explosive emulsion compositions.

Подробное описаниеDetailed description

Предпочтительные в настоящий момент варианты осуществления лучше всего можно понять, посредством ссылки на чертежи. Будет совершено понятно, что элементы, которые в общем описаны и проиллюстрированы на Фигурах в контексте данного документа, можно было бы расположить и скомпоновать, применяя огромное множество различных вариантов. Таким образом, подразумевается, что приведенное ниже более подробное описание способов получения композиций взрывчатой эмульсии, представленных на Фиг. с 1 по 3, не ограничивает объем настоящего изобретения, а просто представляет собой предпочтительные в настоящий момент варианты осуществления.The currently preferred embodiments can best be understood by reference to the drawings. It will be made clear that the elements that are generally described and illustrated in the Figures in the context of this document could be arranged and arranged using a huge variety of different options. Thus, it is understood that the following more detailed description of the methods for producing the explosive emulsion compositions shown in FIG. 1 to 3 does not limit the scope of the present invention, but merely represents the currently preferred embodiments.

Фиг. 1 иллюстрирует схему технологического процесса способа получения чувствительной к детонации композиции взрывчатой эмульсии. В самом элементарном описании способы получения взрывчатых эмульсий в рамках объема настоящего изобретения включают источник окислителя 12, источник горючего вещества 14 и источник вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16, определенные количества которых подаются в реактор 18, в котором они смешиваются с образованием эмульсии 64. Кроме того, для изменения одной или более характеристик эмульсионного взрывчатого вещества один или более источников вспомогательных компонентов 20 могут обеспечить дополнительные компоненты в реакторе 18. Эмульсия 64, полученная в реакторе 18, выходит из реактора и упаковывается, хранится или обрабатывается каким-либо другим способом в конечном процессоре 22 для применения в качестве композиции чувствительного к детонации эмульсионного взрывчатого вещества. В некоторых вариантах осуществления такой процесс от введения в реактор вещества, понижающего температуру кристаллизации, до упаковки композиции эмульсионного взрывчатого вещества может занимать менее приблизительно 24 часов, менее приблизительно 12 часов или более предпочтительно менее приблизительно 1 часа. В других вариантах осуществления в ходе данного процесса можно получить устойчивую композицию эмульсионного взрывчатого вещества в течение менее приблизительно 24 часов, менее приблизительно 12 часов или менее приблизительно 1 часа, при этом стадию упаковки можно осуществлять позже.FIG. 1 illustrates a process flow diagram of a method for producing a detonation sensitive explosive emulsion composition. In the most elementary description, methods for producing explosive emulsions within the scope of the present invention include an oxidizing agent source 12, a combustible substance source 14, and a crystallization temperature lowering agent, 16, certain quantities of which are supplied to the reactor 18, in which they are mixed to form an emulsion 64. In addition in addition, to change one or more characteristics of the emulsion explosive, one or more sources of auxiliary components 20 may provide additional components to the reaction 18. Emulsion D 64 obtained in the reactor 18 exits the reactor and is packaged, stored or processed in any other way in the end processor 22 for use as a composition sensitive to detonation of the emulsion explosive. In some embodiments, such a process from introducing a crystallization temperature lowering agent into a reactor to emulsion explosive composition packaging may take less than about 24 hours, less than about 12 hours, or more preferably less than about 1 hour. In other embodiments, during the process, a stable emulsion explosive composition can be obtained in less than about 24 hours, less than about 12 hours, or less than about 1 hour, with the packaging step being possible later.

Источник окислителя 12 может быть предназначен для хранения или содержания окислительной фазы 24, которую необходимо подавать в реактор 18 в сырьевом потоке окислителя 26. Вариант комплектации источника окислителя 12 может варьироваться в зависимости от композиции окислительной фазы 24 и способа, которым окислительная фаза подается в реактор 18. Например, источник окислителя 12 может быть оснащен смесителем 44. Кроме того или в качестве альтернативы, окислительная фаза 24 может кристаллизоваться при температурах окружающей среды, и источник окислителя 12 может содержать нагреватель и/или другие элементы температурного контроля для поддержания окислительной фазы 24 при температуре выше температуры ее кристаллизации. Аналогично, другие источники, такие как источник горючего вещества 14, источник вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16 и источники вспомогательных компонентов 20, могут включать нагреватели, смесители 44 и/или другие элементы, подходящие для поддержания хранящегося компонента в подходящей форме и состоянии.The source of oxidizing agent 12 may be designed to store or contain the oxidizing phase 24, which must be supplied to the reactor 18 in the feed stream of oxidizing agent 26. The configuration of the source of oxidizing agent 12 may vary depending on the composition of the oxidizing phase 24 and the manner in which the oxidizing phase is fed to reactor 18 For example, the oxidizing agent source 12 may be equipped with a mixer 44. In addition or alternatively, the oxidizing phase 24 may crystallize at ambient temperatures, and the divisor 12 may comprise a heater and / or other temperature control elements to maintain the oxidizer phase 24 at a temperature above its crystallization temperature. Similarly, other sources, such as a source of combustible substance 14, a source of a substance that lowers the crystallization temperature, 16, and sources of auxiliary components 20, may include heaters, mixers 44, and / or other elements suitable for maintaining the stored component in a suitable shape and condition.

Одна примерная окислительная фаза 24 включает раствор нитрата аммония, содержащий приблизительно 87,5% нитрата аммония и приблизительно 12,5% воды. В качестве окислительной фазы можно применять и другие концентрации раствора нитрата аммония. Аналогично, окислительная фаза 24 может содержать другие компоненты, на которые предпочтительно не оказывают отрицательного воздействия условия в источнике окислителя 12 и которые предпочтительно не воздействуют отрицательно на способность окислительной фазы подаваться в реактор в качестве потока жидкости. Было установлено, что примерная 87,5/12,5 окислительная фаза имеет температуру кристаллизации приблизительно 85°C. Таким образом, источник окислителя 12, предназначенный для хранения окислительной фазы 24, содержащей примерный раствор нитрата аммония, может содержать нагреватель в сборе, предназначенный для того, чтобы регулировать температуру окислительной фазы 24 до температуры выше 85°C и предпочтительно приблизительно 95°C. Растворы нитрата аммония и нитрата аммония хорошо известны, и их применение во взрывчатых веществах аналогично убедительно подтверждено документальными доказательствами. Предполагается, что окислительная фаза 24 может включать подходящую концентрацию раствора нитрата аммония или раствора, состоящего из нитрата аммония, смешанного с другими нитратными солями, такими как нитрат калия, нитрат натрия, нитрат кальция и т.д., и может быть сформирована любым подходящим образом.One exemplary oxidative phase 24 includes an ammonium nitrate solution containing approximately 87.5% ammonium nitrate and approximately 12.5% water. Other concentrations of a solution of ammonium nitrate can also be used as the oxidizing phase. Similarly, the oxidizing phase 24 may contain other components that are preferably not adversely affected by the conditions in the oxidant source 12 and which preferably do not adversely affect the ability of the oxidizing phase to be supplied to the reactor as a liquid stream. It was found that the approximate 87.5 / 12.5 oxidative phase has a crystallization temperature of approximately 85 ° C. Thus, an oxidizing agent source 12 for storing an oxidizing phase 24 containing an exemplary ammonium nitrate solution may comprise an assembly heater for adjusting the temperature of the oxidizing phase 24 to a temperature above 85 ° C and preferably about 95 ° C. Solutions of ammonium nitrate and ammonium nitrate are well known, and their use in explosives is likewise convincingly supported by documentary evidence. It is contemplated that the oxidative phase 24 may include a suitable concentration of an ammonium nitrate solution or a solution consisting of ammonium nitrate mixed with other nitrate salts such as potassium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate, etc., and can be formed in any suitable manner. .

Источник горючего вещества 14, как и источник окислителя 12, может быть предназначен для хранения и/или подачи горючей фазы 28, которую нужно подавать в реактор 18 в сырьевом потоке горючего вещества 30. Главным образом предполагают, что горючая фаза 28 для взрывчатой эмульсии типа вода в масле обычно включает, по меньшей мере, одно минеральное или растительное масло 32. Горючая фаза 28 также может содержать один или несколько эмульгирующих агентов 34 и/или модификаторов вязкости 36. Отношение масла 32 к эмульгирующим агентам 34 и/или модификаторам вязкости 36 может варьироваться в зависимости от остальных компонентов в эмульсионном взрывчатом веществе и/или предполагаемого применения эмульсионных взрывчатых веществ, которые получают. Примерные соотношения будут представлены ниже, хотя в соответствии с заключением, сделанным на основании настоящего описания, можно реализовывать и другие соотношения.The source of combustible substance 14, as well as the source of oxidizing agent 12, can be designed to store and / or supply the combustible phase 28, which must be supplied to the reactor 18 in the feed stream of the combustible substance 30. It is mainly assumed that the combustible phase 28 for an explosive emulsion of the type water usually includes at least one mineral or vegetable oil 32 in oil. Combustible phase 28 may also contain one or more emulsifying agents 34 and / or viscosity modifiers 36. The ratio of oil 32 to emulsifying agents 34 and / or elm modifiers of 36 may vary depending on other components in the emulsion explosive and / or the intended application of emulsion explosives that are obtained. Exemplary ratios will be presented below, although in accordance with the conclusion made on the basis of the present description, other ratios can be implemented.

В продолжение обсуждения технологической схемы способа Фиг. 1, источник вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16 представляет собой различные технологические модули, которые можно применять для подачи веществ, понижающих температуру кристаллизации, 38 в реактор 18. Применяемое вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 может также называться веществом, понижающим температуру сгущения, 38. В то время как ряд веществ, понижающих температуру сгущения, применяют в известных эмульсионных взрывчатых веществах, настоящие вещества, понижающие температуру сгущения, состоят по существу по меньшей мере из одного раствора амина и раствора нитрата амина. Одним примерным веществом, понижающим температуру сгущения, является раствор нитрата гексамина. Другие подходящие растворы амина могут содержать мочевину и моно-, ди- и триэтаноламин. Другие подходящие растворы нитрата амина могут включать нитрат мочевины и нитраты этаноламина (например, нитраты моно-, ди- и триэтаноламина). Вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно подавать в реактор 18 в сырьевом потоке вещества, понижающего температуру кристаллизации, 40.To continue the discussion of the process flow diagram of FIG. 1, the source of the substance that lowers the temperature of crystallization, 16 represents various technological modules that can be used to supply substances that lower the temperature of crystallization, 38 to the reactor 18. The material used to lower the temperature of crystallization, 38 may also be called a substance that reduces the condensation temperature, 38 While a number of thickening temperature reducing agents are used in known emulsion explosives, the present thickening temperature reducing substances consist essentially of at least one amine solution and an amine nitrate solution. One exemplary thickening agent is a hexamine nitrate solution. Other suitable amine solutions may contain urea and mono-, di- and triethanolamine. Other suitable solutions of amine nitrate may include urea nitrate and ethanolamine nitrates (e.g. mono-, di- and triethanolamine nitrates). A substance that lowers the temperature of crystallization, 38 can be fed into the reactor 18 in a feed stream of a substance that lowers the temperature of crystallization, 40.

Как проиллюстрировано на Фиг. 1, каждый из сырьевого потока окислителя 26, сырьевого потока горючего вещества 30 и сырьевого потока вещества, понижающего температуру кристаллизации, 40 включает насос 42 на линии потока. Насосы 42 представляют собой наглядные примеры многообразия оборудования, которое может быть включено в сырьевые потоки и/или в источники компонентов 12, 14, 16, 20 для упрощения способов, описанных в контексте данного документа.As illustrated in FIG. 1, each of the oxidizing agent feed stream 26, the combustible material feed stream 30, and the crystallization temperature lowering feed stream 40, includes a line 42 pump. Pumps 42 are illustrative examples of the variety of equipment that can be included in feed streams and / or sources of components 12, 14, 16, 20 to simplify the methods described in the context of this document.

Чувствительные к детонации эмульсионные взрывчатые вещества известны уже много лет. Описанные выше основные ингредиенты нитрата аммония и источник горючего вещества дополнялись за эти годы множеством других компонентов, которые обеспечивают множество преимуществ данным эмульсиям. Источник вспомогательного компонента 20 на Фиг. 1 представляет собой большую установку, которую можно применять для введения одного или несколько вспомогательных компонентов 50 в реактор 18 в сырьевом(ых) потоке(ах) вспомогательного компонента 48. Примерные вспомогательные компоненты 46 могут включать нитрат аммония в гранулированной форме (гранула) 52, алюминий 54 и микросферы 56.Detonation sensitive emulsion explosives have been known for many years. The main ingredients of ammonium nitrate and the source of combustible material described above have been supplemented over the years by many other components that provide many benefits to these emulsions. The source of auxiliary component 20 in FIG. 1 is a large installation that can be used to introduce one or more auxiliary components 50 into the reactor 18 in the feed stream (s) of auxiliary component 48. Exemplary auxiliary components 46 may include ammonium nitrate in granular form (granule) 52, aluminum 54 and microspheres 56.

Как указано в описании ниже Фиг. 2 и 3, реактор 18 может быть укомплектован множеством подходящих операций, включая многообразие технологического оборудования 58. Схематическое изображение Фиг. 1 иллюстрирует, что данный реактор 18 содержит любой подходящий вариант комплектации, который объединяет окислительную фазу 22, горючую фазу 28 и вещество, подавляющее кристаллизацию, 38 для получения чувствительного к детонации эмульсионного взрывчатого вещества, описанного в описании настоящего изобретения. Аналогично, конечный процессор 22 представляет собой и является наглядным примером разнообразия технологического оборудования, которое можно применять для упаковки, хранения, перевозки и т.д. конечной эмульсионной композиции.As indicated in the description below, FIG. 2 and 3, the reactor 18 can be equipped with a variety of suitable operations, including a variety of processing equipment 58. Schematic diagram FIG. 1 illustrates that this reactor 18 contains any suitable configuration that combines the oxidative phase 22, the combustible phase 28, and the crystallization suppressant 38 to produce the detonation sensitive emulsion explosive described in the description of the present invention. Similarly, the final processor 22 is and is a clear example of the variety of technological equipment that can be used for packaging, storage, transportation, etc. final emulsion composition.

Как представлено выше, вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 может состоять по существу из по меньшей мере, одного раствора амина и/или раствора нитрата амина. Одним примерным раствором нитрата амина является раствор нитрата гексамина, который можно получить смешением гексамина и азотной кислоты в воде. Раствор нитрата гексамина можно получить в любой концентрации, и в рамках объема настоящего изобретения можно применять многообразие подходящих концентраций. Примерный раствор нитрата гексамина содержит 61,4% нитрата гексамина в воде.As described above, the crystallization temperature lowering agent 38 may consist essentially of at least one amine solution and / or amine nitrate solution. One exemplary amine nitrate solution is a hexamine nitrate solution, which can be prepared by mixing hexamine and nitric acid in water. A solution of hexamine nitrate can be obtained in any concentration, and within the scope of the present invention, a variety of suitable concentrations can be used. An exemplary solution of hexamine nitrate contains 61.4% of hexamine nitrate in water.

Раствор нитрата гексамина, содержащий 61,4% нитрата гексамина, можно получить посредством добавления воды в реактор, который может быть источником вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16 или другим реактором, который снабжает водой источник вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16. Затем к воде добавляют гексамин при перемешивании и охлаждении реакции. Затем можно медленно добавлять азотную кислоту, при этом продолжая перемешивать и охлаждать реакцию для поддержания температуры ниже приблизительно 50°C. Затем реакцию охлаждают до приблизительно 25°C для хранения и применения, как, например, в источнике вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16. Для получения раствора нитрата гексамина, содержащего 61,4% нитрата гексамина, к воде можно добавлять гексамин и азотную кислоту до получения конечного массового состава из 30,4 массовых процентов воды, 43,9 массовых процентов гексамина и 25,7 массовых процентов азотной кислоты (68%). Конечный раствор нитрата гексамина (61,4%) при 25°C может иметь плотность 1,240±0,005 г/см³ и pH от приблизительно 2,5 до приблизительно 7,0. Растворы нитрата гексамина различных концентраций могут иметь различные свойства. Например, в рамках объема настоящего изобретения находятся плотности между приблизительно 1,1 г/см³ и приблизительно 1,4 г/см³.A solution of hexamine nitrate containing 61.4% hexamine nitrate can be obtained by adding water to the reactor, which can be a source of a substance that lowers the crystallization temperature, 16 or another reactor that supplies water to a source of a substance that lowers the crystallization temperature, 16. Then to water hexamine is added while stirring and cooling the reaction. Nitric acid can then be added slowly, while continuing to mix and cool the reaction to keep the temperature below about 50 ° C. The reaction is then cooled to approximately 25 ° C for storage and use, as, for example, in a source of a substance that lowers the crystallization temperature 16. To obtain a solution of hexamine nitrate containing 61.4% hexamine nitrate, hexamine and nitric acid can be added to water to obtaining the final mass composition of 30.4 weight percent of water, 43.9 weight percent of hexamine and 25.7 weight percent of nitric acid (68%). A final solution of hexamine nitrate (61.4%) at 25 ° C may have a density of 1.240 ± 0.005 g / cm ³ and a pH of from about 2.5 to about 7.0. Solutions of hexamine nitrate of various concentrations can have different properties. For example, within the scope of the present invention, densities are between about 1.1 g / cm ³ and about 1.4 g / cm ³ .

При высоких температурах раствор нитрата гексамина имеет тенденцию разлагаться на аммиачный и формальдегидный газы. Кроме запаха аммиака и/или формальдегида, который может присутствовать, когда начинает разлагаться раствор нитрата гексамина, разложение также можно проследить по повышению pH раствора. Таким образом, можно отслеживать pH раствора нитрата гексамина в источнике вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16 с целью контроля качества вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38, которое подается в реактор 18. Вещества, понижающие температуру кристаллизации, различных композиций могут иметь различные температуры, при которых начинается разложение, и могут давать в результате различные продукты разложения, но в рамках объема настоящего изобретения для различных веществ, понижающих температуру кристаллизации, можно проследить схожие характеристики и/или свойства. Было определено, что примерный раствор нитрата гексамина имеет температуру кристаллизации между приблизительно 5°C и приблизительно 10°C; было определено, что разложение начинается при температурах свыше приблизительно 30°C. Следовательно, раствор нитрата гексамина (61,4%) можно предпочтительно хранить при температурах между приблизительно 10°C и приблизительно 30°C, чтобы избежать кристаллизации и разложения. Таким образом, источник вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16 может быть предназначен для поддержания вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38 в рамках данного температурного диапазона.At high temperatures, the solution of hexamine nitrate tends to decompose into ammonia and formaldehyde gases. In addition to the smell of ammonia and / or formaldehyde, which may be present when the hexamine nitrate solution begins to decompose, decomposition can also be traced by increasing the pH of the solution. Thus, it is possible to track the pH of a solution of hexamine nitrate in a source of a substance that lowers the crystallization temperature, 16 in order to control the quality of a substance that lowers the crystallization temperature, 38, which is fed to the reactor 18. Substances that lower the crystallization temperature of different compositions can have different temperatures, at which decomposition begins, and can result in various decomposition products, but within the scope of the present invention for various substances that lower the crystallization temperature, You can trace similar characteristics and / or properties. It was determined that an exemplary hexamine nitrate solution has a crystallization temperature between about 5 ° C and about 10 ° C; it was determined that decomposition begins at temperatures above about 30 ° C. Therefore, a solution of hexamine nitrate (61.4%) can preferably be stored at temperatures between about 10 ° C and about 30 ° C to avoid crystallization and decomposition. Thus, the source of the substance that lowers the temperature of crystallization, 16 may be designed to maintain a substance that lowers the temperature of crystallization, 38 within this temperature range.

Чувствительные к детонации эмульсионные взрывчатые вещества имеют многообразные применения, и композиция эмульсионных взрывчатых веществ может изменяться для удовлетворения желаемым применениям. Примерные модификации композиции эмульсионного взрывчатого вещества могут содержать переменное наличие и/или концентрации одного или нескольких вспомогательных компонентов. Например, подходящая композиция эмульсионного взрывчатого вещества может содержать композицию без вспомогательных компонентов, таких как алюминий и гранулированный нитрат аммония. Подобную композицию можно применять для обеспечения низкоэнергетического, недорогого для применения взрывчатого вещества со всеми возможными диаметрами (например, диаметрами от 1" до 3,5"). Примерные применения данной "низкоэнергетической" композиции могут включать применение в качестве инициирующего заряда на основе нитрата аммония и жидкого топлива и для обычных буровзрывных работ, где требуется высокая СД, но не нужна высокая суммарная энергия. Кроме того, "высокоэнергетическую, с небольшим диаметром" композицию можно получить добавлением к композиции 6,0% алюминия и варьированием некоторых других концентраций соответственно. Опять же, кроме того, примерную "высокоэнергетическую, с большим диаметром" композицию можно получить добавлением 5,9% алюминия и 15% гранулированного нитрата аммония. Примерные концентрации различных компонентов показаны в приведенной ниже таблице для каждой из примерных композиций, описанных выше.Detonation sensitive emulsion explosives have multiple uses, and the composition of emulsion explosives can be varied to suit the desired applications. Exemplary modifications to the emulsion explosive composition may contain a variable presence and / or concentration of one or more auxiliary components. For example, a suitable emulsion explosive composition may comprise a composition without auxiliary components such as aluminum and granular ammonium nitrate. A similar composition can be used to provide low-energy, inexpensive to use explosives with all possible diameters (for example, diameters from 1 "to 3.5"). Exemplary applications of this “low energy” composition may include the use of ammonium nitrate and liquid fuel as an initiating charge and for conventional blasting operations where high SD is required but high total energy is not required. In addition, a “high-energy, small-diameter” composition can be obtained by adding 6.0% aluminum to the composition and varying some other concentrations, respectively. Again, in addition, an exemplary “high energy, large diameter” composition can be obtained by adding 5.9% aluminum and 15% granular ammonium nitrate. Exemplary concentrations of various components are shown in the table below for each of the exemplary compositions described above.

Низкоэнергетическая,
мас.%Low energy
wt.% Высокоэнергетическая, с небольшим диаметром,
мас.%High energy, with a small diameter,
wt.% Высокоэнергетическая, с большим диаметром,
мас.%High energy, with a large diameter,
wt.% Примерные композиции, мас.%Exemplary compositions, wt.% НА
(в растворе)ON
(in solution) 75,9175.91 70,2770.27 59,7059.70 50-8050-80 НА (гранулиро-ванный)ON (granular) 0,00,0 0,00,0 15,0015.00 0-300-30 Нитрат гексаминаHexamine nitrate 4,624.62 4,594,59 3,653.65 0,1-10,00.1-10.0 ЭмульгаторEmulsifier 1,761.76 2,002.00 1,391.39 1-31-3 ВоскWax 2,002.00 2,002.00 1,581,58 1-31-3 Минеральное
маслоMineral
oil 0,160.16 0,00,0 0,160.16 0,0-5,00,0-5,0 АлюминийAluminum 0,00,0 6,06.0 6,06.0 0-100-10 ВодаWater 13,7513.75 13,1413.14 10,7210.72 5-155-15 МикросферыMicrospheres 1,801.80 2,002.00 1,801.80 1-51-5 ИтогоTotal 100,00100.00 100,00100.00 100,00100.00 100,00100.00 Суммарная энергияTotal energy 749 кал/г749 cal / g 983 кал/г983 cal / g 1019 кал/г1019 cal / g 600-1200 кал/г600-1200 cal / g Баланс кислородаOxygen balance -0,34%-0.34% -6,84%-6.84% -2,77%-2.77% -10%-+1%-10% - + 1% ПлотностьDensity 1,251.25 1,251.25 1,251.25 1,0-1,41.0-1.4 Температура сгущенияThickening temperature <80ºC<80ºC <80ºC<80ºC <80ºC<80ºC <80ºC<80ºC

Концентрации, показанные в предшествующей таблице и в приведенном выше обсуждении, даны только для иллюстрации. В рамки объема настоящего изобретения попадают и другие концентрации, такие, которые могут подходить для изменения профиля взрывчатого вещества композиции, для удовлетворения желаемому применению. Подходящие концентрации могут включать композиции с концентрациями, лежащими в рамках диапазонов, определенных в четвертой колонке приведенной выше таблицы.The concentrations shown in the preceding table and in the discussion above are for illustrative purposes only. Other concentrations fall within the scope of the present invention, such as may be suitable for modifying the explosive profile of the composition to suit the intended use. Suitable concentrations may include compositions with concentrations lying within the ranges defined in the fourth column of the above table.

Вещества, понижающие температуру кристаллизации, 38 преимущественно применяют для понижения температуры кристаллизации или температуры сгущения окислительной фазы 24. В прошлом вещества, понижающие температуру кристаллизации, хранили вместе с окислительной фазой, которая к тому же была в растворе, и подавали в эмульсионный реактор 18 вместе. Однако раствор нитрата аммония, применяемый в качестве окислительной фазы 24, обычно хранят при повышенных температурах, чтобы избежать кристаллизации. Например, было определено, что примерный раствор нитрата аммония (87,5%) имеет температуру кристаллизации приблизительно 85°C и, следовательно, обычно его хранят при температурах выше приблизительно 90°C. Из-за разложения веществ, понижающих температуру кристаллизации, настоящего изобретения в способах настоящего изобретения вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 хранят отдельно от окислительной фазы 24 до их введения в реактор 18, с целью включения в композицию эмульсионного взрывчатого вещества. Таким образом, период времени, в течение которого вещество, понижающее температуру кристаллизации, подвергается повышенной температуре, сокращается, тем самым минимизируя разложение данного вещества, понижающего температуру сгущения, и сохраняя его функциональность в течение срока хранения композиции взрывчатой эмульсии.Substances that lower the crystallization temperature 38 are mainly used to lower the crystallization temperature or the condensation temperature of the oxidizing phase 24. In the past, substances that lower the crystallization temperature were stored together with the oxidizing phase, which was also in solution, and fed into the emulsion reactor 18 together. However, the ammonium nitrate solution used as the oxidizing phase 24 is usually stored at elevated temperatures to avoid crystallization. For example, it was determined that an exemplary solution of ammonium nitrate (87.5%) has a crystallization temperature of approximately 85 ° C and, therefore, is usually stored at temperatures above approximately 90 ° C. Due to the decomposition of substances that lower the temperature of crystallization, of the present invention, in the methods of the present invention, the substance that lowers the temperature of crystallization 38 is stored separately from the oxidizing phase 24 until they are introduced into the reactor 18, in order to incorporate an emulsion explosive into the composition. Thus, the period of time during which the substance lowering the crystallization temperature is subjected to an elevated temperature is reduced, thereby minimizing the decomposition of the substance, which lowers the thickening temperature, and maintaining its functionality over the shelf life of the explosive emulsion composition.

Композиции эмульсионного взрывчатого вещества обычно оценивают по их взрывчатым свойствам (например, суммарной энергии, скорости детонации, чувствительности к детонации и т.д.), а также по их устойчивости при хранении (например, универсальности условий хранения и сохранению взрывчатых свойств с течением времени). Конкретная композиция может обладать идеальными взрывчатыми свойствами, но очень плохими характеристиками устойчивости при хранении, делающими ее практически неподходящей для практического применения. Как описано выше, было определено, что композиции эмульсионного взрывчатого вещества сохраняют свои взрывчатые свойства при температурах ниже температуры кристаллизации раствора нитрата аммония сразу после образования эмульсии. Однако при отсутствии веществ, понижающих температуру сгущения, 38 в эмульсионной композиции данные композиции переохлаждаются в большей степени при нормальных условиях хранения (например, в условиях комнатной температуры), чем композиции с веществами, понижающими температуру сгущения. Это приводит к довольно короткому сроку хранения, что обусловлено, по меньшей мере, отчасти разницей между температурой сгущения раствора нитрата аммония (приблизительно 85°C) и температурой хранения (приблизительно 25°C).Emulsion explosive compositions are usually evaluated for their explosive properties (e.g., total energy, detonation speed, detonation sensitivity, etc.), as well as for their storage stability (e.g., versatility of storage conditions and preservation of explosive properties over time) . A particular composition may have ideal explosive properties, but very poor storage stability characteristics, making it practically unsuitable for practical use. As described above, it was determined that the emulsion explosive compositions retain their explosive properties at temperatures below the crystallization temperature of the ammonium nitrate solution immediately after the formation of the emulsion. However, in the absence of substances that lower the thickening temperature, 38 in the emulsion composition, these compositions are supercooled to a greater extent under normal storage conditions (for example, at room temperature) than compositions with substances that lower the thickening temperature. This leads to a rather short shelf life, which is due, at least in part, to the difference between the thickening temperature of the ammonium nitrate solution (approximately 85 ° C) and the storage temperature (approximately 25 ° C).

Было определено, что применяемые в прошлом вещества, понижающие температуру сгущения, такие как перхлорат натрия, понижают температуру сгущения взрывчатой эмульсии до приблизительно 80°C, что обеспечивает увеличенный срок хранения при нормальных условиях хранения. Было определено, что при добавлении вещества, понижающего температуру кристаллизации, настоящего изобретения, раствора нитрата гексамина (61,4%), в композицию эмульсионного взрывчатого вещества температура сгущения окислительной фазы составляла приблизительно 75°C. Считается, что другие вещества, понижающие температуру кристаллизации, лежащие в рамках объема настоящего изобретения, понижают температуру сгущения окислительной фазы таким же образом. В зависимости от природы применяемого вещества, понижающего температуру кристаллизации, количество применяемого вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38 относительно остальных компонентов может варьироваться. Таким образом, соотношение вещества, понижающего температуру кристаллизации, может варьироваться в композициях в рамках объема настоящего изобретения, но оно должно быть достаточным для обеспечения температуры кристаллизации менее чем приблизительно 80°C.It has been determined that past thickening temperature reducing agents, such as sodium perchlorate, lower the thickening temperature of the explosive emulsion to about 80 ° C, which provides an extended shelf life under normal storage conditions. It was determined that by adding the crystallization temperature lowering agent of the present invention, hexamine nitrate solution (61.4%) to the emulsion explosive composition, the oxidation phase thickening temperature was approximately 75 ° C. It is believed that other substances that lower the crystallization temperature, lying within the scope of the present invention, lower the temperature of the thickening of the oxidative phase in the same way. Depending on the nature of the substance used to lower the crystallization temperature, the amount of the substance used to lower the crystallization temperature, 38 relative to the other components, may vary. Thus, the ratio of the crystallization temperature lowering agent may vary in the compositions within the scope of the present invention, but it should be sufficient to provide a crystallization temperature of less than about 80 ° C.

Не ограничиваясь, в настоящее время считают, что примерные композиции, описанные выше, будут иметь срок хранения один год и более без значительного понижения взрывчатых свойств композиции взрывчатой эмульсии. Например, композиции в рамках объема настоящего изобретения могут проявлять менее чем 10% уменьшение скорости детонации при измерении через один год. Кроме того или в качестве альтернативы, композиции в соответствии с настоящим изобретением могут сохранять более чем 90% суммарной энергии после хранения в течение одного года. Например, было определено, что если оставить раствор нитрата гексамина в растворе нитрата аммония при температурах выше чем приблизительно 90°C более чем на 24 часа, то нитрат гексамина почти полностью разлагается, тем самым исключая какое-либо понижение температуры кристаллизации, которое можно было предполагать при добавлении раствора нитрата гексамина. Взрывчатые вещества, состоящие из подобных растворов, уже не являются чувствительными к детонации и/или не могут передать волну детонации от инициирующего заряда.Not limited to, it is currently believed that the exemplary compositions described above will have a shelf life of one year or more without significantly lowering the explosive properties of the explosive emulsion composition. For example, compositions within the scope of the present invention may exhibit less than 10% reduction in detonation velocity when measured after one year. In addition or alternatively, the compositions of the present invention can store more than 90% of the total energy after storage for one year. For example, it was determined that if you leave the hexamine nitrate solution in the ammonium nitrate solution at temperatures higher than approximately 90 ° C for more than 24 hours, the hexamine nitrate decomposes almost completely, thereby eliminating any lowering of the crystallization temperature, which could be assumed by adding a solution of hexamine nitrate. Explosives consisting of such solutions are no longer sensitive to detonation and / or cannot transmit a detonation wave from an initiating charge.

В то время как вещества, понижающие температуру кристаллизации, лежащие в рамках объема настоящего изобретения, можно добавлять в композиции взрывчатой эмульсии, при этом не воздействуя отрицательно на взрывчатые свойства композиции и в то же время сохраняя и/или улучшая свойства устойчивости при хранении, известно, что некоторые растворы аминов и растворы нитрата амина увеличивают энергетический потенциал окислительной фазы 24. Эмульсионные взрывчатые вещества оптимально имеют нулевой кислородный баланс, таким образом, постдетонационные продукты почти не содержат или не содержат избыточного количества углерода или кислорода. Следовательно, отношение окисляющих компонентов к горючим компонентам варьируется до достижения желаемого кислородного баланса. Нитрат аммония имеет положительный кислородный баланс +20%, тогда как масла и воски горючей фазы обычно имеют отрицательные кислородные балансы в диапазоне от -300% до -350%. Таким образом, отношение нитрата аммония к горючей фазе обычно в большей степени смещено в сторону нитрата аммония.While substances that lower the crystallization temperature, lying within the scope of the present invention, can be added to the composition of the explosive emulsion, while not adversely affecting the explosive properties of the composition and at the same time preserving and / or improving the stability properties during storage, it is known that some amine solutions and amine nitrate solutions increase the energy potential of the oxidative phase 24. Emulsion explosives optimally have zero oxygen balance, thus post-detonation These products contain almost no or no excess carbon or oxygen. Therefore, the ratio of oxidizing components to combustible components varies to achieve the desired oxygen balance. Ammonium nitrate has a positive oxygen balance of + 20%, while oils and waxes of the combustible phase usually have negative oxygen balances in the range from -300% to -350%. Thus, the ratio of ammonium nitrate to the combustible phase is usually more biased towards ammonium nitrate.

Однако растворы амина и растворы нитрата амина, применяемые в настоящих способах, также имеют отрицательный кислородный баланс, как например -48% для растворов нитрата гексамина, что требует регулирования отношения окислительной фазы к горючей фазе по сравнению с общепринятыми композициями взрывчатой эмульсии. Однако если отношение горючей фазы к окислительной фазе становится слишком низким, то вязкость эмульсии увеличивается и может стать такой высокой, что продукт невозможно будет откачивать или упаковывать подходящим образом. В прошлом во взрывчатых веществах на водной основе применяли нитрат гексамина, не сталкиваясь с такой проблемой вязкости, так как непрерывной фазой в водных гелях является окислительная фаза и отношение окислительной фазы к горючей фазе можно увеличивать, не увеличивая вязкость водного геля.However, the amine solutions and the amine nitrate solutions used in the present methods also have a negative oxygen balance, such as -48% for hexamine nitrate solutions, which requires regulation of the ratio of the oxidative phase to the combustible phase compared to conventional explosive emulsion compositions. However, if the ratio of the combustible phase to the oxidative phase becomes too low, the viscosity of the emulsion increases and can become so high that the product cannot be pumped out or packaged in an appropriate manner. In the past, hexamine nitrate was used in water-based explosives without encountering such a viscosity problem, since the continuous phase in water gels is the oxidative phase and the ratio of the oxidative phase to the combustible phase can be increased without increasing the viscosity of the aqueous gel.

Как видно из приведенной выше таблицы, показывающей наглядные примеры концентраций различных компонентов в настоящих эмульсиях, концентрация раствора нитрата гексамина крайне низкая (3-5%) по сравнению с концентрацией общепринятых веществ, понижающих температуру сгущения, таких как перхлорат натрия, которая обычно может приближаться к 10%. Несмотря на то что множество растворов амина и растворов нитрата амина соответственно попадают в рамки объема настоящего изобретения, при определении пригодности данного раствора и при определении концентрации данного раствора в конечной композиции эмульсионного взрывчатого вещества следует принимать во внимание кислородный баланс растворов.As can be seen from the table above, showing illustrative examples of the concentrations of various components in these emulsions, the concentration of hexamine nitrate solution is extremely low (3-5%) compared to the concentration of conventional substances that lower the thickening temperature, such as sodium perchlorate, which can usually approach 10%. Despite the fact that many solutions of amine and solutions of amine nitrate, respectively, fall within the scope of the present invention, in determining the suitability of this solution and in determining the concentration of this solution in the final emulsion explosive composition, the oxygen balance of the solutions should be taken into account.

Чувствительные к детонации композиции взрывчатой эмульсии обычно содержат эмульгаторы в горючей фазе, которые способствуют диспергированию окислительной фазы в горючей фазе. Кроме того, эмульгирующие агенты обычно выбирали и вводили в концентрациях, достаточных для того, чтобы препятствовать кристаллизации окислительной фазы в эмульсии в ответ на удар и/или сдвиговые напряжения. Было обнаружено, что при введении в качестве вещества, понижающего температуру кристаллизации, раствора нитрата гексамина для подержания устойчивости к кристаллизации под действием такого же удара и/или сдвиговых напряжений требуется меньшее количество эмульгирующего агента. В настоящий момент считают, что другие растворы амина и/или растворы нитрата амина, попадающие в рамки объема настоящего изобретения, будут давать такой же результат, т.е. позволят водить в эмульсионную композицию более низкую концентрацию эмульгирующих агентов, при этом сохраняя хорошую устойчивость к кристаллизации окислительной фазы под действием удара и/или сдвиговых напряжений. Кроме сокращения затрат, связанного с уменьшенной необходимостью в эмульгирующих агентах, пониженная концентрация эмульгирующих агентов также способствует уменьшению вязкости эмульсии.Detonation sensitive explosive emulsion compositions typically contain emulsifiers in the combustible phase, which contribute to the dispersion of the oxidative phase in the combustible phase. In addition, emulsifying agents were usually selected and administered in concentrations sufficient to prevent crystallization of the oxidizing phase in the emulsion in response to shock and / or shear stresses. It has been found that when a hexamine nitrate solution is introduced as a substance to lower the crystallization temperature, a smaller amount of emulsifying agent is required to maintain crystallization resistance under the same shock and / or shear stresses. It is currently believed that other amine solutions and / or amine nitrate solutions falling within the scope of the present invention will give the same result, i.e. will allow to bring a lower concentration of emulsifying agents into the emulsion composition, while maintaining good resistance to crystallization of the oxidative phase under the influence of shock and / or shear stresses. In addition to reducing costs associated with a reduced need for emulsifying agents, a reduced concentration of emulsifying agents also contributes to a decrease in the viscosity of the emulsion.

Не ограничиваясь, в настоящее время считают, что взаимодействия между эмульгаторами и аминогруппами веществ, понижающих температуру сгущения, по меньшей мере, отчасти могут вносить вклад в стабилизацию эмульсии. Например, во многих эмульгирующих агентах амины применяются в качестве молекулярных концевых групп, которые могут взаимодействовать с аминами веществ, понижающих температуру сгущения. Кроме того или в качестве альтернативы, и также не ограничиваясь теорией, считают, что устойчивость к кристаллизации даже при пониженных концентрациях эмульгирующих агентов, по меньшей мере, отчасти может быть связана с более низкой температурой кристаллизации, которая достигается применением настоящих веществ, понижающих температуру сгущения, по сравнению с общепринятыми веществами, понижающими температуру сгущения, такими как перхлорат натрия. Как отмечалось выше, известно, что перхлорат натрия обычно понижает температуру сгущения композиций взрывчатой эмульсии до приблизительно 80°C, и было определено, что настоящие вещества, понижающие температуру сгущения, понижают температуру сгущения, по меньшей мере, уже до 75°C.Not limited to, it is currently believed that interactions between emulsifiers and amino groups of substances that lower the condensation temperature, at least in part, can contribute to the stabilization of the emulsion. For example, in many emulsifying agents, amines are used as molecular end groups that can interact with amines of substances that lower the condensation temperature. In addition or as an alternative, and also not limited by theory, it is believed that the resistance to crystallization even at low concentrations of emulsifying agents, at least in part, can be associated with a lower crystallization temperature, which is achieved by the use of real substances that lower the condensation temperature, in comparison with conventional substances that lower the thickening temperature, such as sodium perchlorate. As noted above, it is known that sodium perchlorate typically lowers the thickening temperature of explosive emulsion compositions to about 80 ° C, and it has been determined that these thickening temperature lowering substances lower the thickening temperature to at least as low as 75 ° C.

Как уже отмечалось выше, композиции и способы настоящего изобретения могут обеспечивать многочисленные преимущества при получении чувствительных к детонации композиций эмульсионного взрывчатого вещества. В качестве еще одного примера, применение нитрата гексамина значительно безопаснее и уместнее по сравнению с применением перхлората натрия, что обусловлено опасениями загрязнения грунтовых вод. Кроме того или в качестве альтернативы, одно или несколько из приведенных ниже преимуществ может достигаться посредством применения принципов настоящего изобретения. Сокращения затрат можно достигать посредством применения меньших количеств веществ, понижающих температуру сгущения, которые могут требоваться для поддержания желаемого кислородного баланса, и что, вероятно, может быть обусловлено их улучшенной способностью понижать температуру кристаллизации эмульсионной композиции. Более того, по меньшей мере, получение некоторых веществ, понижающих температуру сгущения, попадающих в рамки настоящего изобретения, может быть дешевле по сравнению с известными веществами, понижающими температуру сгущения. Например, растворы нитрата гексамина, описанные в контексте данного документа, являются, по меньшей мере, в настоящее время более дешевыми, чем растворы перхлората натрия. Кроме того или в качестве альтернативы, как описано выше, применение раствора амина или нитрата амина может позволить включать в композицию более низкую концентрацию эмульгирующих агентов. Также было определено, что, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления в соответствии с настоящим изобретением требуется меньше микросфер, что дополнительно уменьшает стоимость получения настоящих композиций эмульсионного взрывчатого вещества.As noted above, the compositions and methods of the present invention can provide numerous advantages in obtaining detonation sensitive emulsion explosive compositions. As another example, the use of hexamine nitrate is much safer and more appropriate than the use of sodium perchlorate, due to concerns about groundwater pollution. In addition or alternatively, one or more of the following advantages may be achieved by applying the principles of the present invention. Cost reductions can be achieved by using smaller amounts of condensation temperature lowering agents that may be required to maintain the desired oxygen balance, and which is likely due to their improved ability to lower the crystallization temperature of the emulsion composition. Moreover, at least the preparation of certain thickening temperature reducing substances falling within the scope of the present invention may be cheaper compared to known thickening temperature lowering substances. For example, the solutions of hexamine nitrate described in the context of this document are at least currently cheaper than solutions of sodium perchlorate. In addition, or as an alternative, as described above, the use of an amine solution or amine nitrate may allow a lower concentration of emulsifying agents to be included in the composition. It has also been determined that, in at least some embodiments in accordance with the present invention, fewer microspheres are required, which further reduces the cost of preparing the present emulsion explosive compositions.

Кроме потенциального сокращения затрат, которое может быть следствием осуществления настоящего изобретения, при помощи принципов, которые сообщаются в контексте данного документа, изменяются также и взрывчатые свойства данной композиция. Например, можно уменьшить чувствительность к кристаллизации при ударе и/или сдвиговых напряжениях. Кроме того или в качестве альтернативы, устойчивость данной композиции при хранении может быть равна или выше, чем у общепринятых композиций. Было определено, что суммарная энергия композиций, включающих растворы нитрата гексамина в качестве вещества, понижающего температуру сгущения, немного ниже, чем энергии подобных композиций, включающих растворы перхлората натрия. Однако эти более низкие энергии компенсируются более высоким газообразованием эмульсионных композиций, включающих растворы нитрата гексамина. В эмульсиях, в которых применяется перхлорат натрия, получается множество продуктов реакции, некоторые из которых не являются газообразными при рабочих температурах взрыва. В сравнительных исследованиях взрывчатого вещества, включающего перхлорат натрия, и взрывчатого вещества, включающего нитрат гексамина, взрывчатое вещество с нитратом гексамина производило 43,84 моль газа на килограмм взрывчатого вещества, тогда как взрывчатое вещество с перхлоратом натрия производило только 40,97 моль газа на килограмм взрывчатого вещества. При сравнении тех же самых взрывчатых веществ взрывчатое вещество с перхлоратом натрия показало суммарную энергию 2608,07 кДж/кг, тогда как взрывчатое вещество с нитратом гексамина показало суммарную энергию 2362,10 кДж/кг. Приблизительно на 9% более низкая суммарная энергия у взрывчатого вещества с нитратом гексамина, по меньшей мере, отчасти компенсируется более чем на 7% большим суммарным газообразованием. Один способ, в котором различные уровни газообразования оказывают влияние на взрывчатые свойства, заключается в измерениях скорости детонации, проведенных для различных композиций. Например, было определено, что низкоэнергетическая композиция широкого применения с перхлоратом натрия имеет суммарную энергию 851 кал/г и скорости детонации в диапазоне от 5400 до 5600 м/с в конфигурации с диаметром 2". Для сравнения, было определено, что низкоэнергетическая композиция широкого применения с нитратом гексамина имеет суммарную энергию 749 кал/г и скорости детонации в диапазоне от 5900 до 6100 м/с в конфигурации с диаметром 2". Таким образом, даже в конфигурациях, в которых суммарная энергия ниже, композиции взрывчатой эмульсии настоящего изобретения способны обеспечить более высокую скорость детонации, что является значительным преимуществом в некоторых применениях взрывчатых веществ, таких как применение в качестве инициирующего заряда на основе нитрата аммония и жидкого топлива.In addition to the potential cost savings that may result from the implementation of the present invention, using the principles that are communicated in the context of this document, also change the explosive properties of this composition. For example, sensitivity to crystallization upon impact and / or shear stresses can be reduced. In addition or alternatively, the storage stability of the composition may be equal to or higher than that of conventional compositions. It was determined that the total energy of the compositions, including solutions of hexamine nitrate as a substance that lowers the condensation temperature, is slightly lower than the energy of such compositions, including solutions of sodium perchlorate. However, these lower energies are offset by higher gas generation of emulsion compositions, including solutions of hexamine nitrate. In emulsions that use sodium perchlorate, many reaction products are obtained, some of which are not gaseous, at operating explosion temperatures. In comparative studies of an explosive containing sodium perchlorate and an explosive comprising hexamine nitrate, an explosive with hexamine nitrate produced 43.84 mol of gas per kilogram of explosive, while an explosive with sodium perchlorate produced only 40.97 mol of gas per kilogram explosive. When comparing the same explosives, an explosive with sodium perchlorate showed a total energy of 2608.07 kJ / kg, while an explosive with hexamine nitrate showed a total energy of 2362.10 kJ / kg. An approximately 9% lower total energy of an explosive with hexamine nitrate is at least partially offset by more than 7% higher total gas production. One way in which different levels of gas generation have an effect on explosive properties is to measure the detonation velocity carried out for different compositions. For example, it was determined that the low-energy composition of widespread use with sodium perchlorate has a total energy of 851 cal / g and detonation speeds in the range from 5400 to 5600 m / s in a configuration with a diameter of 2 ". For comparison, it was determined that the low-energy composition is widely used with hexamine nitrate has a total energy of 749 cal / g and detonation speeds in the range from 5900 to 6100 m / s in a configuration with a diameter of 2 " Thus, even in configurations in which the total energy is lower, the explosive emulsion compositions of the present invention are able to provide a higher detonation speed, which is a significant advantage in some explosive applications, such as using ammonium nitrate and liquid fuel as an initiating charge.

Как уже описывалось выше, конечная композиция эмульсионного взрывчатого вещества настоящего изобретения включает окислительную фазу, горючую фазу и вещество, понижающее температуру кристаллизации. Кроме того, конечная композиция может содержать один или несколько вспомогательных компонентов, характерных для взрывчатых эмульсий, таких как алюминий, гранулы, микросферы и т.д. Примерное эмульсионное взрывчатое вещество, описанное выше, включало воск в качестве модификатора вязкости. Кроме того или в качестве альтернативы, для получения желаемых реологических свойств конечной композиции можно применять кросс-сшивающие агенты. Если рассматривать примерные композиции, приведенные выше в таблице, то данные композиции можно модифицировать для включения в их состав кросс-сшивающих агентов посредством замены воска на подходящее количество минерального масла и/или растительного масла и добавления соответствующего количества кросс-сшивающего агента. В некоторых вариантах осуществления воск и кросс-сшивающие агенты можно применять вместе в одних и тех же композициях. В одном примерном варианте введения кросс-сшивающих агентов с целью получения эмульсионного взрывчатого вещества, попадающего в рамки объема настоящего изобретения, воск можно заменить минеральным маслом и в качестве кросс-сшивающего агента можно добавить приблизительно 0,2 мас.% малеинизированого полибутадиена. Можно применять и другие кросс-сшивающие агенты, а подходящие концентрации можно по необходимости варьировать. Кроме того или в качестве альтернативы, взрывчатые вещества, попадающие в рамки объема настоящего изобретения, могут и не включать воск и другие модификаторы вязкости вовсе. Например, эмульсионные взрывчатые вещества в соответствии с настоящим изобретением могут быть сформированы в виде взрывчатого вещества без оболочки, в котором модификация вязкости не требуется или нежелательна.As already described above, the final emulsion explosive composition of the present invention includes an oxidizing phase, a combustible phase and a substance that lowers the crystallization temperature. In addition, the final composition may contain one or more auxiliary components characteristic of explosive emulsions, such as aluminum, granules, microspheres, etc. The exemplary emulsion explosive described above included wax as a viscosity modifier. In addition or alternatively, cross-linking agents can be used to obtain the desired rheological properties of the final composition. If we consider the exemplary compositions shown in the table above, these compositions can be modified to include cross-linking agents by replacing the wax with a suitable amount of mineral oil and / or vegetable oil and adding the appropriate amount of cross-linking agent. In some embodiments, wax and cross-linking agents can be used together in the same compositions. In one exemplary embodiment, the introduction of cross-linking agents in order to obtain an emulsion explosive that falls within the scope of the present invention, the wax can be replaced with mineral oil and approximately 0.2 wt.% Maleinized polybutadiene can be added as cross-linking agent. Other cross-linking agents may be used, and suitable concentrations may be varied as necessary. In addition or alternatively, explosives falling within the scope of the present invention may not include wax and other viscosity modifiers at all. For example, emulsion explosives in accordance with the present invention can be formed as an explosive without a shell in which viscosity modification is not required or undesirable.

Несмотря на то что выше были описаны конкретные примерные композиции и были описаны примерные модификации композиций, конкретные примеры и описания, приведенные в контексте данного документа, даны лишь для иллюстрации, и подразумевается, что они не ограничивают объем настоящего изобретения или формулу изобретения, представленную ниже. Например, формулы и массовые проценты, приведенные в таблице выше, являются лишь примерными. Соответствующие концентрации любого одного или нескольких компонентов можно увеличивать или уменьшать с целью получения различных взрывчатых свойств, модификации показателей безопасности и/или изменения структуры издержек композиций. В качестве самой основной иллюстрации модификации, которая попадает в рамки объема настоящего изобретения, можно повышать или понижать содержание воды по различным соображениям.Although specific exemplary compositions have been described above and exemplary modifications of the compositions have been described, specific examples and descriptions provided in the context of this document are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention or the claims presented below. For example, the formulas and weight percentages given in the table above are only exemplary. The corresponding concentrations of any one or more of the components can be increased or decreased in order to obtain various explosive properties, modify safety indicators and / or change the cost structure of the compositions. As the most basic illustration of a modification that falls within the scope of the present invention, it is possible to increase or decrease the water content for various reasons.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения можно варьировать компоненты и их соответствующие концентрации для достижения одной или несколько целей, некоторые из которых могут противоречить другим. Например, может понадобиться получить эмульсионное взрывчатое вещество, обладающее взрывчатыми свойствами, сравнимыми или превышающими взрывчатые свойства эмульсий на основе перхлората натрия, но с меньшими затратами, чем на существующие продукты. Кроме того или в качестве альтернативы, не принимая во внимание расходы, может понадобиться получить композицию эмульсионного взрывчатого вещества, имеющую, по меньшей мере, такую же высокую скорость детонации, как и существующий продукт на основе перхлората натрия. Кроме того или в качестве альтернативы, может быть предпочтительным получение композиции взрывчатой эмульсии, имеющей срок хранения около одного года или нескольких. Опять же, кроме того или в качестве альтернативы, энергия и диапазон чувствительности могут быть, по меньшей мере, почти такими же, как и у существующих продуктов. Другие примерные характеристики настоящего изобретения можно уяснить из всей совокупности настоящего изобретения.In some embodiments of the present invention, it is possible to vary the components and their respective concentrations to achieve one or more goals, some of which may conflict with others. For example, it may be necessary to obtain an emulsion explosive having explosive properties comparable to or greater than the explosive properties of sodium perchlorate emulsions, but at a lower cost than existing products. In addition or alternatively, without taking into account the costs, it may be necessary to obtain an emulsion explosive composition having at least the same high detonation velocity as an existing sodium perchlorate-based product. In addition or alternatively, it may be preferable to obtain an explosive emulsion composition having a shelf life of about one year or more. Again, besides or alternatively, the energy and sensitivity range can be at least almost the same as existing products. Other exemplary characteristics of the present invention can be understood from the totality of the present invention.

Как уже отмечалось выше, одной проблемой, которая раньше препятствовала применению растворов нитрата гексамина и растворов другого амина или нитрата амина в качестве веществ, понижающих температуру кристаллизации, 38, была тенденция нитрата гексамина к разложению при температурных условиях окислительной фазы. Схематический способ Фиг. 1, в котором вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 хранят отдельно от окислительной фазы до того момента, когда все будет готово для получения эмульсии, и данный процесс завершают при охлаждении эмульсии в течение одного дня (предпочтительно в течение приблизительно 12 часов, а более предпочтительно в течение приблизительно 1 часа), иллюстрирует лишь один способ преодоления этой проблемы; более конкретные способы описаны с применением Фиг. 2 и 3.As noted above, one problem that previously prevented the use of solutions of hexamine nitrate and solutions of another amine or amine nitrate as substances that lower the crystallization temperature, 38 was the tendency of hexamine to decompose under the temperature conditions of the oxidative phase. Schematic Method FIG. 1, in which the substance that lowers the temperature of crystallization, 38 is stored separately from the oxidation phase until it is ready to receive the emulsion, and this process is completed by cooling the emulsion for one day (preferably about 12 hours, and more preferably for approximately 1 hour), illustrates only one way to overcome this problem; more specific methods are described using FIG. 2 and 3.

Как указано выше, композиции эмульсионного взрывчатого вещества настоящего изобретения можно получить посредством любого подходящего способа, в котором окислительная фаза, горючая фаза и вещество, понижающее температуру кристаллизации, объединяются таким образом, что период времени, в течение которого данное вещество, понижающее температуру кристаллизации, находится в условиях повышенной температуры, становится минимальным. Примерные способы могут включать способы с периодическим процессом и способы с непрерывным процессом. Возвращаясь к Фиг. 1, можно увидеть, что каждый из основных исходных агентов (окислительная фаза 24, горючая фаза 28 и вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38) можно хранить отдельно и поддерживать в условиях, которые являются оптимальными для соответствующих компонентов. Например, вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно хранить при низкой температуре, тогда как окислительную фазу 24 можно хранить при повышенной температуре. Реактор 18 может включать любое многообразие технологического оборудования 58 для упрощения получения настоящих композиций взрывчатой эмульсии с помощью периодического и/или непрерывного процессов. Примерный схематический периодический процесс 60 проиллюстрирован на Фиг. 2, тогда как примерный схематический непрерывный процесс 70 проиллюстрирован на Фиг. 3.As indicated above, the emulsion explosive compositions of the present invention can be obtained by any suitable method in which the oxidizing phase, the combustible phase and the crystallization temperature lowering substance are combined so that the period of time during which the crystallization temperature lowering substance is in conditions of elevated temperature, it becomes minimal. Exemplary methods may include methods with a batch process and methods with a continuous process. Returning to FIG. 1, it can be seen that each of the main starting agents (oxidizing phase 24, combustible phase 28, and a substance lowering the crystallization temperature, 38) can be stored separately and maintained under conditions that are optimal for the respective components. For example, a substance that lowers the crystallization temperature 38 can be stored at a low temperature, while the oxidizing phase 24 can be stored at an elevated temperature. The reactor 18 may include any variety of processing equipment 58 to simplify the preparation of the present explosive emulsion compositions using batch and / or continuous processes. An exemplary schematic batch process 60 is illustrated in FIG. 2, while an exemplary schematic continuous process 70 is illustrated in FIG. 3.

Если обратиться к Фиг. 2, то там проиллюстрировано, что реактор 18 включает ленточный смеситель 62 для перемешивания различных компонентов эмульсионной композиции.Referring to FIG. 2, there it is illustrated that reactor 18 includes a belt mixer 62 for mixing various components of the emulsion composition.

Также в реакторе 18 могут применяться один или несколько дополнительных или подходящих в качестве альтернативы смесителей и мешалок. Например, подходящие смесители могут включать лопастные мешалки, шнековые мешалки, скребковые мешалки и т.д. Как и на Фиг. 1, периодический процесс 60 Фиг. 2 включает источник окислителя 12, обеспечивающий окислительную фазу 24, источник горючего вещества 14, обеспечивающий горючую фазу 28, и источник вещества, понижающего температуру кристаллизации, 16, обеспечивающий вещество, понижающее температуру сгущения, 38. Кроме того, Фиг. 2 иллюстрирует множество источников вспомогательных компонентов, обеспечивающих один или несколько различных вспомогательных компонентов, которые могут быть включены в конечные эмульсионные композиции. В иллюстрируемой схеме один такой источник подобного компонента 20 представляет собой источник гранулированного нитрата аммония 52, тогда как другой представляет собой источник алюминия 54, а еще один представляет собой источник микросфер 56. Дополнительные источники вспомогательных компонентов 20 могут обеспечивать один или несколько дополнительных или альтернативных компонентов по желанию.Also, one or more additional or alternatively mixers and mixers may be used in reactor 18. For example, suitable mixers may include paddle mixers, screw mixers, scrapers, etc. As in FIG. 1, the batch process 60 of FIG. 2 includes a source of oxidizing agent 12, providing an oxidizing phase 24, a source of combustible substance 14, providing a combustible phase 28, and a source of a substance that lowering the crystallization temperature, 16, providing a substance that lowering the thickening temperature, 38. In addition, FIG. 2 illustrates a variety of sources of auxiliary components providing one or more different auxiliary components that may be included in the final emulsion composition. In the illustrated scheme, one such source of such component 20 is a source of granular ammonium nitrate 52, while the other is a source of aluminum 54, and another is a source of microspheres 56. Additional sources of auxiliary components 20 may provide one or more additional or alternative components according to desire.

Фиг. 2 иллюстрирует, что различные компоненты вводят в ленточный смеситель 62 отдельными сырьевыми потоками и что сначала компоненты объединяются в ленточном смесителе 62. Один или несколько компонентов можно смешать предварительно в смесителе, расположенном выше по потоку. Независимо от точной конфигурации источников компонентов и реактора 18, периодический процесс 60 Фиг. 2 может быть предназначен для минимизации периода времени, в течение которого вещество, понижающее температуру кристаллизации, находится при повышенной температуре. В одной примерной конфигурации данный реактор можно поддерживать при температуре приблизительно 90°C или более в течение менее чем приблизительно 24 часов после введения в реактор 18 вещества, понижающего температуру кристаллизации. В других вариантах осуществления температуру данного реактора можно поддерживать выше приблизительно 90°C в течение менее чем приблизительно 12 часов или менее чем приблизительно 1 часа. Как уже было описано ранее, окислительная фаза 24 может включать перенасыщенный раствор нитрата аммония в воде, и, пока она находится в источнике окислителя 12, ее можно хранить при температуре 90°C или более. Для предотвращения кристаллизации окислительной фазы реактор 18 можно аналогичным образом поддерживать при температуре приблизительно 90°C до момента введения вещества, понижающего температуру сгущения, 38. Более того, для облегчения вмешивания вещества, понижающего температуру кристаллизации, в композицию эмульсионного взрывчатого вещества данное вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно вводить практически одновременно с окислительной фазой 24 и/или горючей фазой 28 или, по меньшей мере, в момент времени, близкий к этому.FIG. 2 illustrates that the various components are introduced into the belt mixer 62 by separate feed streams and that the components are first combined in the belt mixer 62. One or more of the components can be pre-mixed in the mixer located upstream. Regardless of the exact configuration of the component sources and reactor 18, the batch process 60 of FIG. 2 can be designed to minimize the period of time during which a substance that lowers the crystallization temperature is at an elevated temperature. In one exemplary configuration, this reactor can be maintained at a temperature of about 90 ° C or more for less than about 24 hours after the introduction of a substance that reduces the crystallization temperature into the reactor 18. In other embodiments, the temperature of the reactor may be maintained above about 90 ° C for less than about 12 hours or less than about 1 hour. As described previously, the oxidizing phase 24 may include a supersaturated solution of ammonium nitrate in water, and while it is in the source of oxidizing agent 12, it can be stored at a temperature of 90 ° C or more. To prevent crystallization of the oxidizing phase, reactor 18 can likewise be maintained at a temperature of approximately 90 ° C. until a substance that lowers the condensation temperature is introduced 38. Moreover, to facilitate the incorporation of a substance that reduces the crystallization temperature into the emulsion explosive composition, this temperature-lowering substance crystallization, 38 can be introduced almost simultaneously with the oxidizing phase 24 and / or the combustible phase 28, or at least at a time close to this.

Время, необходимое для эффективного смешения компонентов с образованием эмульсии в ходе периодического процесса 60, включающего ленточный смеситель 62, может зависеть от ряда факторов, таких как объем смесителя 62, количество веществ, которые необходимо смешать, и характеристики эмульсионной композиции, такие как плотность, вязкость, концентрация эмульгирующих агентов, и т.д. Сразу после того, как различные компоненты будут достаточно перемешаны в реакторе 18 с образованием желаемой эмульсионной композиции, содержимое реактора 18 можно перемещать в конечный процессор 22, в котором эмульсионную композицию 64 упаковывают и/или подготавливают для хранения, перевозки и т.д.The time required to efficiently mix the components to form an emulsion during the batch process 60, including the belt mixer 62, may depend on a number of factors, such as the volume of the mixer 62, the amount of substances to be mixed, and the characteristics of the emulsion composition, such as density, viscosity , concentration of emulsifying agents, etc. Immediately after the various components are sufficiently mixed in the reactor 18 to form the desired emulsion composition, the contents of the reactor 18 can be transferred to the final processor 22, in which the emulsion composition 64 is packaged and / or prepared for storage, transportation, etc.

Конечный процессор 22 может включать теплообменное оборудование для охлаждения эмульсионной композиции до комнатной температуры перед упаковкой и/или хранением. Теплообменное оборудование конечного процессора 22 может быть предназначено для быстрого охлаждения эмульсионной композиции с целью дополнительного сокращения времени, в течение которого вещество, понижающее температуру сгущения, находится при повышенных температурах. В зависимости от продолжительности периода времени, в течение которого эмульсионная композиция находится в реакторе 18, и условий в реакторе конечный процессор 22 может быть предназначен для осуществления множества режимов охлаждения с целью минимизации времени, в течение которого вещество, понижающее температуру сгущения, находится при повышенной температуре. Кроме того или в качестве альтернативы, теплообменное оборудование может быть предназначено для обеспечения контролируемого охлаждения в конце процесса охлаждения таким образом, чтобы избежать и/или ограничить переохлаждение эмульсионной композиции, тем самым ограничивая случайную кристаллизацию и падение чувствительности эмульсионной композиции.Final processor 22 may include heat exchange equipment for cooling the emulsion composition to room temperature before packaging and / or storage. The heat exchange equipment of the final processor 22 can be designed to quickly cool the emulsion composition in order to further reduce the time during which the substance that reduces the thickening temperature is at elevated temperatures. Depending on the length of the period of time during which the emulsion composition is in the reactor 18 and the conditions in the reactor, the final processor 22 may be designed to perform many cooling modes in order to minimize the time during which the substance that reduces the thickening temperature is at elevated temperature . In addition or alternatively, heat exchange equipment may be designed to provide controlled cooling at the end of the cooling process so as to avoid and / or limit overcooling of the emulsion composition, thereby limiting the random crystallization and loss of sensitivity of the emulsion composition.

Несмотря на то что значительное или полное охлаждение может происходить в конечном процессоре 22, эмульсионная композиция может подвергаться некоторому охлаждению, еще находясь в реакторе 18. Такое охлаждение в реакторе 18 может происходить из-за отсутствия подводимого тепла при введении в реактор компонентов с более низкой температурой или может быть вызвано активным охлаждением данного реактора. Например, вещество, понижающее температуру кристаллизации, можно вводить при температуре между приблизительно 10°C и приблизительно 30°С. В некоторых примерных вариантах осуществления ленточный смеситель 62 может быть приспособлен таким образом, что его поддерживают при температуре приблизительно 90°C или выше до момента введения в реактор вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38, после которого ленточный смеситель может начать охлаждаться или его начинают охлаждать активно, по меньшей мере, до приблизительно 75°C.Although significant or complete cooling may occur in the final processor 22, the emulsion composition may undergo some cooling while still in the reactor 18. Such cooling in the reactor 18 may occur due to the absence of heat input when components with a lower temperature are introduced into the reactor or may be caused by active cooling of the reactor. For example, a substance that lowers the crystallization temperature, you can enter at a temperature between approximately 10 ° C and approximately 30 ° C. In some exemplary embodiments, the implementation of the tape mixer 62 can be adapted so that it is maintained at a temperature of about 90 ° C or higher until a substance that lowers the crystallization temperature is introduced into the reactor 38, after which the tape mixer can begin to cool or begin to cool actively at least up to about 75 ° C.

В зависимости от конфигурации оборудования в реакторе 18 периодического процесса 60, данный реактор 18 можно поддерживать при температуре приблизительно 90°C или более в течение менее чем приблизительно 8 часов после введения вещества, понижающего температуру кристаллизации. В других вариантах осуществления температуру реактора 18 можно поддерживать на уровне приблизительно 90°C или более в течение менее чем приблизительно 2 часов или даже менее чем приблизительно 1 часа после введения вещества, понижающего температуру кристаллизации. Например, для понижения температуры реактора до приблизительно 75°C при введении вещества, понижающего температуру кристаллизации, можно применять активное охлаждение, как уже отмечалось выше. Кроме того или в качестве альтернативы, температура реактора 18 может оставаться на уровне 90°C или выше или может быть неконтролируемой и флуктуировать в соответствии с температурами компонентов на входе. Подобный вариант осуществления может быть приемлемым в периодических процессах, в которых компоненты эмульсионной композиции удаляют из реактора 18 в течение менее чем двадцати четырех часов после введения вещества, понижающего температуру кристаллизации. Например, ленточный смеситель 62 может быть достаточно эффективным, для того чтобы завершить перемешивание эмульсионной композиции 64 за 15 минут, 30 минут, 1 час, 2 часа, 4 часа, 8 часов или какое-либо другое время, достаточно короткое, для того чтобы эмульсионная композиция охладилась в конечном процессоре 22 без разложения вещества, понижающего температуру кристаллизации.Depending on the configuration of the equipment in the reactor 18 of the batch process 60, this reactor 18 can be maintained at a temperature of about 90 ° C or more for less than about 8 hours after the introduction of a substance that lowers the crystallization temperature. In other embodiments, the temperature of the reactor 18 can be maintained at about 90 ° C or more for less than about 2 hours or even less than about 1 hour after the introduction of a substance that lowers the crystallization temperature. For example, to lower the temperature of the reactor to approximately 75 ° C with the introduction of a substance that lowers the temperature of crystallization, you can apply active cooling, as noted above. In addition or alternatively, the temperature of the reactor 18 may remain at 90 ° C or higher, or may be uncontrolled and fluctuate in accordance with the temperatures of the components at the inlet. A similar embodiment may be acceptable in batch processes in which the components of the emulsion composition are removed from the reactor 18 within less than twenty-four hours after the introduction of a substance that lowers the crystallization temperature. For example, a tape mixer 62 can be effective enough to complete mixing of the emulsion composition 64 in 15 minutes, 30 minutes, 1 hour, 2 hours, 4 hours, 8 hours, or some other time that is short enough for the emulsion the composition was cooled in the final processor 22 without decomposition of a substance that lowers the crystallization temperature.

Периодический процесс 60 Фиг. 2 можно осуществлять с окислительной фазой 24, горючей фазой 28 и веществом, понижающим температуру кристаллизации, 38, как описано выше, в соответствии с любым одним или несколькими вариантами осуществления или технологическими циклами, описанными выше. Аналогично, периодический процесс 60 может быть организован таким образом, чтобы получить композицию эмульсионного взрывчатого вещества 64, имеющую одно или несколько свойств и характеристик, описанных выше.The batch process 60 of FIG. 2 can be carried out with an oxidizing phase 24, a combustible phase 28 and a substance that lowers the crystallization temperature, 38, as described above, in accordance with any one or more of the options for implementation or technological cycles described above. Similarly, the batch process 60 may be organized in such a way as to obtain an emulsion explosive composition 64 having one or more of the properties and characteristics described above.

Как указано ранее, Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение непрерывного процесса 70 для получения композиций эмульсионного взрывчатого вещества, попадающих в рамки объема настоящего изобретения. Несмотря на то что это конкретно не проиллюстрировано на фигурах, настоящее изобретение охватывает и способы, в которых одна или несколько стадий являются непрерывными процессами, тогда как другие стадии являются периодическими процессами. Например, источник горючего вещества 14 может заключать в себе непрерывный процесс получения горючей фазы, при котором данный непрерывный процесс заключается в перемешивании потоков масел, эмульгаторов и модификаторов вязкости внутри резервуара для хранения топлива, который применяется для подачи способа 10.As indicated previously, FIG. 3 is a schematic representation of a continuous process 70 for producing emulsion explosive compositions falling within the scope of the present invention. Although not specifically illustrated in the figures, the present invention also encompasses methods in which one or more stages are continuous processes, while other stages are batch processes. For example, a source of combustible substance 14 may comprise a continuous process for producing a combustible phase, wherein the continuous process involves mixing the streams of oils, emulsifiers and viscosity modifiers inside a fuel storage tank that is used to supply method 10.

Фиг. 3 иллюстрирует, что схематический реактор 18 Фиг. 1 может включать множество единиц технологического оборудования 58 для упрощения получения композиций эмульсионного взрывчатого вещества 64. Фиг. 3, кроме того, иллюстрирует, что независимо от конфигурации реактора 18 и конфигурации способа, как например периодическая или непрерывная, данный способ включает окислительную фазу 24 и соответствующий сырьевой поток окислителя 26, горючую фазу 28 и соответствующий сырьевой поток горючего вещества 30 и вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 и соответствующий сырьевой поток вещества, понижающего температуру кристаллизации, 40. Как уже отмечалось выше, среди других возможных компонентов горючая фаза 38 может включать масла 32, эмульгирующие агенты 34 и модификаторы вязкости 36. Как проиллюстрировано на Фиг. 3, данные компоненты можно вводить в источник горючего вещества 14 из их собственных источников, которые могут представлять собой отдельные источники для облегчения регулирования подачи различных компонентов.FIG. 3 illustrates that schematic reactor 18 of FIG. 1 may include multiple units of processing equipment 58 to simplify the preparation of emulsion explosive compositions 64. FIG. 3 further illustrates that regardless of the configuration of the reactor 18 and the configuration of the process, such as batch or continuous, the process includes an oxidizing phase 24 and a corresponding oxidizing agent feed stream 26, a combustible phase 28 and a corresponding combustible substance feed stream 30 and a reducing substance crystallization temperature, 38 and the corresponding feed stream of a substance that lowers the crystallization temperature, 40. As already noted above, among other possible components, the combustible phase 38 may include oils 32, emuls activating agents 34 and viscosity modifiers 36. As illustrated in FIG. 3, these components can be introduced into the source of combustible substance 14 from their own sources, which can be separate sources to facilitate regulation of the flow of various components.

Реактор Фиг. 3 может содержать мешалку для получения эмульсии 72, предназначенную для того, чтобы соединить, по меньшей мере, окислительную фазу и горючую фазу с получением эмульсии, которую можно назвать промежуточной эмульсией 74, которая отличается от конечной композиции взрывчатой эмульсии тем, что она еще не включает все надлежащие компоненты в надлежащих концентрациях при надлежащих температурах и т.д. Как проиллюстрировано на Фиг. 3 посредством сырьевого потока вещества, понижающего температуру кристаллизации, 40, мешалка для получения эмульсии 72 может быть предназначена для включения вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38 в состав промежуточной эмульсии 74. Например и как показано, сырьевой поток окислителя 26, сырьевой поток горючего вещества 30 и сырьевой поток вещества, понижающего температуру кристаллизации, 40 можно смешать все вместе изначально с образованием единого сырьевого потока 76, направленного в смеситель для получения эмульсии 72. Кроме того или в качестве альтернативы, одно или несколько из окислительной фазы 24, горючей фазы 28 и/или вещества, понижающего температуру сгущения, 38 можно вводить отдельно от других в смеситель для получения эмульсии 72 в любом месте. В качестве одного из примеров, вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно вводить в смеситель для получения эмульсии при входе в смеситель, который может быть включен в одну линию с сырьевым потоком, содержащим горючую фазу и окислительную фазу, или который может быть отведен от этого места.Reactor FIG. 3 may comprise an agitator for producing an emulsion 72, intended to combine at least the oxidizing phase and the combustible phase to form an emulsion, which may be called intermediate emulsion 74, which differs from the final explosive emulsion composition in that it does not yet include all the right components in the right concentrations at the right temperatures, etc. As illustrated in FIG. 3 by means of a feed stream of a substance that lowers the crystallization temperature, 40, an agitator for producing an emulsion 72 may be designed to include a substance that reduces the crystallization temperature, 38 in the composition of the intermediate emulsion 74. For example and as shown, the feed stream of the oxidizing agent 26, the feed stream of combustible material 30 and the feed stream of a substance that lowers the crystallization temperature, 40 can be mixed all together initially with the formation of a single feed stream 76, directed to the mixer to obtain an emulsion 72. In addition o or alternatively, one or more of the oxidizing phase 24, the combustible phase 28 and / or the condensation temperature lowering agent 38 can be introduced separately from the others into the mixer to produce emulsion 72 anywhere. As one example, a crystallization temperature lowering agent 38 may be introduced into the mixer to form an emulsion upon entering the mixer, which may be in line with the feed stream containing the combustible phase and the oxidizing phase, or which may be diverted therefrom. places.

Смеситель для получения эмульсии 72, схематически проиллюстрированный на Фиг. 3, представляет собой большое количество технологического оборудования, которое можно применять для получения эмульсии из сырьевого потока горючего вещества и сырьевого потока окислителя. Один или несколько альтернативных аппаратов можно применять отдельно или в комбинации с целью получения промежуточной эмульсии, которую затем модифицируют для получения конечной эмульсионной композиции.An emulsion mixer 72, schematically illustrated in FIG. 3 represents a large number of processing equipment that can be used to obtain an emulsion from a feed stream of a combustible substance and a feed stream of an oxidizing agent. One or more alternative devices can be used separately or in combination to obtain an intermediate emulsion, which is then modified to obtain the final emulsion composition.

Кроме того или в качестве альтернативы, некоторое количество или все вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно вводить в промежуточную эмульсию 74 после исходного смесителя для получения эмульсии 72. Фиг. 3 иллюстрирует, что реактор 18 может включать вспомогательный смеситель 78, который может представлять собой лопастной смеситель или другой подходящий смеситель, следующий после смесителя для получения эмульсии 72 и принимающий промежуточную эмульсию 74. Данный вспомогательный смеситель 78 можно применять для присоединения одного или нескольких вспомогательных компонентов 50 к промежуточной эмульсии 74. Примерные вспомогательные компоненты 50 могут включать среди других возможных вспомогательных компонентов гранулированный нитрат аммония 52, алюминий 54 и/или микросферы 56. Кроме того или в качестве альтернативы, как проиллюстрировано на примере необязательного сырьевого потока 80, некоторое количество или все необходимое вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно вводить в промежуточную эмульсию 74 во вспомогательный смеситель.In addition or alternatively, some or all of the substance lowering the crystallization temperature 38 can be introduced into the intermediate emulsion 74 after the original mixer to obtain the emulsion 72. FIG. 3 illustrates that reactor 18 may include an auxiliary mixer 78, which may be a paddle mixer or other suitable mixer, downstream of the mixer for receiving emulsion 72 and receiving intermediate emulsion 74. This auxiliary mixer 78 can be used to attach one or more auxiliary components 50 to the intermediate emulsion 74. Exemplary auxiliary components 50 may include, among other possible auxiliary components, granular ammonium nitrate 52, aluminum 54, and / or microspheres 56. Additionally or alternatively, as illustrated in the example of the optional feed stream 80, some or all of the required substance that lowers the crystallization temperature, 38 may be introduced into the intermediate emulsion 74 to the auxiliary mixer.

Несмотря на то что примерный непрерывный процесс 70, показанный на Фиг. 3, иллюстрирует конкретные компоненты, подающиеся в конкретное технологическое оборудование 58, следует понимать, что один или несколько компонентов можно вводить в любое подходящее место в реакторе 18. Например, необязательный сырьевой поток 80 вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38 можно организовать таким образом, чтобы вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 подавалось к промежуточной эмульсии 74 перед тем, как промежуточная эмульсия входит во вспомогательный смеситель 78.Although the exemplary continuous process 70 shown in FIG. 3 illustrates specific components fed to specific processing equipment 58, it should be understood that one or more components can be introduced at any suitable location in reactor 18. For example, an optional feed stream 80 of a substance that lowers the crystallization temperature, 38 can be arranged so that a crystallization temperature lowering agent 38 was supplied to the intermediate emulsion 74 before the intermediate emulsion enters the auxiliary mixer 78.

Как уже отмечалось выше, температуру вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38, а также температуру других сырьевых компонентов, промежуточных композиций и конечного эмульсионного продукта можно отслеживать и контролировать с целью получения необходимых взрывчатых свойств конечной эмульсионной композиции. Любой один или несколько модулей технологического оборудования 58, которые могут создавать непрерывный процесс 70, такого как оборудование 58, которое включено в реактор 18, как показано на Фиг. 3, могут быть предназначены для применения активного нагревания и/или охлаждения с целью позволить условиям окружающей среды оказывать влияние на реакцию или условия смешения и/или предохранить оборудование от действия условий окружающей среды. Например, вспомогательный смеситель 78 может быть предназначен для активного охлаждения промежуточной эмульсии 74 таким образом, чтобы поддерживать температуру вспомогательного смесителя и тем самым температуру вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38 в рамках приемлемого диапазона, такого как температурные диапазоны, отмеченные выше.As noted above, the temperature of the substance that lowers the crystallization temperature, 38, as well as the temperature of other raw materials, intermediate compositions and the final emulsion product can be monitored and controlled in order to obtain the necessary explosive properties of the final emulsion composition. Any one or more modules of process equipment 58 that can create a continuous process 70, such as equipment 58, that is included in reactor 18, as shown in FIG. 3 may be designed to employ active heating and / or cooling in order to allow environmental conditions to influence the reaction or mixing conditions and / or to protect the equipment from environmental conditions. For example, auxiliary mixer 78 may be designed to actively cool the intermediate emulsion 74 in such a way as to maintain the temperature of the auxiliary mixer and thereby the temperature of the substance that lowers the crystallization temperature, 38 within an acceptable range, such as the temperature ranges noted above.

Как проиллюстрировано на примере выходного потока 82, выход 84 вспомогательного смесителя 78 может переходить непосредственно в конечный процессор 22 для упаковки, перевозки и т.д. Кроме того или в качестве альтернативы, выход из вспомогательного смесителя 78 может проходить через внутренний выходной поток 86 к необязательному холодильнику 88. Холодильник 88 может быть предназначен для охлаждения эмульсионной композиции, которая может быть промежуточной эмульсией или эмульсией, которая уже включает все надлежащие ей компоненты, с целью поддержания температуры эмульсии в рамках приемлемого диапазона таким образом, чтобы предотвратить кристаллизацию эмульсии и разложение вещества, понижающего температуру кристаллизации. Как описано выше, любой один или несколько модулей технологического оборудования 58 может выполнять охлаждающую функцию, в результате чего дополнительный холодильник 88 может оказаться нецелесообразным. Однако холодильник 88 может быть включен вместо охлаждающих элементов, включенных в другое оборудование, или вместе с охлаждающими элементами другого оборудования. В одном примерном варианте осуществления вспомогательный смеситель 78 может иметь систему для измерения температуры (не показано) вещества, которое выходит из данного смесителя. В случае когда система для измерения температуры определяет, что температура на выходе 84 является приемлемой, выходящее вещество можно направлять в выходной поток 82. В случае когда система для измерения температуры определяет, что температура является слишком высокой, выходящее вещество 84 можно направлять во внутренний выходной поток по направлению к холодильнику 88. Холодильник 88 может обеспечивать активное охлаждение или может быть организован таким образом, чтобы выходной поток 84 охлаждался под влиянием условий окружающей среды.As illustrated by the output stream 82, the output 84 of the auxiliary mixer 78 can go directly to the final processor 22 for packaging, transportation, etc. In addition or alternatively, the output from the auxiliary mixer 78 may pass through an internal outlet stream 86 to an optional cooler 88. The refrigerator 88 may be designed to cool an emulsion composition, which may be an intermediate emulsion or an emulsion that already includes all its components, in order to maintain the temperature of the emulsion within an acceptable range in such a way as to prevent crystallization of the emulsion and the decomposition of a substance that lowers the temperature of the crystal nation. As described above, any one or more modules of the processing equipment 58 may perform a cooling function, as a result of which an additional refrigerator 88 may not be practical. However, refrigerator 88 may be included in place of cooling elements included in other equipment, or together with cooling elements of other equipment. In one exemplary embodiment, the auxiliary mixer 78 may have a system for measuring the temperature (not shown) of the substance that leaves the mixer. In the case where the temperature measuring system determines that the temperature at the outlet 84 is acceptable, the leaving substance can be sent to the output stream 82. In the case where the temperature measuring system determines that the temperature is too high, the leaving substance 84 can be directed to the internal output stream in the direction of the refrigerator 88. The refrigerator 88 may provide active cooling or may be arranged so that the outlet stream 84 cools under the influence of environmental conditions.

В вариантах осуществления, которые включают теплообменник 88 для осуществления необходимого понижения температуры композиции промежуточной эмульсии, Фиг. 3 иллюстрирует, что в состав реактора 18 может быть включен дополнительный вспомогательный смеситель 90. Например, он может быть необходим для того, чтобы отсрочить введение вещества, понижающего температуру кристаллизации, 38 до того момента, когда эмульсия достаточно охладится, с целью предотвращения разложения вещества, понижающего температуру кристаллизации. Как проиллюстрировано в необязательной конфигурации Фиг. 3, некоторое количество или все вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 можно вводить в эмульсию на последней ступени реактора, как, например, при введении во вспомогательный смеситель 90, который располагается после теплообменника 88 или другого аппарата, предназначенного для понижения температуры эмульсии. Дополнительный вспомогательный смеситель 90 может представлять собой смеситель любой подходящей конфигурации, такой как лопастной смеситель или другой пригодный смеситель.In embodiments that include a heat exchanger 88 to effect the necessary lowering of the temperature of the intermediate emulsion composition, FIG. 3 illustrates that an additional auxiliary mixer 90 may be included in reactor 18. For example, it may be necessary to delay the introduction of a substance that lowers the crystallization temperature, 38 until the emulsion is sufficiently cooled to prevent decomposition of the substance, lowering the crystallization temperature. As illustrated in the optional configuration of FIG. 3, some or all of the substance that lowers the crystallization temperature 38 can be introduced into the emulsion at the last stage of the reactor, as, for example, when introduced into the auxiliary mixer 90, which is located after the heat exchanger 88 or other apparatus designed to lower the temperature of the emulsion. The optional auxiliary mixer 90 may be a mixer of any suitable configuration, such as a paddle mixer or other suitable mixer.

При рассмотрении данной примерной необязательной конфигурации некоторое количество или все вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 может быть направлено по обводному потоку 92, для того чтобы миновать сырьевой поток вещества, понижающего температуру кристаллизации, 40 и необязательный сырьевой поток 90, и для того чтобы подавать в реактор технологические потоки после теплообменника 88, как, например, те, которые вводят в дополнительный вспомогательный смеситель 90, как проиллюстрировано на Фиг. 3. Технологические потоки реактора, поступающие в дополнительный вспомогательный смеситель 90, могут включать поток теплообменника 94, выходящий из данного теплообменника, как показано на Фиг. 3, или могут идти непосредственно из вспомогательного смесителя 78, как, например, в случае, если вспомогательный смеситель 78 выполняет охлаждающую функцию.When considering this exemplary optional configuration, some or all of the substance that lowers the crystallization temperature 38 may be directed along the by-pass stream 92, in order to bypass the raw material stream of the substance that lowers the crystallization temperature, 40 and the optional raw material stream 90, and in order to feed reactor process streams after heat exchanger 88, such as those introduced into the auxiliary auxiliary mixer 90, as illustrated in FIG. 3. The reactor process streams entering the auxiliary auxiliary mixer 90 may include a heat exchanger stream 94 leaving the heat exchanger, as shown in FIG. 3, or can go directly from the auxiliary mixer 78, as, for example, if the auxiliary mixer 78 performs a cooling function.

Различные необязательные конфигурации непрерывного процесса 70, показанного на Фиг. 3, иллюстрируют то, что реактор 18 настоящего изобретения может быть организован любым подходящим образом для получения композиции взрывчатой эмульсии, при этом вещество, понижающее температуру кристаллизации, 38 подвергают повышенной температуре в течение минимального периода времени. Как описано выше, в способах настоящего изобретения температуру реактора 18 или некоторого его модуля можно поддерживать предпочтительно на уровне выше приблизительно 90°C в течение менее чем приблизительно 24 часов, менее чем приблизительно 12 часов, менее чем приблизительно 4 часов и более предпочтительно менее чем приблизительно 1 часа. Применяемые в контексте данного документа ссылки на температуру реактора 18 относятся к температуре реактора в целом, средней температуре реактора и/или температуре одного или несколько модулей реактора. Конкретнее подобные ссылки относятся к температуре композиций внутри или проходящих через реактор и особенно к композициям, которые включают вещество, понижающее температуру кристаллизации.Various optional configurations of the continuous process 70 shown in FIG. 3 illustrate that the reactor 18 of the present invention can be arranged in any suitable way to produce an explosive emulsion composition, wherein the crystallization temperature lowering agent 38 is subjected to an elevated temperature for a minimum period of time. As described above, in the methods of the present invention, the temperature of the reactor 18 or some module thereof can preferably be maintained at a level above about 90 ° C for less than about 24 hours, less than about 12 hours, less than about 4 hours, and more preferably less than about 1 hour Used in the context of this document, references to the temperature of the reactor 18 refer to the temperature of the reactor as a whole, the average temperature of the reactor and / or the temperature of one or more reactor modules. More specifically, such references relate to the temperature of the compositions inside or passing through the reactor, and especially to compositions that include a substance that lowers the crystallization temperature.

Считается, что изобретение, изложенное выше, охватывает множество различных способов и/или приборов с независимым применением. Несмотря на то что каждый из данных способов и приборов были раскрыты в своей предпочтительной форме, их конкретные варианты осуществления, которые раскрыты и проиллюстрированы в контексте данного документа, не следует понимать в смысле ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Предмет данного изобретения включает все новые и нетривиальные комбинации и субкомбинации различных элементов, характеристик, функций и/или свойств, раскрытых в контексте данного документа. Принципы настоящего изобретения можно осуществлять и в других конкретных вариантах, не отклоняясь от его структур, способов или других существенных характеристик, которые широко описаны в контексте данного документа. Описанные варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях только как примерные, но не ограничивающие. Следовательно, объем данного изобретения не ограничивается предшествующим описанием или приведенной ниже формулой изобретения, и все изменения, которые подходят по определению и находятся в пределах диапазона эквивалентности предшествующего описания и/или приведенной ниже формулы изобретения, должны заключаться в рамках его объема. Аналогично, там, где в данном описании и/или формуле изобретения употребляется артикль "a", или выражение "a first", или их эквиваленты, следует понимать, что данное описание включает применение одного или несколько таких элементов, не требуя, но и не исключая два или несколько подобных элементов.It is believed that the invention set forth above covers many different methods and / or devices with independent use. Although each of these methods and devices has been disclosed in its preferred form, their specific embodiments, which are disclosed and illustrated in the context of this document, should not be understood in the sense of limitation, since numerous modifications are possible. The subject of this invention includes all new and non-trivial combinations and subcombinations of various elements, characteristics, functions and / or properties disclosed in the context of this document. The principles of the present invention can be implemented in other specific embodiments, without deviating from its structures, methods or other significant characteristics, which are widely described in the context of this document. The described embodiments should be considered in all respects only as exemplary, but not limiting. Therefore, the scope of this invention is not limited to the foregoing description or the claims below, and all changes that are by definition and within the range of equivalence of the foregoing description and / or the following claims should be included within its scope. Similarly, where the article "a" or the expression "a first" or their equivalents is used in this description and / or claims, it should be understood that this description includes the use of one or more of these elements, without requiring, but not excluding two or more of these elements.

Считается, что приведенная ниже формула изобретения направлена на некоторые комбинации и субкомбинации, которые соответствуют раскрытым примерам и которые считаются новыми и нетривиальными. Другие комбинации и субкомбинации характеристик, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены в исправлении настоящей формулы изобретения или представлении новой формулы изобретения, в данной или родственной заявке. Подобная исправленная или новая формула изобретения, направлена ли она на другую комбинацию или на ту же самую комбинацию, будь она другая, больше, меньше или равная по объему исходной формуле изобретения, также считается включенной в рамки объекта настоящего изобретения.It is believed that the following claims are directed to certain combinations and subcombinations that are consistent with the disclosed examples and which are considered new and non-trivial. Other combinations and subcombinations of characteristics, functions, elements and / or properties may be claimed in the correction of the present claims or the submission of a new claims in this or related application. A similar revised or new claims, whether it is directed to a different combination or to the same combination, whether it is different, larger, smaller or equal in volume to the original claims, is also considered to be included in the scope of the object of the present invention.

Claims

1. Sensitive to detonation explosive emulsion composition containing: an oxidizing phase containing a supersaturated solution of ammonium nitrate; a combustible phase containing a satisfactory emulsifying agent to provide dispersion of the oxidative phase in the combustible phase; and a substance that lowers the crystallization temperature containing hexamine nitrate in an amount of 0.1-10.0 wt.%.

2. The explosive emulsion composition according to claim 1, where the hexamine nitrate added to the composition has a density between about 1.20 and about 1.30 g / cm ³ at about 25 ° C.

3. The composition of the explosive emulsion according to claim 1, where the composition of the explosive emulsion has a crystallization temperature at which the emulsion composition begins to crystallize and into which a substance lowering the crystallization temperature is introduced to lower the crystallization temperature.

4. The composition of the explosive emulsion according to claim 1, additionally containing a crosslinking agent and where the explosive emulsion has a density between about 1.0 and about 1.5 g / cm ³ and a crystallization temperature of less than about 80 ° C.

5. The explosive emulsion composition according to claim 1, where the combustible phase contains the necessary emulsifying agents to maintain the dispersion of the oxidative phase in the combustible phase under shock / shear conditions.

6. The explosive emulsion composition according to claim 1, where the amount of emulsifying agent in the combustible phase is between about 1 and about 3 wt.% / Wt. explosive emulsion.

7. The explosive emulsion composition according to claim 1, where the oxidizing phase contains a supersaturated solution of ammonium nitrate in water; where the combustible phase contains mineral oil and the necessary emulsifying agent to ensure dispersion of the oxidative phase in the combustible phase and where the content of ammonium nitrate is between about 50 and about 80 wt.% the composition of the explosive emulsion, where the water content is between about 5 and about 15 wt.% explosive emulsion composition, where the mineral oil content is between about 0.01 and about 5.0 wt.% explosive emulsion composition and where the content of the substance that reduces t mperaturu crystallization is between about 0.1 and about 10 wt.% of the emulsion explosive composition.

8. The composition of the explosive emulsion according to claim 1, where the composition is sensitive to detonation after storage for at least one year.

9. A method of producing a detonation sensitive explosive emulsion in a reactor, comprising: introducing a solution of ammonium nitrate in water into a reactor, where the solution of ammonium nitrate is maintained at a temperature of about 90 ° C or higher; introducing an oil phase containing an emulsifying agent into the reactor; introducing a substance that lowers the temperature of crystallization in a reactor, where the substance that lowers the temperature of crystallization contains hexamine nitrate; and mixing a solution of ammonium nitrate, an oil phase and a substance that lowers the temperature of crystallization; wherein the reactor is maintained at a temperature of about 90 ° C or more for less than about 8 hours after the introduction of a substance to lower the crystallization temperature.

10. The method according to claim 9, in which the temperature of the reactor is maintained at about 90 ° C or more for less than about 1 hour after introducing into the reactor a substance that reduces the crystallization temperature.

11. The method according to claim 9, in which the temperature of the reactor is maintained at about 90 ° C or more for less than about 30 minutes after introducing into the reactor a substance that reduces the crystallization temperature.

12. The method according to claim 9, in which hexamine nitrate contains hexamine nitrate in an aqueous solution with a density at about 25 ° C of between 1.2 and 1.3 g / cm ³ .

13. The method according to claim 9, in which hexamine nitrate is introduced into the reactor at a temperature between about 10 and about 30 ° C.

14. The method according to claim 9, in which the reactor is a batch reactor.

15. The method according to 14, in which a solution of ammonium nitrate in water and the oil phase are mixed with the formation of an emulsion before the introduction of substances that lower the crystallization temperature.

16. The method according to claim 9, in which the reactor is a continuous reactor containing at least one mixer to obtain an emulsion.

17. The method according to clause 16, in which the solution of ammonium nitrate, the oil phase and a substance that lowers the temperature of crystallization, are stored separately and combined with the formation of a feed stream directed to the mixer to obtain an emulsion.

18. The method of claim 17, wherein the emulsion mixer comprises an inlet mixer and wherein a substance that lowers the crystallization temperature is added to the inlet mixer with a feed stream.

19. The method according to clause 16, in which the solution of ammonium nitrate and the oil phase are combined in a mixer to obtain an emulsion with the formation of an intermediate emulsion and in which a substance that reduces the crystallization temperature is mixed with an intermediate emulsion in an auxiliary mixer, which is located after the mixer to obtain an emulsion .

20. The method according to clause 16, in which the continuous reactor further comprises an emulsion refrigerator, which is located after the mixer to obtain an emulsion, and in which a substance that reduces the crystallization temperature, is mixed with the intermediate emulsion after the emulsion refrigerator.