RU2521637C2

RU2521637C2 - Water-containing explosive powder

Info

Publication number: RU2521637C2
Application number: RU2011109392/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Архипов; Владимир Арнольдович Белин; Иван Владимирович Бригадин; Станислав Иванович Дорошенко; Владимир Мхайлович Мытарев; Александр Георгиевич Нестеров; Николай Петрович Смагин
Original assignee: Иван Владимирович Бригадин; Станислав Иванович Дорошенко
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2014-07-10
Also published as: RU2011109392A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to water-containing industrial explosives based on a gel-like matrix sensitised with pyroxiline powder. The water-containing explosive powder contains 40.0-65.0 wt % pyroxiline powder or a mixture thereof with ballistite powder, 6.0-15.0 wt % sodium nitrate, 4.0-10.0 wt % organic fuel, 10.0-25.0 wt % water, 0.3-2.0 wt % polyacrylamide and ammonium nitrate - the balance, wherein the linking agent is chrome alum or a mixture of chrome alum and aluminium in powder consistence 0.01-0.1, sodium thiosulphate 0.02-0.2 and further contains aluminium in form of a surface film or foil.

EFFECT: explosive composition widens the range of application conditions and improves the efficiency of charge explosions.

Description

Изобретение относится к области водосодержащих промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) на основе гелеобразной матрицы, сенсибилизированной пироксилиновым порохом.The invention relates to the field of water-containing industrial explosives (PVV) based on a gel-like matrix sensitized with pyroxylin powder.

Водосодержащие пороховые ПВВ, разработка которых начата за рубежом в конце 50-х годов XX века, нашли широкое применение при проведении взрывных работ в промышленности, строительстве и в чрезвычайных ситуациях. Химический состав таких ПВВ разработан, исследован и описан в ряде работ и запатентован в России и других странах.Water-containing powder PVV, the development of which began abroad in the late 50s of the 20th century, has been widely used in blasting in industry, construction and in emergency situations. The chemical composition of such PVV is developed, researched and described in a number of works and patented in Russia and other countries.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водосодержащий пороховой взрывчатый заряд, включающий пироксилиновый порох или его смесь с баллиститным порохом, натриевую селитру, органическое горючее, полиакриламид, в качестве сшивающего агента - смесь бихромата калия и тиосульфата натрия, аммиачную селитру и воду, в котором в качестве сшивающего агента использован бихромат калия (патент РФ №2183209, C06B 25/26, 31/28, опубл. 10.06.2002 г.).Closest to the proposed invention is a water-containing powder explosive charge, including pyroxylin powder or its mixture with ballistic powder, sodium nitrate, organic fuel, polyacrylamide, as a crosslinking agent is a mixture of potassium dichromate and sodium thiosulfate, ammonium nitrate and water, in which a crosslinking agent used potassium dichromate (RF patent No. 2183209, C06B 25/26, 31/28, publ. 06/10/2002).

В ходе испытаний этого ПВВ установлены его детонационные характеристики, характеристики безопасности и работоспособности. Установлено, что по своим совокупным характеристикам указанный состав приближается к идеальному.During the tests of this PVV, its detonation characteristics, safety and performance characteristics were established. It has been established that in terms of its aggregate characteristics, this composition approaches ideal.

Однако в ряде ситуаций этот состав все-таки имеет ограничения по применению. Например, при взрывных работах в подземных и стесненных условиях, когда из-за ограниченности пространства и затрудненной вентиляции в окружающей атмосфере создаются высокие концентрации экологически вредного (токсичного) шестивалентного хрома, входящего в состав бихромата калия.However, in some situations, this composition still has limitations on its use. For example, during blasting operations in underground and cramped conditions, when due to limited space and difficult ventilation in the surrounding atmosphere, high concentrations of environmentally harmful (toxic) hexavalent chromium, which is part of potassium dichromate, are created.

Вместе с тем, для ведения взрывных работ в стесненных условиях и при щадящем воздействии на окружающую среду, требуются удлиненные заряды с малым диаметром, а при взрыве в воздухе любого заряда ПВВ без оболочки, его критический диаметр заметно увеличивается по сравнению с паспортными данными.At the same time, for conducting blasting operations in cramped conditions and with a gentle impact on the environment, elongated charges with a small diameter are required, and in the explosion of any charge of explosive without an envelope in air, its critical diameter noticeably increases compared to the passport data.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона условий применимости и повышение эффективности воздействия взрывов зарядов на основе водосодержащего порохового взрывчатого состава.An object of the invention is to expand the range of conditions of applicability and increase the efficiency of the effects of explosions of charges based on a water-containing powder explosive composition.

Результат достигается в водосодержащем пороховом взрывчатом заряде, включающем пироксилиновый порох, натриевую селитру, органическое горючее, полиакриламид, сшивающий агент, аммиачную селитру и воду, за счет того, что в качестве сшивающего агента он содержит хромовокислые квасцы или смесь хромовокислых квасцов с алюминием в консистенции пудры и тиосульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:The result is achieved in a water-containing powder explosive charge, including pyroxylin powder, sodium nitrate, organic fuel, polyacrylamide, a crosslinking agent, ammonium nitrate and water, due to the fact that it contains chromic acid alum or a mixture of aluminum hydroxide alumina as a crosslinking agent and sodium thiosulfate in the following ratio of components, wt.%:

пироксилиновый порохpyroxylin powder 40,0-65,040.0-65.0 натриевая селитраsodium nitrate 6,0-15,06.0-15.0 органическое горючееorganic fuel 4,0-10,04.0-10.0 полиакриламидpolyacrylamide 0,3-2,00.3-2.0 хромовокислые квасцы илиchromic alum or смесь хромовокислых квасцовmixture of chromic alum с алюминием в консистенции пудрыwith aluminum in powder consistency 0,01-0,10.01-0.1 тиосульфат натрияsodium thiosulfate 0,02-0,20.02-0.2 водаwater 10,0-25,010.0-25.0 аммиачная селитраammonium nitrate остальное.rest.

При этом дополнительно заряд содержит алюминий в виде поверхностной пленки или фольги.Moreover, the charge additionally contains aluminum in the form of a surface film or foil.

В случае применения только хромовокислых квасцов тиосульфат натрия не включается в состав гельпора, т.е. количество тиосульфата натрия в составе гельпора пропорционально их доле.In the case of using only chromic alum, sodium thiosulfate is not included in the gelpore, i.e. the amount of sodium thiosulfate in the gelpore is proportional to their proportion.

Для достижения первой составляющей задачи во взрывчатом составе бихромат калия заменяется на хромовокислые квасцы, в которых содержится экологически менее опасный двухвалентный хром, или смесь хромовокислых квасцов и алюминия в консистенции пудры в том же соотношении по массе. Такая замена позволяет обеспечить сшивку компонентов состава без потери показателей безопасности и работоспособности.To achieve the first component of the task in the explosive composition, potassium dichromate is replaced by chromic acid alum, which contains environmentally less dangerous divalent chromium, or a mixture of chromic acid alum and aluminum in the consistency of powder in the same weight ratio. This replacement allows for the crosslinking of the components of the composition without loss of safety and performance.

При использовании в качестве сшивающего агента бихромата калия в совокупности с тиосульфатом натрия происходит относительно медленное структурирование отдельных молекул в линейку полимера. Гельпор при этом достаточно текуч по реологическим свойствам.When using potassium dichromate as a crosslinking agent in combination with sodium thiosulfate, the relatively slow structuring of individual molecules into a polymer line occurs. At the same time, Helpor is quite fluid in its rheological properties.

При использовании же хромовокислых квасцов структурирование гельпора происходит значительно быстрее, а текучесть существенно увеличивается. Эти свойства установлены в ходе экспериментальной отработки гельпора и очевидно не вытекают из его химического состава, поскольку он в итоге является полимером.When using chromic alum, structuring of the gelpore occurs much faster, and fluidity increases significantly. These properties were established during the experimental development of gelpore and obviously do not follow from its chemical composition, since it is ultimately a polymer.

Для различных условий применения гельпора при взрывных работах требуются различные реологические параметры (текучесть). При снаряжении вертикальных шпуров методом налива требуется гельпор с высокой текучестью, а при снаряжении горизонтальных шпуров патронированным гельпором - с низкой текучестью.For various conditions for the use of gelpore during blasting, various rheological parameters (fluidity) are required. When equipping vertical boreholes with the filling method, gelpores with high fluidity are required, and when equipping horizontal boreholes with cartridge gelpores, low flow is required.

Следует отметить, что водосодержащий пороховой взрывчатый (ВПВВ) состав (гельпор) является очень сложным веществом. Это определяется наличием пироксилинового пороха (с очень сложной химической формулой) и геля как органического полимера.It should be noted that the water-containing powder explosive (WWW) composition (gelpore) is a very complex substance. This is determined by the presence of pyroxylin powder (with a very complex chemical formula) and a gel as an organic polymer.

По этой причине до сих пор нет строгого уравнения химической кинетики детонационных процессов. О сложности химического состава гельпора отмечено в работе (Дубнов Л.В. и др. Промышленные взрывчатые вещества. М.: Недра, 1988, с.259-275). В связи с этим сложность состава не позволяет применять строгие химические законы и основным методом создания ВПВВ является экспериментальный подбор количества компонентов. Простая замена эквивалентных химических веществ в эксперименте приводит к отказу детонации, и здесь существенными факторами являются марка пороха, дисперсный состав и длительность хранения.For this reason, there is still no rigorous equation for the chemical kinetics of detonation processes. The complexity of the chemical composition of gelpore was noted in the work (Dubnov L.V. et al. Industrial explosives. M: Nedra, 1988, p. 259-275). In this regard, the complexity of the composition does not allow the application of strict chemical laws and the main method of creating airborne explosives is the experimental selection of the number of components. A simple replacement of equivalent chemicals in the experiment leads to a failure of detonation, and here the significant factors are the brand of gunpowder, the dispersed composition and the duration of storage.

Вторая составляющая задачи достигается нанесением на поверхность заряда слоя алюминия в виде пленки или фольги. Алюминиевая пленка выполняет одновременно две функции. Первая - механическая - препятствует быстрому разлету продуктов взрыва, чем способствует более полному протеканию реакции взрывчатого превращения, т.е. повышает к.п.д. взрыва, и уменьшает критический диаметр детонации ПВВ. Вторая - химическая - приводит к повышению эффективности взрывного воздействия за счет дополнительной энергии, выделяемой в процессе окисления алюминия в фазе разлета продуктов взрыва.The second component of the problem is achieved by applying to the surface of the charge a layer of aluminum in the form of a film or foil. Aluminum film performs two functions simultaneously. The first - mechanical - prevents the rapid expansion of the explosion products, which contributes to a more complete reaction of the explosive transformation, i.e. improves efficiency explosion, and reduces the critical diameter of the detonation of the explosives. The second - chemical - leads to an increase in the efficiency of explosive action due to the additional energy released during the oxidation of aluminum in the phase of expansion of the explosion products.

Применение алюминиевой фольги для повышения эффективности взрывного воздействия подтверждено в ходе специальных исследований (Трофимов А.В. и др. Патент РФ по заявке на изобретение №2008128008).The use of aluminum foil to increase the efficiency of explosive effects was confirmed in the course of special studies (A. Trofimov and others. RF Patent for the application for invention No. 2008128008).

В зависимости от конкретных условий взрывания, количество алюминия в пленке (толщина фольги) определяется расчетно-экспериментальным методом.Depending on the specific blasting conditions, the amount of aluminum in the film (foil thickness) is determined by the calculation-experimental method.

Предлагаемый взрывчатый состав изготовлен в лабораторных условиях и подвергнут испытаниям на предприятии ОАО «Завод «ТЭКОН» и ФГУП «СКТБ «Технолог» (г. Санкт-Петербург). Результатами испытаний подтверждены характеристики предлагаемого взрывчатого состава.The proposed explosive composition is manufactured in laboratory conditions and tested at the enterprise JSC "Plant" TEKON "and FSUE" SKTB "Technologist" (St. Petersburg). The test results confirmed the characteristics of the proposed explosive composition.

Claims

Water-containing powder explosive charge, including pyroxylin powder, sodium nitrate, organic fuel, polyacrylamide, a crosslinking agent, ammonium nitrate and water, characterized in that it contains chromic alum or a mixture of chromic alum with aluminum in a mixture of sodium sulfide as a crosslinking agent the following ratio of components, wt.%:
Pyroxylin powder 40.0-65.0 Sodium Nitrate 6.0-15.0 Organic fuel 4.0-10.0 Water 10.0-25.0 Polyacrylamide 0.3-2.0 Chromium Alum or a mixture of chromic alum with aluminum in powder consistency 0.01-0.1 Sodium thiosulfate 0.02-0.2 Ammonium nitrate rest

and further comprises aluminum in the form of a surface film or foil.