RU2773247C1 - Взрывчатый состав и способ его изготовления - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к аммиачно-селитренным взрывчатым веществам (ВВ), предназначенным для ведения взрывных работ на земной поверхности в необводненных горных массивах. Взрывчатый состав содержит гранулированную аммиачную селитру, горючее и разуплотняющую добавку. Пастообразное горючее содержит растворенный в воде карбамид и камедь, при следующем соотношении компонентов пастообразного горючего, мас. %: карбамид 69-79, вода 20-30, камедь - остальное. Соотношение компонентов взрывчатого состава, мас. %: аммиачная селитра 90-93, пастообразное горючее 7-10, пенополистирол (сверх 100% по объему) 0,1-30. Взрывчатый состав включает дробленую фракцию гранулированной аммиачной селитры, количество которой составляет не менее 35 мас. % от всего количества аммиачной селитры. При изготовлении взрывчатого состава производят смешивание гранулированной аммиачной селитры, горючего и разуплотняющей добавки. Используют пастообразное горючее, для приготовления которого на первой стадии растворяют в воде карбамид и загущают до гелеобразной консистенции путем добавления камеди, при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбамид 20-30, вода 69,7-79,7, камедь - остальное. На второй стадии гелеобразный раствор доводят до пастообразного состояния путем смешивания с тонкодисперсным карбамидом при добавлении камеди, при следующем соотношении компонентов, мас. %: гелеобразный раствор 29,7-49,7, тонкодисперсный карбамид 50-70, камедь – остальное, для получения пастообразного горючего при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбамид 69-79, вода 20-30, камедь - остальное. Используют дробленую фракцию гранулированной аммиачной селитры, количество которой составляет не менее 35 мас. % от всего количества аммиачной селитры, а компоненты взрывчатого состава смешивают в следующем соотношении, мас. %: аммиачная селитра 90-93, пастообразное горючее 7-10, пенополистирол (сверх 100% по объему) 0,1-30. Обеспечивается повышение безопасности в изготовлении, увеличение экономической и эксплуатационной эффективности и экологической безопасности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к аммиачно-селитренным взрывчатым веществам (ВВ), предназначенным для ведения взрывных работ на земной поверхности в необводненных горных массивах.

В горном деле широко применяются относительно дешевые и достаточно эффективные эмульсионно - гранулированные ВВ (ЭГВВ), представляющие собой смеси гранулированной аммиачной селитры с водомасляной эмульсией. Эмульсия представляет собой двухфазовую систему коллоидной консистенции, в которой внутренней прерывной фазой является водный раствор окислителя (обычно аммиачной селитры), диспергированный внутри внешней непрерывной фазы жидкого горючего (нефтепродукта с эмульгатором).

Специфика структуры ЭГВВ заключается в том, что непрерывная фаза эмульсии обладает способностью омасливать гранулы и частицы селитры, создавая поверхность раздела двух сред, готовых вступить между собой в реакцию взрывного превращения. Проникая в поры гранул и частиц селитры под действием адгезии и парциального давления нефтепродукт расширяет площадь поверхности раздела двух сред, образуя слой, в котором жидкое горючее находится в тесной, почти межмолекулярной связи с окислителем. При этом поверхность раздела двух сред становится зоной, особо чувствительной к инициирующему импульсу, наделяя ЭГВВ высокими взрывчатыми характеристиками, касающимися чувствительности к инициирующему импульсу, скорости и полноты детонации, работоспособности.

Кроме того, ЭГВВ обладают высокими технологическими характеристиками вследствие особой структуры взрывчатого состава. Содержащаяся в ЭГВВ эмульсия во многом определяет физические свойства состава. Ее вязкоупругая консистенция способствует обволакиванию гранул и частиц селитры и их омасливанию внешней фазой, т.е. нефтепродуктом, связыванию компонентов и поддержанию стабильности состава. В то же время она не препятствует растекаемости смеси и полному заполнению ею зарядной полости при заряжании нисходящих скважин насыпью. Этому способствует и окислительная фаза смеси в виде сферических гранул, свободно перекатывающихся в составе смеси при заполнении ею зарядной полости.

Благодаря подобной структуре, в которой физические свойства эмульсии играют особую роль, ЭГВВ сохраняют свои взрывчатые характеристики независимо от воздействия внешних факторов и укладываются в заряд с высокой плотностью. Это обеспечивает высокую эксплуатационную эффективность ЭГВВ.

К недостаткам ЭГВВ относят высокое энергопотребление и опасность их производства. Необходимость приготовления горячих растворов окислителя и горючего с температурой соответственно (80-90) и (60-70)°С и эндотермический характер растворения селитры требуют высоких энергозатрат на приготовление эмульсии. Для быстрого нагрева растворов приходится использовать парогенератор высокой мощности, не менее 75 кВт. При этом расход электроэнергии на нагревание достигает 300 кВт на 1 т эмульсии или (70-80)% от общего его расхода, что значительно усложняет и удорожает производство ЭГВВ. Его приходится удалять от мест применения ВВ (карьеров) и располагать вблизи источников электроснабжения достаточной мощности. При этом к затратам на высокое энергопотребление при изготовлении ЭГВВ добавляются дополнительные затраты на их доставку к местам ведения взрывных работ.Это снижает эффективность ЭГВВ, вынуждая недропользователей искать другие, более дешевые, но достаточно эффективные ВВ.

Другим фактором, снижающим эффективность ЭГВВ, усложняющим и удорожающим их изготовление, является взрывопожароопасность процесса подготовки горючей фазы. Нагревание нефтепродукта (обычно дизельного топлива), температура вспышки которого начинается от 30°С, сопровождается выделением паров, взрывопожароопасность которых в смеси с воздухом начинается с концентрации (2-3)% по объему. Это заставляет относить производство ЭГВВ к категории Б (взрывопожароопасному) по классификации Технического регламента «Общие требования к пожарной безопасности», утвержденного МВД РК 23.06.2017 г., №439.

Отнесение производства ЭГВВ к взрывопожароопасному требует его удаления на значительное расстояние от мест нахождения людей, в том числе карьеров, а также обеспечения этого производства превентивными мерами защиты, существенно усложняющими и удорожающими взрывопожароопасное производство. Это ведет к излишним финансовым расходам на изготовление ЭГВВ и их доставку к местам ведения взрывных работ, снижает экономическую и эксплуатационную эффективность ЭГВВ.

Известен взрывчатый состав, включающий гранулированную аммиачную селитру, водомасляную эмульсию и разуплотняющую добавку, при этом водомасляная эмульсия содержит, (мас. %): гранулированную аммиачную селитру 50-75, дизельное топливо 10-25, воду 14-20 и эмульгатор 1-5, а взрывчатый состав включает, мас. %: водомасляную эмульсию 65-75, разуплотняющую добавку 1-5, гранулированную аммиачную селитру - остальное. Разуплотняющая добавка представляет собой вспененный полистирол (патент РК №30434, кл. С06В 31/28, 2015).

Указанный взрывчатый состав имеет недостаточно высокую экономическую и эксплуатационную эффективность, оцениваемую показателем «цена - качество взрывных работ». Изготовление ЭГВВ характеризуется высоким энергопотреблением, опасностью производства и необходимостью его удаления от мест ведения взрывных работ. Это ведет к излишним затратам на изготовление и доставку ЭГВВ, вызывает расслоение и потерю качества ЭГВВ при их транспортировке на большие расстояния. В результате повышаются расходы на взрывные работы и снижается их качество.

Известно эмульсионное взрывчатое вещество, содержащее гранулированную аммиачную селитру и эмульсию на основе водного раствора аммиачной селитры и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами. Оно содержит эмульсию с отрицательным кислородным балансом, содержащую в качестве нефтепродуктов дизельное топливо или минеральное масло, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас. %: аммиачная селитра 74,56-41, 282, вода 18,64-10,321, дизельное топливо или минеральное масло, или их смесь 15,10-46,697, эмульгатор - не более 1,7, при этом взрывчатое вещество имеет нулевой кислородный баланс и получено смешиванием 10-90 мас. % гранулированной аммиачной селитры и 90-10 мас. % эмульсии (патент РФ №2383519, кл. С06В 31/28, 2010).

Указанное взрывчатое вещество имеет недостаточно высокую экономическую и эксплуатационную эффективность. Введение во взрывчатое вещество эмульсии, приготовление которой характеризуется высоким энергопотреблением и повышенной опасностью, усложняет и удорожает производство, требует оснащения его специальными средствами защиты, заставляет относить его на большие расстояния от мест ведения взрывных работ. Это отрицательно сказывается на себестоимости взрывчатого вещества, ухудшает его экономическую эффективность. Кроме того, необходимость транспортирования ЭГВВ на большие расстояния от места изготовления до мест ведения взрывных работ становится фактором, способствующим его расслоению. Это снижает эксплуатационную эффективность данного ВВ.

Известен взрывчатый состав, содержащий гранулированную аммиачную селитру, жидкое и твердое горючее и разуплотняющую добавку. В качестве твердого горючего он содержит гранулированный карбамид, а в качестве жидкого горючего - эмульсию, состоящую из раствора карбамида в воде и раствора парафина в нефтепродукте в присутствии эмульгатора П. Содержание компонентов эмульсии составляет, мас. %: нефтепродукт 48,0 -77,9, вода 10,0 - 18,0, эмульгатор 10,0-20,0, парафин 0,1-10,0, карбамид 2,0-4,0, при соотношении компонентов состава, мас. %: аммиачная селитра 67,8-95,9, гранулированный карбамид 1,0-4,7, эмульсия 1,5-3, 9, разуплотняющая добавка - остальное. Твердое горючее дополнительно содержит алюминиевый порошок в количестве до 3,0 мас. %. В качестве разуплотняющей добавки он включает пенополистирол, перлит, микросферы (патент РК №25077, кл. С06В 43/00, 2014).

Данный состав разработан для пневмозаряжания на подземных работах. В его структуре использовано жидкое горючее в виде эмульсии, представляющей собой структурированное особым образом бинарное горючее, образованное гетерогенной смесью двух растворов: водного раствора карбамида и раствора парафина и эмульгатора П в нефтепродукте. Это позволяет уменьшить долю нефтепродукта в жидком горючем. Кроме того, по сравнению с другими ЭГВВ, в составе уменьшена доля эмульсионной фракции, подверженной срыву при пневмозаряжании и выносу из зарядной полости. А вместо этого введено твердое горючее - гранулированный карбамид.

Разработка подобного состава, в котором часть жидкого горючего в виде эмульсии на основе нефтепродукта заменена на раствор карбамида в воде, позволяет несколько снизить энергозатраты на нагрев нефтепродукта для растворения в нем парафина и эмульгатора. Однако расход электроэнергии на нагрев продолжает оставаться существенной статьей расходов на изготовление состава, определяющей его себестоимость. Кроме того, процесс нагрева нефтепродукта, сопровождаемый выделением легко воспламеняемых паровоздушных смесей, переводит все производство в категорию Б (взрывопожароопасное). При этом выполнение всех требований, предписываемых правилами к подобным производствам, значительно усложняет и удорожает процесс изготовления состава. Подобное производство приходится удалять на безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны, образуемой при взрыве паровоздушной смеси, от мест проживания или работы людей, в том числе от карьеров. А само производство приходится оборудовать дополнительными средствами превентивной защиты для локализации взрывоопасных паровоздушных смесей в виде отсоса выбросов, их фильтрации и удаления из производственного помещения в окружающее пространство с разжижением в воздухе до безопасной концентрации по экологическим и санитарным нормам. Это снижает экономическую эффективность взрывчатого состава.

Данный состав обладает хорошей сыпучестью и часто используется для заряжания нисходящих скважин насыпью, однако имеет ряд существенных недостатков.

В насыпном состоянии состав менее эффективен, чем при пневмозаряжании. Это связано с низкой плотностью состава, в котором, для придания ему сыпучих свойств, селитра представлена только в виде сферических гранул с пустотами межгранульного пространства, составляющими около трети от объема состава. Плотность состава при этом не превышает (0,85-0,90) г/см³, что не позволяет сосредоточить в нем большое количество энергии и таким образом улучшить его детонационные характеристики и повысить работоспособность.

При пневмозаряжании этот дефект устраняется. При ударе о дно заряжаемой полости или о плоскость формируемого в ней заряда взрывчатый состав реструктурируется. Гранулы селитры и карбамида дробятся до пылевидного состояния и перемешиваются между собой, с эмульсией и алюминиевым порошком, формируя в зарядной полости заряд высокой плотности, порядка (1,15-1,20) г/см³, с высоким энергетическим потенциалом. Это значительно улучшает его детонационные характеристики и повышает работоспособность.

При заряжании насыпью этого не происходит. Из-за низкой плотности, порядка (0,85-0,90) г/см³, снижается потенциальная энергоемкость состава, а наличие пустот в межгранульном пространстве ведет к нарушению баланса между окислителем и горючим в отдельных его частях. При смешении эмульсии, массовая доля которой не превышает 3,9 мас. % с гранулами селитры и карбамида, пустоты между которыми составляют около трети от объема состава, эмульсия распределяется неравномерно. Благодаря вязкоупругой консистенции и малой доле в составе ЭГВВ эмульсия может распределяться комкообразно в виде сгустков в межгранульном пространстве. А из-за дефицита эмульсии она может сосредотачиваться в одной части состава, оставляя без горючего другую его часть. Это нарушает баланс между заданным соотношением компонентов в составе, снижает его энергетический потенциал.

Низкое долевое содержание эмульсии во взрывчатом составе ведет к тому, что он склонен к расслоению из-за недостатка вязкоупругого связующего агента. При транспортировке и заряжании состав подвергается внешним воздействиям (толчкам, вибрации, нагреванию-охлаждению и т.п.), в ходе которых может происходить миграция компонентов. Крупные и низкоплотные разуплотняющие добавки под действием вибрации при транспортировании и пересыпании при заряжании могут перемещаться вверх и, как бы, всплывать в массе состава, а мелкие высокоплотные частицы алюминиевого порошка под действием гравитации просыпаться через незаполненное эмульсией межгранульное пространство в нижнюю часть массы состава. В результате может происходить расслоение состава с концентрацией горючей фазы в одной части смеси, а окислителя в другой ее части. При этом неоднородность состава становится фактором, значительно снижающим его эксплуатационную эффективность.

Другим фактором, снижающим его эксплуатационную эффективность, является недостаточно развитая поверхность раздела двух сред. Недостаток эмульсии, количество которой не превышает 3,9 мас. %, компенсируется гранулированным карбамидом в составе горючего, количество которого составляет (1,0-4,7) мас. %. Однако гранулированный карбамид не участвует в процессе омасливания гранул селитры, а эмульсии в составе недостаточно для образования большой площади раздела двух сред. Это не обеспечивает должного контакта между окислителем и горючим. Гранулированная селитра контактирует с гранулированным карбамидом ограниченными поверхностями, не образуя тесной (межмолекулярной) связи между ними, что значительно снижает начальную концентрацию энергии в зоне соприкосновения двух сред. При возбуждении детонации состава инициирующим импульсом от патрона-боевика скорость увеличения температуры и давления, поддерживающих детонацию, оказывается недостаточно высокой. Это замедляет разгон детонации во взрывчатом составе до достижимого максимума, в результате чего она может быть неполной, а работоспособность недостаточно высокой.

Еще одной проблемой, связанной с производством состава, является токсичность выбросов паровоздушных смесей. Поскольку предельно-допустимые концентрации аэрозолей нефтепродуктов в воздухе рабочей зоны не должны превышать 5 мг/м³, выбросы приходится улавливать, фильтровать и разжижать до концентраций, предписываемых санитарными и экологическими нормами. А само производство приходится удалять от места проживания или работы людей, в том числе от карьеров, и организовывать при нем службу мониторинга токсичных эмиссий, что требует дополнительных затрат, снижающих экономическую эффективность изготавливаемого взрывчатого состава.

Задачей изобретения является разработка эффективного взрывчатого состава, который можно изготавливать вблизи от мест его применения.

Технический результат - повышение безопасности в изготовлении, увеличение экономической и эксплуатационной эффективности и экологической безопасности.

Указанный результат достигается тем, что взрывчатый состав, содержащий гранулированную аммиачную селитру, горючее и разуплотняющую добавку, согласно изобретению, включает пастообразное горючее, содержащее растворенный в воде карбамид и камедь, при следующем соотношении компонентов пастообразного горючего, мас. %: карбамид 69-79, вода 20-30, камедь - остальное,

и при соотношении компонентов взрывчатого состава, мас. %: аммиачная селитра 90-93, пастообразное горючее 7-10, пенополистирол (сверх 100% по объему) 0,1-30,

при этом взрывчатый состав включает дробленую фракцию гранулированной аммиачной селитры, количество которой составляет не менее 35 мас. % от всего количества аммиачной селитры.

В способе изготовления взрывчатого состава, включающем смешивание гранулированной аммиачной селитры, горючего и разуплотняющей добавки, согласно изобретению, используют пастообразное горючее, для приготовления которого на первой стадии растворяют в воде карбамид и загущают раствор до гелеобразной консистенции путем добавления камеди, при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбамид 20-30, вода 69,7-79,7, камедь - остальное,

на второй стадии гелеобразный раствор доводят до пастообразного состояния путем смешивания с тонкодисперсным карбамидом при добавлении камеди, при следующем соотношении компонентов, мас. %: гелеобразный раствор 29,7-49,7, тонкодисперсный карбамид 50-70, камедь - остальное, для получения пастообразного горючего, при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбамид 69-79, вода 20-30, камедь - остальное,

при этом используют дробленую фракцию гранулированной аммиачной селитры, количество которой составляет не менее 35 мас. % от всего количества аммиачной селитры, а компоненты взрывчатого состава смешивают в следующем соотношении, мас. %: аммиачная селитра 90-93, пастообразное горючее 7-10, пенополистирол (сверх 100% по объему) 0,1-30.

Используют пастообразное горючее, включающее этиленгликоль в количестве до 5,0 мас. % от количества воды во взрывчатом составе.

Изобретение поясняется фиг. 1, где представлена схема технологической линии изготовления взрывчатого состава.

Линия содержит смеситель 1 для приготовления раствора, центробежный насос 2, смеситель для паст 3, валковую дробилку 4, шнековый конвейер 5, винтовой насос 6, накопитель пастообразного горючего 7, винтовой насос 8, шнековый смеситель 9, бункер для гранулированной аммиачной селитры 10, молотковую дробилку 11 и мягкий контейнер 12.

Электропривод молотковой дробилки 11 снабжен преобразователем частоты (не показан), позволяющим регулировать скорость вращения и режим работы дробилки 11, выдающей на выходе оптимальный гранулометрический состав селитры, в котором дробленая фракция составляет не менее 35 мас. % от всего состава селитры.

Линия работает следующим образом. В смеситель 1 подают воду, карбамид и камедь в указанных количествах и перемешивают до образования гелеобразного раствора, который насосом 2 перекачивают в смеситель для паст 3. Гранулированный карбамид пропускают через валковую дробилку 4 и дробят до тонкодисперсного состояния, а затем шнековым транспортером 5 подают в смеситель для паст 3. Туда же подают камедь. Все компоненты перемешивают, доводят до пастообразного состояния с коллоидной консистенцией и винтовым насосом 6 перекачивают в накопитель пастообразного горючего 7, а из него винтовым насосом 8 в шнековый смеситель 9. Из бункера 10 гранулированную аммиачную селитру пропускают через молотковую дробилку 11 и подают в шнековый смеситель 9. Режим работы дробилки 11 регулируют таким образом, чтобы на выходе получался оптимальный гранулометрический состав с дробленой фракцией, заполняющей межгранульное пространство селитры. При этом количество дробленной фракции составляет не менее 35 мас. % от всего количества селитры. Это позволяет полностью заполнить межгранульное пространство дробленой фракцией, равномерно распределив пастообразное горючее тонкой пленкой по поверхности гранул и частиц селитры, доведя площадь поверхности раздела двух сред до достижимого максимума.

Третьим компонентом в смеситель 9 подают пенополистирол в количестве (0,1-30) % (по объему) сверх 100% для регулирования плотности и энергоемкости взрывчатого состава, отгружаемого в мягкий контейнер 12.

Предлагаемый способ изготовления взрывчатого состава включает двухстадийное приготовление пастообразного горючего, в котором на первой стадии (20-30) мас. % карбамида растворяют в (69-79) мас. % воды и раствор загущают до гелеобразной консистенции 0,6-1,0 мас. % камеди. А на второй стадии раствор доводят до пастообразного состояния смешением (29,5-49,7) мас. % гелеобразного раствора с (50-70) мас. % дробленого карбамида и не менее, чем 0,3 мас. % камеди.

Изготовление взрывчатого состава производят путем смешивания (90-93) мас. % частично дробленой гранулированной аммиачной селитры с (7-10) мас. % пастообразного горючего и с (0,1-30) % (по объему) пенополистирола (сверх 100% от взрывчатого состава).

В пастообразное горючее может быть введен этиленгликоль в количестве до 5,0 мас. % от количества воды во взрывчатом составе.

Предлагаемый взрывчатый состав и способ его изготовления позволяют получить более совершенную структуру ВВ, которая представляет собой гранулы селитры, равномерно распределенные в массе состава, в межгранульном пространстве которых находятся частицы дробленой фракции селитры. А пастообразное горючее, количество которого составляет (7-10) мас. % от массы состава, полностью заполняет промежутки между гранулами и частицами селитры. Благодаря плотной укладке гранул и их фрагментов и отсутствию межгранульных пустот пастообразное горючее во всех частях состава распределяется не комкобразно, а пленкообразно, обволакивая и «омасливая» каждую гранулу и частичку селитры. При этом происходит проникновение пастообразного горючего внутрь селитры. Этому способствуют высокие гидрофильные свойства селитры, которая, соприкасаясь поверхностью с водной фазой, содержащейся в виде высококонцентрированного раствора карбамида в пастообразном горючем, улавливает водный раствор и втягивает его в себя, образуя обширную зону, в которой молекулы окислителя распределяются среди молекул горючего-карбамида. Подобная тесная связь, распространяющаяся на всю глубину проникновения раствора карбамида в селитру, и большая площадь поверхности, по которой происходит «омасливание» гранул и частиц селитры пастообразным горючим, повышают энергетический потенциал взрывчатого состава до достижимого максимума.

Большая площадь поверхности раздела двух сред и тесная связь окислителя с горючим наделяют взрывчатый состав высокими взрывчатыми характеристиками: чувствительностью к штатным средствам инициирования, полнотой и высокой скоростью детонации, бризантным и фугасным действием, повышающими его эксплуатационную эффективность.

Другим фактором, повышающим его эксплуатационную эффективность, является стабильность состава, препятствующая его расслоению под действием внешних факторов. Вязкоупругая консистенция пастообразного горючего и его массовая доля, составляющая (7-10) мас. %, наделяют состав высокой стабильностью. При этом эмульсия в составе выполняет две функции, она является связующим агентом и придает подвижность составу, разжижая его и придавая ему полутекучее состояние. Разжижение происходит следующим образом. Дробление части селитры (не менее 35 мас. %) снижает объем пустот между гранулами и частицами селитры до (2-3)%. При заполнении их пастообразным горючим в количестве (7-10) мас. % от массы состава оно не только заполняет эти пустоты, но, раздвигая гранулы и частицы селитры и увеличивая толщину обволакивающей их пленки, выводит их из зацепления друг с другом, наделяя состав свойством свободного его растекания в зарядной полости. При заряжании скважин насыпью это позволяет формировать в них сплошную колонку заряда без защемления воздуха и образования пустот, снижающих плотность заряда.

Для приведения предлагаемого взрывчатого состава к морозоустойчивому состоянию в него может быть добавлен этиленгликоль в количестве до 5,0 мас. % от количества воды в составе. Для этого он растворяется в воде, подаваемой в смеситель 1 на приготовление водного раствора карбамида. При этом антифризные свойства раствора и пастообразного горючего усиливаются до уровня, препятствующего кристаллизации воды при заряжании скважин в условиях низких температур.

Важной характеристикой состава является безопасность и низкая энерговооруженность оборудования, задействованного в его производстве. Оно не требует больших энергетических затрат по сравнению с производством эмульсионно-гранулированного взрывчатого состава, взятого за прототип. предлагаемом составе отсутствуют такие пожароопасные материалы, как нефтепродукты, а технология не требует нагревания раствора. Пастообразное горючее приобретает вязкоупругую консистенцию не благодаря эмульгированию, а вследствие простого совмещения компонентов и их двухстадийной холодной обработки в присутствии камеди. Гелеобразование водного раствора карбамида с помощью набухающей в нем камеди, а затем пастообразование этого раствора путем наполнения его дробленным мелкодисперсным карбамидом в присутствии второй части набухающей камеди не требует больших энергетических затрат.

В данном процессе приготовления горючей фазы отсутствует выделение легко воспламеняемых паровоздушных смесей, что делает все производство взрывобезопасным, не требующим удаления на большое расстояние от мест проживания и работы людей.

Предлагаемый взрывчатый состав и способ его изготовления делают его относительно дешевым продуктом, который с помощью несложного оборудования можно изготавливать вблизи от мест применения, в том числе на борту карьера, используя для этого уже имеющиеся источники электроснабжения. Это позволяет изготавливать взрывчатый состав к началу заряжания и сразу доставлять на место работ. При этом он сохранит свою стабильность и высокое качество даже в условиях крайне низких и высоких температур.

Все это, вместе взятое, характеризует предлагаемый взрывчатый состав как продукт с повышенной промышленной и экологической безопасностью в изготовлении и эксплуатационной эффективностью в применении.

Для экспериментальной проверки, которая проводилась на месторождении «Дружное» ТОО «Ертай», на стационарном пункте изготовления ВВ была наработана опытная партия взрывчатого состава в количестве 9615 кг, названного «Интеритом ДНК».

В процессе изготовления состава отсутствовало выделение каких-либо паровоздушных смесей. Расход электроэнергии составил около 30% от расхода на изготовление штатно применяемого на месторождении «Дружное» ЭГВВ - Игдарина ЭГ.

Испытываемый взрывчатый состав представлял собой смесь дробленых, сферических и полусферических гранул и частиц аммиачной селитры, и разуплотняющей добавки, равномерно покрытых пастообразным горючим. Пастообразное горючее хорошо «омасливало» гранулы и частицы селитры, проникая в селитру и тем самым развивая площадь поверхности раздела двух сред. Консистенция пастообразного горючего была вязкоупругой и хорошо стабилизировала состав. Этому способствовала и плотная укладка гранул и частиц селитры в структуре состава. Пастообразное горючее не образовывало комков, а тонкой пленкой распределялось равномерно по составу, наподобие мелкоячеистых сот, внутри которых находился окислитель. При этом массовая доля пастообразного горючего в составе, равная (7-10) мас. %, превышала суммарной объем промежутков между гранулами и частицами селитры, что приводило состав в полутекучее состояние. Это обеспечивало его высокую эксплуатационную эффективность при заряжании нисходящих скважин насыпью.

Массовые доли компонентов в Интерите ДНК и пастообразном горючем указаны соответственно в таблицах 1 и 2.

В ходе испытаний Интерит ДНК сравнивался с Игдарином ЭГ по эксплуатационным свойствам.

Для определения возможности уменьшения удельного расхода ВВ плотность Интерита ДНК- была уменьшена до 0,75 г/см³ по сравнению с плотностью Игдарина ЭГ, которая составляла 0,85 г/см³.

Испытания проведены в штатном режиме по паспортам (проектам) взрывных работ, проводимых в условиях месторождения «Дружное». Применен двухточечный способ инициирования скважинных зарядов, в качестве патрона - боевика использовано штатное ВВ - Петроген П массой 1 кг. Результаты испытаний представлены в таблице 3.

В результате проведенных испытаний взрывчатого состава установлено следующее.

1. По своим эксплуатационным характеристикам: стабильности состава, текучим свойствам и способности заполнять скважины диаметром 130 мм на полное сечение без защемления воздуха, образуя при этом сплошную колонку заряда, Интерит ДНК аналогичен Игдарину ЭГ.

2. По качеству взрыва Интерит ДНК несколько превосходит Игдарин ЭГ. Даже при разуплотнении до 0,75 г/см³ он обладает высокой работоспособностью и хорошим качеством дробления. Выход горной массы составил 16 м³ на 1 м скважины, а процент негабарита в испытаниях (0,9%) не превысил норматива в 1,0%.

3. Чувствительность состава к инициирующему импульсу соответствует нормативу, он надежно детонирует от штатного патрона - боевика Петрогена П массой 1 кг. Полнота детонации равна 100%.

4. По экономической эффективности и экологической безопасности Интерит ДНК превосходит Игдарин ЭГ, не нуждается в обеспечении электроэнергией от мощных источников питания, так как не требует нагрева пастообразного горючего при его приготовлении, не выделяет токсичных паровоздушных смесей, выбрасываемых в окружающее пространство.

5. В отличие от Игдарина ЭГ производство Интерита ДНК является взрывобезопасным. Это позволяет разместить его на борту карьера, снизить до минимума транспортные расходы на его доставку к местам ведения взрывных работ, сохранить высокое качество состава при его низкой стоимости.

Таким образом, изготовление опытной партии взрывчатого состава и его экспериментальная проверка в условиях действующего горного предприятия подтвердила, что он соответствует поставленной задаче. Обладает промышленной и экологической безопасностью в изготовлении и увеличенной экономической и эксплуатационной эффективностью в применении.

Claims (15)

1. Взрывчатый состав, содержащий гранулированную аммиачную селитру, горючее и разуплотняющую добавку, отличающийся тем, что он включает пастообразное горючее, содержащее растворенный в воде карбамид и камедь, при следующем соотношении компонентов пастообразного горючего, мас. %:

карбамид 69-79 вода 20-30 камедь остальное

при соотношении компонентов взрывчатого состава, мас. %:

аммиачная селитра 90-93 пастообразное горючее 7-10 пенополистирол (сверх 100% по объему) 0,1-30,

при этом взрывчатый состав включает дробленую фракцию гранулированной аммиачной селитры, количество которой составляет не менее 35 мас. % от всего количества аммиачной селитры.

2. Взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что пастообразное горючее включает этиленгликоль в количестве до 5,0 мас. % от количества воды во взрывчатом составе.

3. Способ изготовления взрывчатого состава, включающий смешивание гранулированной аммиачной селитры, горючего и разуплотняющей добавки, отличающийся тем, что используют пастообразное горючее, для приготовления которого на первой стадии растворяют в воде карбамид и загущают до гелеобразной консистенции путем добавления камеди, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

карбамид 20-30 вода 69,7-79,7 камедь остальное

на второй стадии гелеобразный раствор доводят до пастообразного состояния путем смешивания с тонкодисперсным карбамидом при добавлении камеди, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

гелеобразный раствор 29,7-49,7 тонкодисперсный карбамид 50-70 камедь остальное

для получения пастообразного горючего при следующем соотношении компонентов, мас. %:

карбамид 69-79 вода 20-30 камедь остальное,

при этом используют дробленую фракцию гранулированной аммиачной селитры, количество которой составляет не менее 35 мас. % от всего количества аммиачной селитры, а компоненты взрывчатого состава смешивают в следующем соотношении, мас. %:

аммиачная селитра 90-93 пастообразное горючее 7-10 пенополистирол (сверх 100% по объему) 0,1-30

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют пастообразное горючее, включающее этиленгликоль в количестве до 5,0 мас. % от количества воды во взрывчатом составе.

Images