RU2779161C2

RU2779161C2 - Mechanically aerated emulsion explosives and related methods

Info

Publication number: RU2779161C2
Application number: RU2020128382A
Authority: RU
Inventors: Джон Б. ХАЛАНДЕР; Кейси Л. НЕЛЬСОН; Корнелис Л. КОМЕ
Original assignee: Дайно Нобел Инк.
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2022-09-05

Abstract

FIELD: explosives.

SUBSTANCE: invention relates to mechanically aerated emulsion explosives and to related methods. A method for the manufacture of an emulsion explosive includes obtaining an emulsion matrix containing a dispersed phase of drops of a salt-oxidizer solution in a continuous phase of fuel, wherein the initial viscosity of the emulsion matrix is from 4000 cP to 20,000 cP, mechanical introduction of gas bubbles into the emulsion matrix for sensitization of the emulsion matrix and formation of an emulsion explosive, and homogenization of the emulsion explosive with the formation of a homogenized emulsion explosive with a viscosity of 80,000 cP or more, not containing additives for stabilization of gas bubbles. A homogenized emulsion explosive is proposed, manufactured by the above-mentioned method.

EFFECT: obtaining a homogenized emulsion explosive not containing additives for stabilization of gas bubbles.

23 cl, 2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001] Настоящее описание относится по существу к композициям взрывчатого вещества. Более конкретно, настоящее описание относится к механически газированным эмульсионным взрывчатым веществам и к связанным с ними способам.[0001] The present description relates essentially to explosive compositions. More specifically, the present disclosure relates to mechanically gassed emulsion explosives and related methods.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

[0002] В письменном описании в настоящем документе представлены иллюстративные варианты осуществления, которые не имеют ограничительного характера и не являются исчерпывающими. На определенные из таких иллюстративных вариантов осуществления, которые показаны на фигурах, даны ссылки.[0002] The written description herein provides illustrative embodiments that are not restrictive and are not exhaustive. Reference is made to certain of such exemplary embodiments shown in the figures.

[0003] На ФИГ.1 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая один вариант осуществления технологического процесса для производства механически газированного эмульсионного взрывчатого вещества.[0003] FIG. 1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of a process for producing a mechanically carbonated emulsion explosive.

[0004] На ФИГ.2 представлена еще одна принципиальная схема, иллюстрирующая другой вариант осуществления технологического процесса производства механически газированного эмульсионного взрывчатого вещества.[0004] FIG. 2 is another schematic diagram illustrating another embodiment of a process for producing a mechanically carbonated emulsion explosive.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[0005] Настоящее описание в основном относится к эмульсиям «вода в масле» (или «расплав в масле»), предназначенным для использования в качестве взрывчатых веществ, а также связанным с ними способам. Термин «вода в масле» означает дисперсию капель водного раствора или смешивающегося с водой расплава (дисперсной фазы) в масле или не смешивающимся с водой органическом веществе (непрерывной фазе). Эмульсионные взрывчатые вещества, относящиеся к типу «вода в масле» согласно настоящему изобретению, содержат несмешивающееся с водой органическое топливо в качестве непрерывной фазы и эмульгированный раствор или расплав неорганической соли-окислителя в качестве дисперсной фазы (далее термины «раствор» или «расплав» используются взаимозаменяемо). [0005] The present description generally relates to water-in-oil (or "melt-in-oil") emulsions intended for use as explosives, as well as related methods. The term "water in oil" means a dispersion of droplets of an aqueous solution or water-miscible melt (dispersed phase) in oil or water-immiscible organic matter (continuous phase). The water-in-oil emulsion explosives of the present invention comprise a water-immiscible organic fuel as the continuous phase and an emulsified solution or melt of an inorganic oxidant salt as the dispersed phase (hereinafter, the terms "solution" or "melt" are used interchangeably).

[0006] Эмульсионные взрывчатые вещества широко применяют в горнодобывающей промышленности, при разработке карьеров и котлованов для разрушения горных пород и руд. Как правило, отверстие, называемое «шпуром» или «стволом скважины», бурят в поверхности, например в грунте. Затем в шпур можно нагнетать или подавать с помощью шнека эмульсионные взрывчатые вещества. Эмульсионные взрывчатые вещества, как правило, транспортируют к месту выполнения работ или изготавливают на месте выполнения работ в виде эмульсии, называемой эмульсионной матрицей, которая является слишком плотной для полной детонации. Эмульсионная матрица не считается взрывчатым веществом. Как правило, чтобы эмульсионная матрица успешно детонировала, ее необходимо «сенсибилизировать». Сенсибилизированная эмульсионная матрица считается эмульсионным взрывчатым веществом. [0006] Emulsion explosives are widely used in the mining industry, in the development of quarries and pits for the destruction of rocks and ores. Typically, a hole, referred to as a "hole" or "borehole", is drilled into a surface, such as the ground. The emulsion explosives can then be pumped into the hole or fed with a screw. Emulsion explosives are typically transported to the job site or manufactured at the job site as an emulsion, called an emulsion matrix, that is too dense to fully detonate. The emulsion matrix is not considered an explosive. Generally, for an emulsion matrix to successfully detonate, it must be "sensitized". The sensitized emulsion matrix is considered an emulsion explosive.

[0007] Сенсибилизацию часто выполняют путем введения в эмульсионную матрицу небольших пустот. Эти пустоты действуют как «горячие точки» для распространения детонации. Эти пустоты можно вводить путем нагнетания газа в эмульсию и образования таким образом отдельных пузырьков газа, добавления микросфер, других пористых сред и/или впрыскивания химических газообразующих добавок, взаимодействующих в эмульсии и таким образом образующих отдельные пузырьки газа. [0007] Sensitization is often performed by introducing small voids into the emulsion matrix. These voids act as "hot spots" for detonation to propagate. These voids can be introduced by injecting gas into the emulsion and thus forming individual gas bubbles, adding microspheres, other porous media and/or injecting chemical blowing additives that interact in the emulsion and thus form individual gas bubbles.

[0008] Эмульсионная матрица может быть выполнена с возможностью повторного перекачивания. Перекачиваемая эмульсионная матрица может быть произведена в установке, а затем перекачена в резервуар для хранения передвижного блока обработки (например, грузового автомобиля). Затем перекачиваемую эмульсионную матрицу можно снова безопасно и экономично перекачивать в передвижной блок обработки для создания кинетической энергии, которой достаточно для преобразования эмульсионной матрицы в эмульсионное взрывчатое вещество, и подавать эмульсионное взрывчатое вещество в ствол скважины. [0008] The emulsion matrix may be re-pumpable. The pumpable emulsion matrix can be produced in a plant and then pumped to a storage tank of a mobile processing unit (eg truck). The pumpable emulsion matrix can then be safely and economically pumped back into the mobile treatment unit to generate sufficient kinetic energy to convert the emulsion matrix into an emulsion explosive and feed the emulsion explosive into the wellbore.

[0009] Эмульсионную матрицу можно также создавать на месте выполнения работ. В таком случае ее называют эмульсионной матрицей, смешанной на месте выполнения работ. Эмульсионная матрица, смешанная на месте выполнения работ, не обязательно должна быть выполненной с возможностью повторного перекачивания. Вместо этого, например, эмульсионная матрица может быть изготовлена при давлении, достаточном для обеспечения кинетической энергии с помощью остаточного давления, достаточной для преобразования эмульсионной матрицы в эмульсионное взрывчатое вещество и доставки эмульсионного взрывчатого вещества в ствол скважины. [0009] The emulsion matrix can also be created on site. In this case, it is called an emulsion matrix mixed on site. The emulsion matrix mixed on site need not be re-pumpable. Instead, for example, the emulsion matrix can be made at a pressure sufficient to provide sufficient kinetic energy with residual pressure to convert the emulsion matrix into an emulsion explosive and deliver the emulsion explosive into the wellbore.

[0010] Согласно настоящему описанию пузырьки газа можно вводить в эмульсионную матрицу механически, например, с помощью сжатого газа, подаваемого в эмульсионную матрицу через пористый элемент диффузора. Затем сенсибилизированное эмульсионное взрывчатое вещество может быть подвержено воздействию напряжения сдвига, за счет чего увеличивается вязкость эмульсионного взрывчатого вещества. Полученное гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество может быть использовано для любой подходящей цели, например для взрывания в стволах скважин. В некоторых вариантах осуществления гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество не содержит или по существу не содержит добавок для стабилизации пузырьков газа, таких как галогеналкильные сложные эфиры, мелкие частицы и белки. В некоторых вариантах осуществления гомогенизированная эмульсия включает эмульгаторы, гомогенизирующие добавки или и то и другое. Конкретные признаки конкретных вариантов осуществления настоящего описания более подробно описаны ниже. [0010] According to the present description, gas bubbles can be introduced into the emulsion matrix mechanically, for example, using compressed gas supplied to the emulsion matrix through a porous diffuser element. The sensitized emulsion explosive can then be subjected to shear stress, thereby increasing the viscosity of the emulsion explosive. The resulting homogenized emulsion explosive can be used for any suitable purpose, such as blasting in boreholes. In some embodiments, the homogenized emulsion explosive contains no or substantially no gas bubble stabilization additives such as haloalkyl esters, fine particles, and proteins. In some embodiments, the implementation of the homogenized emulsion includes emulsifiers, homogenizing additives, or both. Specific features of specific embodiments of the present description are described in more detail below.

[0011] Выражение «сообщение по текучей среде» используют в обычном смысле, и оно обладает достаточно широким значением для обозначения механизмов, в которых текучая среда (например, газ или жидкость) может протекать от одного элемента к другому элементу. Выражение «добавка для стабилизации пузырьков» или «пенообразующая добавка» относится к композиции, посредством которой снижают скорость коалесценции пузырьков в газосодержащей эмульсии по сравнению с по существу идентичной газосодержащей эмульсией, в которой отсутствует добавка для стабилизации пузырьков. Выражение «гомогенизирующая добавка» относится к композиции, которая способствует повышению вязкости эмульсии, когда ее подвергают воздействию напряжения сдвига. Такие гомогенизирующие добавки могут способствовать образованию относительно мелких капель в фазе окисления при воздействии на эмульсию напряжением сдвига. Термин «эмульгатор» относится к композиции, которая стабилизирует жидкую межфазную поверхность раздела между различными жидкостями в эмульсии. Композиция может выступать как в роли гомогенизирующей добавки, так и эмульгатора. [0011] The expression "fluid communication" is used in the usual sense, and it has a fairly broad meaning to refer to mechanisms in which a fluid (eg, gas or liquid) can flow from one element to another element. The term “bubble stabilizer” or “foaming agent” refers to a composition that reduces the rate of bubble coalescence in a gaseous emulsion compared to a substantially identical gaseous emulsion that lacks the bubble stabilizer. The expression "homogenizer" refers to a composition that helps to increase the viscosity of the emulsion when it is subjected to shear stress. Such homogenizers can promote the formation of relatively fine droplets in the oxidation phase when the emulsion is subjected to shear stress. The term "emulsifier" refers to a composition that stabilizes the liquid interfacial interface between different liquids in an emulsion. The composition can act both as a homogenizing additive and an emulsifier.

[0012] В некоторых вариантах осуществления гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество с относительно высокой вязкостью можно производить путем первоначального получения эмульсионной матрицы с относительно низкой вязкостью, которая включает дисперсную фазу из капель раствора соли-окислителя в непрерывной фазе из топлива. Топливо может представлять собой смесь дизельного топлива (которое может называться «топливным маслом» в альтернативном варианте осуществления или «топливным маслом №2» в конкретных вариантах осуществления) и эмульгатора, такого как жирная кислота. В некоторых вариантах осуществления эмульсионная матрица содержит от приблизительно 90% до приблизительно 96% раствора соли-окислителя и приблизительно 4-10% топлива (масса к массе), например приблизительно 94% раствора соли-окислителя и приблизительно 6% топлива. В некоторых вариантах осуществления раствор соли-окислителя составляет от приблизительно 70% до приблизительно 90% нитрата аммония по массе. [0012] In some embodiments, a relatively high viscosity homogenized emulsion explosive can be produced by first preparing a relatively low viscosity emulsion matrix that includes a dispersed phase of droplets of an oxidizing salt solution in a continuous phase from the fuel. The fuel may be a mixture of diesel fuel (which may be referred to as "fuel oil" in an alternative embodiment or "fuel oil #2" in specific embodiments) and an emulsifier such as a fatty acid. In some embodiments, the emulsion matrix contains from about 90% to about 96% oxidizer salt solution and about 4-10% fuel (w/w), such as about 94% oxidizer salt solution and about 6% fuel. In some embodiments, the oxidant salt solution is from about 70% to about 90% ammonium nitrate by weight.

[0013] В некоторых вариантах осуществления в гомогенизированном эмульсионном взрывчатом веществе отсутствует добавка для стабилизации пузырьков, такая как галогеналкильные сложные эфиры (включая сложные эфиры фторалифатических полимеров), мелкие частицы (такие как частицы кремнезема, частицы сложного этилового эфира йодопамида и различные коллоидные частицы) и белки. Например, гомогенизированные эмульсионные взрывчатые вещества могут не содержать галогеналкильных сложных эфиров, мелких частиц и белков. Исключенные мелкие частицы могут иметь размер в диапазоне от субмикронного (например, 20 нм) до 50 мкм. Другими словами, в гомогенизированных эмульсионных взрывчатых веществах могут отсутствовать пенообразующие добавки или поверхностно-активные вещества, стабилизирующие пузырьки газа в эмульсии. [0013] In some embodiments, the homogenized emulsion explosive is free of bubble stabilizing additive such as haloalkyl esters (including esters of fluoroaliphatic polymers), fine particles (such as silica particles, iodopamid ethyl ester particles, and various colloidal particles), and proteins. For example, homogenized emulsion explosives may be free of haloalkyl esters, fine particles and proteins. Excluded fine particles may have a size ranging from submicron (eg, 20 nm) to 50 microns. In other words, homogenized emulsion explosives may not contain foaming additives or surfactants to stabilize the gas bubbles in the emulsion.

[0014] Вместо добавок для стабилизации пузырьков в некоторых вариантах осуществления эмульсия содержит эмульгатор, гомогенизирующую добавку или и то и другое. Эмульгатор может быть выбран из любого подходящего эмульгатора и может представлять собой часть топлива и, таким образом, часть непрерывной фазы. Например, топливо может включать до 25 массовых долей эмульгатора, гомогенизирующую добавку или и то и другое. Например, содержание гомогенизирующей добавки может составлять от 20 процентов до 100 процентов эмульгатора/гомогенизирующей добавки в топливе. Таким образом, например, когда топливо составляет около 6 массовых долей гомогенизированной эмульсии, содержание гомогенизирующей добавки может составлять от приблизительно 0,3% до приблизительно 1,5% гомогенизированной эмульсии по массе. [0014] Instead of bubble stabilizing additives, in some embodiments, the implementation of the emulsion contains an emulsifier, a homogenizing additive, or both. The emulsifier may be selected from any suitable emulsifier and may be part of the fuel and thus part of the continuous phase. For example, the fuel may include up to 25 mass fractions of an emulsifier, a homogenizer, or both. For example, the content of the homogenizer may be from 20 percent to 100 percent of the emulsifier/homogenizer in the fuel. Thus, for example, when the fuel is about 6 mass fractions of the homogenized emulsion, the content of the homogenizing additive may be from about 0.3% to about 1.5% of the homogenized emulsion by weight.

[0015] Примеры эмульгаторов и гомогенизирующих добавок, которые могут быть выбраны для использования, включают алкоксилаты спиртов, алкоксилаты фенолов, поли(оксиалкилен)гликоли, сложные эфиры поли(оксиалкилен) жирных кислот, алкоксилаты аминов, сложные эфиры жирных кислот сорбита и глицерина, соли жирных кислот, сложные эфиры сорбитана, сложные эфиры поли(оксиалкилен)сорбитана, алкоксилаты жирных аминов, сложные эфиры поли(оксиалкилен)гликоля, амиды жирных кислот, алкоксилаты амидов жирных кислот, жирные амины, четвертичные амины, алкилоксазолины, алкенилоксазолины, имидазолины, алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфосукцинаты, алкилфосфаты, алкенилфосфаты, сложные эфиры фосфорной кислоты, лецитин, сополимеры поли(оксиалкилен)гликолей и поли(12-гидроксистеариновую кислоту). В некоторых вариантах осуществления эмульгатор представляет собой янтарный ангидрид полиизобутенила (PIBSA). Например, PIBSA может быть использован в качестве эмульгатора в перекачиваемой эмульсионной матрице. В некоторых вариантах осуществления эмульгатор представляет собой сорбитанмоноолеат. Например, сорбитанмоноолеат может быть использован в эмульсионной матрице, смешанной на месте выполнения работ. [0015] Examples of emulsifiers and homogenizers that may be selected for use include alcohol alkoxylates, phenol alkoxylates, poly(oxyalkylene) glycols, poly(oxyalkylene) fatty acid esters, amine alkoxylates, sorbitol and glycerol fatty acid esters, salts fatty acids, sorbitan esters, poly(oxyalkylene)sorbitan esters, fatty amine alkoxylates, poly(oxyalkylene)glycol esters, fatty acid amides, fatty acid amide alkoxylates, fatty amines, quaternary amines, alkyloxazolines, alkenyloxazolines, imidazolines, alkylsulfonates, alkylarylsulfonates, alkylsulfosuccinates, alkyl phosphates, alkenyl phosphates, phosphate esters, lecithin, poly(oxyalkylene)glycol copolymers and poly(12-hydroxystearic acid). In some embodiments, the emulsifier is polyisobutenyl succinic anhydride (PIBSA). For example, PIBSA can be used as an emulsifier in a pumpable emulsion matrix. In some embodiments, the emulsifier is sorbitan monooleate. For example, sorbitan monooleate can be used in an emulsion matrix mixed on site.

[0016] Определенные варианты осуществления производства механически газированных эмульсионных взрывчатых веществ описаны в отношении технологического процесса 100, показанного на ФИГ.1. Например, технологический процесс 100 может быть использован с перекачиваемой эмульсионной матрицей, полученной на месте выполнения работ или в любом другом месте. [0016] Certain embodiments of the production of mechanically aerated emulsion explosives are described in relation to process 100 shown in FIG. 1. For example, the process 100 may be used with a pumpable emulsion matrix obtained on site or elsewhere.

[0017] Изначально эмульсионная матрица 105 может иметь вязкость от приблизительно 4000 до приблизительно 20 000 сП, например от приблизительно 6000 сП до приблизительно 8000 сП, от приблизительно 7000 сП до приблизительно 10 000 сП, от приблизительно 8000 сП до приблизительно 14 000 сП, от приблизительно 10 000 сП до приблизительно 20 000 сП, от приблизительно 12 000 сП до приблизительно 20 000 сП или от приблизительно 15 000 сП до приблизительно 20 000 сП. Другими словами, непосредственно перед доставкой в диффузор (как описано ниже) эмульсионная матрица 105 может иметь относительно низкую вязкость (например, ниже 20 000 сП). Вязкость может быть измерена с помощью измерителя вязкости Брукфильда, например модели HADVII со шпинделем LV-3 при 20 об/мин и температуре 20 °C. [0017] Initially, the emulsion matrix 105 may have a viscosity of from about 4,000 to about 20,000 centipoise, for example, from about 6,000 centipoise to about 8,000 centipoise, from about 7,000 centipoise to about 10,000 centipoise, from about 8,000 centipoise to about 14,000 centipoise, from about 10,000 cP to about 20,000 cP, from about 12,000 cP to about 20,000 cP, or from about 15,000 cP to about 20,000 cP. In other words, just prior to delivery to the diffuser (as described below), the emulsion matrix 105 may have a relatively low viscosity (eg, below 20,000 cps). Viscosity can be measured with a Brookfield Viscosity Meter, such as Model HADVII with LV-3 spindle at 20 rpm and 20°C.

[0018] Затем эмульсионная матрица 105 может быть «сенсибилизирована» путем введения пузырьков газа в эмульсионную матрицу 105. Пузырьки газа можно механически вводить в эмульсионную матрицу 105. Например, в технологическом процессе 100 механическое введение газа в эмульсионную матрицу 105 включает доставку газа 120 через пористый элемент диффузора 110 в эмульсионную матрицу 105. [0018] The emulsion matrix 105 can then be "sensitized" by introducing gas bubbles into the emulsion matrix 105. The gas bubbles can be mechanically introduced into the emulsion matrix 105. diffuser element 110 into emulsion matrix 105.

[0019] Сжатый газ, такой как сжатый азот, гелий, благородный газ или сжатый воздух, можно подавать через диффузор 110. Другими словами, сжатый газ 120 может находиться в сообщении по текучей среде с путем потока для протекания эмульсионной матрицы 105, за счет чего обеспечивают механическую доставку газа через диффузор 110 в эмульсионную матрицу 105 в пути потока. [0019] A compressed gas, such as compressed nitrogen, helium, a noble gas, or compressed air, may be supplied through the diffuser 110. In other words, the compressed gas 120 may be in fluid communication with the flow path for the flow of the emulsion matrix 105, whereby provide mechanical delivery of gas through the diffuser 110 to the emulsion matrix 105 in the flow path.

[0020] При подаче сжатого газа в диффузор 110 можно выталкивать эмульсионную матрицу 105 (например, за счет давления, создаваемого путем накачивания эмульсионной матрицы 105 перед диффузором 110) через путь потока и выводить из диффузора 110. По мере прохождения эмульсионной матрицы 105 через диффузор 110 сжатый газ внутри диффузора 110 может проходить через пористый элемент диффузора 110 и поступать в эмульсионную матрицу 105, благодаря чему образуются пузырьки газа в эмульсионной матрице 105. Таким образом, газ можно механически подавать в эмульсионную матрицу 105 и сенсибилизировать тем самым эмульсионную матрицу 105 для детонации. [0020] By supplying pressurized gas to diffuser 110, emulsion matrix 105 can be forced (e.g., by pressure generated by pumping emulsion matrix 105 ahead of diffuser 110) through the flow path and out of diffuser 110. As emulsion matrix 105 passes through diffuser 110 the pressurized gas inside the diffuser 110 can pass through the porous diffuser member 110 and enter the emulsion matrix 105, whereby gas bubbles are formed in the emulsion matrix 105. Thus, the gas can be mechanically supplied to the emulsion matrix 105 and thereby sensitize the emulsion matrix 105 to detonate.

[0021] В некоторых вариантах осуществления пористый элемент содержит пористую керамику, спеченное стекло и/или спеченную сталь. Для изготовления пористого элемента можно также применять другие пористые материалы. Размер пор может составлять приблизительно от 1 до 5 мкм или меньше. Например, размер пор может находиться в нанометровом диапазоне. Средний размер пузырьков может составлять приблизительно от 1 до 10 мкм. Средний размер пузырьков может быть определен с помощью микрофотографии. [0021] In some embodiments, the porous element comprises porous ceramic, sintered glass, and/or sintered steel. Other porous materials can also be used to make the porous element. The pore size may be from about 1 to 5 microns or less. For example, the pore size may be in the nanometer range. The average bubble size may be from about 1 to 10 microns. The average bubble size can be determined by photomicrography.

[0022] Введение газа в эмульсионную матрицу 105 приводит к уменьшению плотности эмульсионной матрицы 105. Скорость потока газа 120 может быть выбрана для достижения требуемой плотности получаемого эмульсионного взрывчатого вещества. [0022] The introduction of gas into the emulsion matrix 105 results in a decrease in the density of the emulsion matrix 105. The gas flow rate 120 can be selected to achieve the desired density of the resulting emulsion explosive.

[0023] После сенсибилизации эмульсионной матрицы 105 путем введения пузырьков газа полученное эмульсионное взрывчатое вещество может быть доставлено в гомогенизатор 130. Гомогенизатор 130 может быть выполнен с возможностью изменения распределения по размерам капель раствора соли-окислителя в эмульсионном взрывчатом веществе. Например, в некоторых вариантах осуществления гомогенизатор 130 разрушает относительно большие капли раствора соли-окислителя и тем самым преобразует их в капли меньшего размера с более узким распределением по размерам. Благодаря такой обработке капель раствора соли-окислителя может повышаться (например, значительно повышаться) вязкость гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества. [0023] After sensitizing the emulsion matrix 105 by introducing gas bubbles, the resulting emulsion explosive can be delivered to the homogenizer 130. The homogenizer 130 can be configured to change the droplet size distribution of the oxidizing salt solution in the emulsion explosive. For example, in some embodiments, homogenizer 130 breaks down relatively large droplets of oxidant salt solution and thereby converts them into smaller droplets with a narrower size distribution. By treating the droplets of the oxidizing salt solution in this way, the viscosity of the homogenised emulsion explosive can be increased (eg significantly increased).

[0024] В некоторых вариантах осуществления гомогенизацию обеспечивают путем воздействия на эмульсионное взрывчатое вещество напряжением сдвига. Гомогенизатор 130 может содержать устройство, такое как клапан, выполненное с возможностью создания напряжения сдвига в эмульсионном взрывчатом веществе (т. е. в газированной эмульсионной матрице 105). Кинетическая энергия для пропускания эмульсионного взрывчатого вещества через гомогенизатор 130 может быть обеспечена путем накачивания эмульсионной матрицы 105 под достаточным давлением перед диффузором 110. [0024] In some embodiments, homogenization is achieved by subjecting the emulsion explosive to shear stress. The homogenizer 130 may include a device, such as a valve, configured to create shear stress in the emulsion explosive (ie, in the carbonated emulsion matrix 105). The kinetic energy to pass the emulsion explosive through the homogenizer 130 can be provided by inflating the emulsion matrix 105 at sufficient pressure in front of the diffuser 110.

[0025] В некоторых вариантах осуществления вязкость гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества может повышаться в результате гомогенизации по сравнению с эмульсионной матрицей 105 на более чем приблизительно 45 000 сП, например по меньшей мере приблизительно 50 000 сП, по меньшей мере приблизительно 60 000 сП, по меньшей мере приблизительно 80 000 сП или по меньшей мере приблизительно 100 000 сП. В некоторых вариантах осуществления повышение вязкости гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества по сравнению с эмульсионной матрицей 105 может составлять от приблизительно 45 000 сП до приблизительно 75 000 сП, от приблизительно 60 000 сП до приблизительно 90 000 сП, от приблизительно 75 000 сП до приблизительно 105 000 сП или от приблизительно 90 000 сП до приблизительно 140 000 сП. В некоторых вариантах осуществления вязкость гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества может быть равна 80 000 сП или более. Например, гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество может иметь вязкость от приблизительно 80 000 сП до приблизительно 150 000 сП, например от приблизительно 80 000 сП до приблизительно 100 000 сП, от приблизительно 90 000 сП до приблизительно 120 000 сП, от приблизительно 105 000 сП до приблизительно 135 000 сП или от приблизительно 120 000 сП до приблизительно 150 000 сП. [0025] In some embodiments, the viscosity of the homogenized emulsion explosive may increase as a result of homogenization compared to the emulsion matrix 105 by more than about 45,000 cps, such as at least about 50,000 cps, at least about 60,000 cps, at least at least about 80,000 cps or at least about 100,000 cps. In some embodiments, the increase in viscosity of the homogenized emulsion explosive compared to the emulsion matrix 105 may be from about 45,000 cP to about 75,000 cP, from about 60,000 cP to about 90,000 cP, from about 75,000 cP to about 105,000 cP or from about 90,000 cps to about 140,000 cps. In some embodiments, the viscosity of the homogenized emulsion explosive may be 80,000 centipoise or greater. For example, a homogenized emulsion explosive may have a viscosity of from about 80,000 cps to about 150,000 cps, for example, from about 80,000 cps to about 100,000 cps, from about 90,000 cps to about 120,000 cps, from about 105,000 cps to about 135,000 cps or approximately 120,000 cps to approximately 150,000 cps.

[0026] Гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество может быть доставлено в ствол 140 скважины для взрывания. Другими словами, гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество может быть доставлено посредством шланга и введено в ствол 140 скважины для последующего взрывания. [0026] The homogenized emulsion explosive can be delivered to the borehole 140 for blasting. In other words, the homogenized emulsion explosive can be delivered via a hose and introduced into the wellbore 140 for subsequent blasting.

[0027] На ФИГ.2 представлен вариант осуществления технологического процесса 200, который похож на описанный выше технологический процесс 100 в определенных аспектах. Соответственно, аналогичные элементы имеют одинаковые позиционные обозначения, только первое цифровое обозначение заменено на «2». Например, вариант осуществления, изображенный на ФИГ.2, включает диффузор 210, который может быть в некоторых или во всех отношениях похож на диффузор 110, изображенный на ФИГ.1. Аналогичным образом на ФИГ.2 показан гомогенизатор 230, который может быть в некоторых или во всех отношениях похож на гомогенизатор 130, изображенный на ФИГ.2. Таким образом, нет необходимости повторять далее соответствующее описание, изложенное выше применительно к элементам, имеющим похожее обозначение. Кроме того, конкретные элементы технологического процесса 100, показанные или описанные со ссылкой на ФИГ.1, могут быть не показаны или не обозначены ссылочной позицией на чертежах, или не описаны конкретно в нижеследующем письменном описании. Однако такие элементы могут быть идентичными или по существу такими же, как элементы, показанные в других вариантах осуществления и/или описанные со ссылкой на такие варианты осуществления. Таким образом, соответствующие описания таких признаков в равной степени применимы к признакам согласно технологическому процессу 200 и соответствующим компонентам, изображенным на ФИГ.2. Любая подходящая комбинация признаков и их вариаций, описанная в отношении технологического процесса 100 и соответствующих элементов, показанных на ФИГ.1, может быть использована с технологическим процессом 100 и соответствующими компонентами, показанными на ФИГ.2, и наоборот. [0027] FIG. 2 depicts an embodiment of process 200 that is similar to process 100 described above in certain aspects. Accordingly, similar elements have the same reference designations, only the first digital designation is replaced by "2". For example, the embodiment depicted in FIG. 2 includes diffuser 210, which may be similar in some or all respects to diffuser 110 depicted in FIG. 1. Similarly, FIG. 2 shows a homogenizer 230, which may be similar in some or all respects to the homogenizer 130 shown in FIG. 2. FIG. Thus, there is no need to repeat further the corresponding description set forth above in relation to elements having a similar designation. In addition, specific elements of the process 100 shown or described with reference to FIG. 1 may not be shown or indicated by a reference numeral in the drawings, or not specifically described in the following written description. However, such elements may be identical or substantially the same as those shown in other embodiments and/or described with reference to such embodiments. Thus, the respective descriptions of such features are equally applicable to the features of the process 200 and the corresponding components depicted in FIG. 2. Any suitable combination of features and variations thereof described with respect to the process 100 and corresponding elements shown in FIG. 1 may be used with the process 100 and corresponding components shown in FIG. 2, and vice versa.

[0028] Технологический процесс 200, показанный на ФИГ.2, по существу аналогичен технологическому процессу 100, описанному выше. Однако, в отличие от технологического процесса 100, показанного на ФИГ.1, технологический процесс 200, в частности, необязательно относится к эмульсионной матрице, смешанной на месте выполнения работ. В этом проиллюстрированном варианте осуществления раствор 201 соли-окислителя разделен на первую часть и вторую часть. Первую часть раствора 201 соли-окислителя смешивают с топливом 203 с образованием обогащенной топливом эмульсионной матрицы с низкой вязкостью. Топливо 203 по существу не содержит добавки, которая стабилизирует пузырьки газа. [0028] The workflow 200 shown in FIG. 2 is essentially the same as the workflow 100 described above. However, unlike process 100 shown in FIG. 1, process 200 specifically does not necessarily refer to an on-site blended emulsion matrix. In this illustrated embodiment, the oxidizing salt solution 201 is divided into a first part and a second part. The first portion of the oxidizer salt solution 201 is mixed with the fuel 203 to form a fuel-rich low viscosity emulsion matrix. Fuel 203 contains essentially no additive that stabilizes the gas bubbles.

[0029] Обогащенную топливом эмульсионную матрицу пропускают через диффузор 210 с образованием обогащенного топливом эмульсионного взрывчатого вещества. Затем вторую часть капель раствора 201 соли-окислителя смешивают с обогащенным топливом эмульсионным взрывчатым веществом с образованием более сбалансированного эмульсионного взрывчатого вещества с повышенной вязкостью (термин «более сбалансированное» относится к кислородному балансу в эмульсионном взрывчатом веществе). Затем более сбалансированное эмульсионное взрывчатое вещество гомогенизируют с образованием гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества с дополнительно повышенной вязкостью. [0029] The fuel-rich emulsion matrix is passed through diffuser 210 to form a fuel-rich emulsion explosive. Then, the second part of the drops of the oxidizing salt solution 201 is mixed with the fuel-rich emulsion explosive to form a more balanced emulsion explosive with increased viscosity (the term "more balanced" refers to the oxygen balance in the emulsion explosive). The more balanced emulsion explosive is then homogenized to form a homogenized emulsion explosive with further increased viscosity.

[0030] В некоторых вариантах осуществления раствор 201 соли-окислителя перекачивают из одного или более контейнеров через разделитель 202 потока, который разделяет (например, разветвляет) раствор соли-окислителя в разных направлениях. Например, разделитель 202 потока может направлять первую часть раствора 201 соли-окислителя по первому пути 207, который ведет к первой зоне 204 смешивания, и в то же время разделитель потока также направляет вторую часть раствора 201 соли-окислителя по второму пути 208, который обходит первую зону смешивания и достигает второй зоны 206 смешивания. В некоторых вариантах осуществления равное количество раствора соли-окислителя направляют по первому пути 207 потока (т. е. по направлению к первой зоне 204 смешивания) и по второму пути 208 потока (т. е. по направлению ко второй зоне 206 смешивания). В других вариантах осуществления по второму пути 208 потока направляют большее количество в процентах раствора соли-окислителя, чем по первому пути 207 потока. Например, в некоторых вариантах осуществления от 55% до 65% раствора соли-окислителя направляют по второму пути 208 потока, а от 35% до 45% капель раствора соли-окислителя направляют по первому пути 207 потока. В альтернативном варианте осуществления по первому пути 207 потока может быть направлено большее количество в процентах раствора соли-окислителя, чем по второму пути 208 потока. В других вариантах осуществления вместо присоединения к одному разделителю 202 потока каждый из первого пути 207 потока и второго пути 208 потока соединяют с различными контейнерами с раствором 201 соли-окислителя. [0030] In some embodiments, the oxidant salt solution 201 is pumped from one or more containers through a flow splitter 202 that separates (eg, branches) the oxidant salt solution in different directions. For example, the flow splitter 202 may direct the first portion of the oxidizing salt solution 201 along the first path 207 that leads to the first mixing zone 204, while the flow splitter also directs the second portion of the oxidizing salt solution 201 along the second path 208 that bypasses the first mixing zone and reaches the second mixing zone 206. In some embodiments, an equal amount of the oxidizing salt solution is sent down the first flow path 207 (i.e., towards the first mixing zone 204) and along the second flow path 208 (i.e., towards the second mixing zone 206). In other embodiments, the second flow path 208 sends a greater percentage of oxidant salt solution than the first flow path 207. For example, in some embodiments, 55% to 65% of the oxidant salt solution is sent to the second flow path 208, and 35% to 45% of the droplets of the oxidant salt solution is sent to the first flow path 207. In an alternative embodiment, the first flow path 207 may be directed to a greater percentage of the oxidizing salt solution than the second flow path 208. In other embodiments, instead of being connected to a single flow splitter 202, each of the first flow path 207 and the second flow path 208 is connected to a different container of oxidizing salt solution 201.

[0031] После прохождения через разделитель 202 потока первая часть раствора 201 соли-окислителя поступает в первую зону 204 смешивания. Первая зона 204 смешивания выполнена с возможностью обеспечения смешивания раствора 201 соли-окислителя с топливом 203, например с дизельным топливом и эмульгатором. Другими словами, как раствор 201 соли-окислителя, так и топливо 203 можно накачивать в первую зону 204 смешивания. Раствор 201 соли-окислителя и топливо 203 можно смешивать в первой зоне смешивания с образованием обогащенной топливом эмульсионной матрицы. По мере выхода обогащенной топливом эмульсионной матрицы из первой зоны 204 смешивания обогащенная топливом эмульсионная матрица может иметь относительно низкую вязкость, например от приблизительно 8000 сП до приблизительно 14 000 сП. [0031] After passing through the separator 202 flow, the first part of the solution 201 salt-oxidizer enters the first zone 204 mixing. The first mixing zone 204 is configured to allow the oxidizing salt solution 201 to be mixed with the fuel 203, such as diesel fuel and an emulsifier. In other words, both the oxidizing salt solution 201 and the fuel 203 can be pumped into the first mixing zone 204. The oxidant salt solution 201 and the fuel 203 can be mixed in the first mixing zone to form a fuel-rich emulsion matrix. As the fuel-rich emulsion matrix exits the first mixing zone 204, the fuel-rich emulsion matrix may have a relatively low viscosity, such as from about 8,000 centipoise to about 14,000 centipoise.

[0032] Затем обогащенную топливом эмульсионную матрицу можно переносить из первой зоны 204 смешивания в диффузор 210. Диффузор 210 может быть по существу аналогичным диффузору 110, описанному выше. Например, диффузор 210 может быть выполнен с возможностью приема сжатого газа 220 и механического введения пузырьков газа в эмульсионную матрицу, которая проходит через диффузор 210. Таким образом, можно сенсибилизировать обогащенную топливом эмульсионную матрицу. [0032] The fuel-rich emulsion matrix can then be transferred from the first mixing zone 204 to diffuser 210. Diffuser 210 may be substantially similar to diffuser 110 described above. For example, diffuser 210 may be configured to receive pressurized gas 220 and mechanically introduce bubbles of gas into the emulsion matrix that passes through diffuser 210. Thus, the fuel-rich emulsion matrix may be sensitized.

[0033] После выхода из диффузора 210 обогащенное топливом эмульсионное взрывчатое вещество может поступать во вторую зону 206 смешивания. Вторая зона 206 смешивания может быть выполнена с возможностью приема второй части раствора 201 соли-окислителя, подаваемого по второму пути 208 потока, и обеспечения таким образом смешивания второй части раствора 201 соли-окислителя с обогащенным топливом эмульсионным взрывчатым веществом, поступающим во вторую зону 206 смешивания. В некоторых вариантах осуществления содержание второй части раствора соли-окислителя составляет от приблизительно 45% до приблизительно 80% общего количества раствора 201 соли-окислителя в полученной эмульсии в расчете на массу. За счет смешивания второй части раствора 201 соли-окислителя с обогащенным топливом эмульсионным взрывчатым веществом можно повышать вязкость более сбалансированного эмульсионного взрывчатого вещества. Например, в некоторых вариантах осуществления повышение вязкости более сбалансированного эмульсионного взрывчатого вещества по сравнению с обогащенным топливом эмульсионным взрывчатым веществом составляет от приблизительно 6000 сП до приблизительно 20 000 сП (например от приблизительно 6000 сП до приблизительно 12 000 сП; от приблизительно 9000 сП до приблизительно 15 000 сП, от приблизительно 12 000 сП до приблизительно 18 000 сП или от приблизительно 15 000 сП до приблизительно 20 000 сП). Вязкость более сбалансированного эмульсионного взрывчатого вещества может составлять от приблизительно 20 000 сП до приблизительно 35 000 сП, например от приблизительно 20 000 сП до приблизительно 26 000 сП; от приблизительно 23 000 сП до приблизительно 29 000 сП, от приблизительно 26 000 сП до приблизительно 32 000 сП или от приблизительно 29 000 сП до приблизительно 35 000 сП. [0033] After exiting the diffuser 210, the fuel-enriched emulsion explosive may enter the second mixing zone 206. The second mixing zone 206 may be configured to receive a second portion of the oxidant salt solution 201 supplied via the second flow path 208, and thereby ensure that the second portion of the oxidant salt solution 201 is mixed with the fuel-enriched emulsion explosive entering the second mixing zone 206 . In some embodiments, the second portion of the oxidizing salt solution is from about 45% to about 80% of the total amount of oxidizing salt solution 201 in the resulting emulsion, by weight. By mixing the second portion of the oxidizer salt solution 201 with the fuel-enriched emulsion explosive, the viscosity of the more balanced emulsion explosive can be increased. For example, in some embodiments, the viscosity increase of a more balanced emulsion explosive compared to a fuel-enriched emulsion explosive is from about 6000 cP to about 20,000 cP (e.g., from about 6000 cP to about 12,000 cP; from about 9000 cP to about 15 000 cP, from about 12,000 cP to about 18,000 cP, or from about 15,000 cP to about 20,000 cP). The viscosity of a more balanced emulsion explosive may be from about 20,000 centipoise to about 35,000 centipoise, such as from about 20,000 centipoise to about 26,000 centipoise; from about 23,000 cps to about 29,000 cps, from about 26,000 cps to about 32,000 cps, or from about 29,000 cps to about 35,000 cps.

[0034] Более сбалансированное эмульсионное взрывчатое вещество может затем поступать в гомогенизатор 230. В гомогенизаторе 230 может происходить обработка более сбалансированного эмульсионного взрывчатого вещества для изменения распределения по размерам капель раствора 201 соли-окислителя в эмульсии. Например, в некоторых вариантах осуществления гомогенизатор 230 разрушает относительно большие капли раствора 201 соли-окислителя и тем самым преобразует их в капли меньшего размера с более узким распределением по размерам. Благодаря такой обработке капель раствора соли-окислителя может повышаться (например, значительно повышаться) вязкость эмульсии. Посредством повышения давления в растворе 201 соли-окислителя можно обеспечивать по меньшей мере часть давления, требуемого для гомогенизации более сбалансированного эмульсионного взрывчатого вещества. Благодаря гомогенизации можно также уменьшать размер пузырьков газа и более равномерно распределять пузырьки газа (т. е. более гомогенно) в эмульсии. [0034] The more balanced emulsion explosive may then enter the homogenizer 230. The homogenizer 230 may process the more balanced emulsion explosive to change the droplet size distribution of the oxidizing salt solution 201 in the emulsion. For example, in some embodiments, homogenizer 230 breaks up relatively large droplets of oxidant salt solution 201 and thereby converts them into smaller droplets with a narrower size distribution. By treating the droplets of the oxidizing salt solution in this way, the viscosity of the emulsion can be increased (eg significantly increased). By pressurizing the oxidant salt solution 201, at least a portion of the pressure required to homogenize the more balanced emulsion explosive can be provided. Homogenization can also reduce the size of the gas bubbles and distribute the gas bubbles more evenly (i.e., more homogeneously) in the emulsion.

[0035] Например, вязкость гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества может быть повышена по сравнению с более сбалансированным эмульсионным взрывчатым веществом на более чем приблизительно 45 000 сП, например по меньшей мере приблизительно 50 000 сП, по меньшей мере приблизительно 60 000 сП, по меньшей мере приблизительно 80 000 сП или по меньшей мере приблизительно 100 000 сП. В некоторых вариантах осуществления повышение вязкости гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества может составлять от приблизительно 45 000 сП до приблизительно 75 000 сП, от приблизительно 60 000 сП до приблизительно 90 000 сП, от приблизительно 75 000 сП до приблизительно 105 000 сП или от приблизительно 90 000 сП до приблизительно 140 000 сП. Например, вязкость гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества может быть равна 80 000 сП или более. Например, гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество может иметь вязкость от приблизительно 80 000 сП до приблизительно 150 000 сП, например от приблизительно 80 000 сП до приблизительно 100 000 сП, от приблизительно 90 000 сП до приблизительно 120 000 сП, от приблизительно 105 000 сП до приблизительно 135 000 сП или от приблизительно 120 000 сП до приблизительно 150 000 сП. [0035] For example, the viscosity of a homogenized emulsion explosive can be increased over a more balanced emulsion explosive by more than about 45,000 cps, such as at least about 50,000 cps, at least about 60,000 cps, at least about 80,000 cps or at least approximately 100,000 cps. In some embodiments, the viscosity increase of the homogenized emulsion explosive may be from about 45,000 cP to about 75,000 cP, from about 60,000 cP to about 90,000 cP, from about 75,000 cP to about 105,000 cP, or from about 90,000 cP up to approximately 140,000 cP. For example, the viscosity of a homogenized emulsion explosive may be 80,000 centipoise or more. For example, a homogenized emulsion explosive may have a viscosity of from about 80,000 cps to about 150,000 cps, for example, from about 80,000 cps to about 100,000 cps, from about 90,000 cps to about 120,000 cps, from about 105,000 cps to about 135,000 cps or approximately 120,000 cps to approximately 150,000 cps.

[0036] Диффузор 210, изображенный на ФИГ.2, показан в виде отдельного компонента как первой зоны смешивания, так и второй зоны смешивания. Однако в других вариантах осуществления диффузор может быть выполнен за одно целое с первой зоной смешивания или второй зоной смешивания. Например, в некоторых вариантах осуществления зона смешивания включает два впускных отверстия для подачи жидкостей или эмульсий и третье впускное отверстие для подачи сжатого воздуха через пористый элемент. Текучие среды из каждого впускного отверстия могут быть объединены друг с другом для получения газированной эмульсии. Другими словами, входящая текучая среда из первого впускного отверстия, входящая текучая среда из второго впускного отверстия и сжатый газ из третьего впускного отверстия могут быть объединены в одном местоположении в зоне смешивания для образования газосодержащей эмульсии. Полученная газосодержащая эмульсия может выходить из зоны смешивания через выпускное отверстие для доставки, например, в другую зону смешивания или в гомогенизатор. [0036] The diffuser 210 of FIG. 2 is shown as a separate component of both the first mixing zone and the second mixing zone. However, in other embodiments, the diffuser may be integral with the first mixing zone or the second mixing zone. For example, in some embodiments, the mixing zone includes two inlets for supplying liquids or emulsions and a third inlet for supplying compressed air through the porous element. Fluids from each inlet can be combined with each other to form a carbonated emulsion. In other words, the incoming fluid from the first inlet, the incoming fluid from the second inlet, and the pressurized gas from the third inlet may be combined at one location in the mixing zone to form a gas-containing emulsion. The resulting gaseous emulsion may exit the mixing zone through a delivery outlet, for example, to another mixing zone or to a homogenizer.

[0037] Благодаря повышенной вязкости гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества, как перекачиваемого, так и смешанного на месте выполнения работ, можно уменьшать миграцию пузырьков газа и/или коалесценцию пузырьков газа, в результате чего образуется эмульсионное взрывчатое вещество с повышенной стабильностью композиции. Другими словами, вследствие по меньшей мере частичного повышения вязкости гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества пузырьки газа внутри эмульсии могут обладать сниженной подвижностью и/или сниженной склонностью к слиянию с другими пузырьками газа. [0037] Due to the increased viscosity of the homogenized emulsion explosive, whether pumped or mixed on site, gas bubble migration and/or gas bubble coalescence can be reduced, resulting in an emulsion explosive with improved composition stability. In other words, due to at least a partial increase in the viscosity of the homogenized emulsion explosive, the gas bubbles within the emulsion may have reduced mobility and/or a reduced tendency to merge with other gas bubbles.

[0038] Напротив, механически газированному эмульсионному взрывчатому веществу с относительно низкой вязкостью, не содержащему добавки для стабилизации пузырьков, как правило, свойственна проблема миграции пузырьков и коалесценции. При помещении газосодержащего эмульсионного взрывчатого вещества с относительно низкой вязкостью, в которое не включена добавка для стабилизации пузырьков, в ствол скважины, пузырьки газа в эмульсии могут перемещаться вверх (вследствие низкой плотности газа по сравнению с эмульсией), в результате чего получают композицию, в которой пузырьки газа неравномерно распределены по всей эмульсии. Благодаря неравномерному распределению пузырьков газа получают эмульсионные взрывчатые вещества со сниженной гомогенностью, нежелательными характеристиками и потенциально ухудшенной детонационной способностью. Пузырьки внутри эмульсии с относительно низкой вязкостью обычно могут также (отчасти вследствие повышенной подвижности) коалесцировать с другими пузырьками газа. За счет повышенной коалесценции пузырьков газа в эмульсионном взрывчатом веществе также снижается гомогенность, возникают нежелательные характеристики и, возможно, ухудшается детонационная способность. [0038] In contrast, a mechanically aerated relatively low viscosity emulsion explosive that does not contain bubble stabilization additives typically has bubble migration and coalescence problems. When a relatively low viscosity gas-containing emulsion explosive, which does not include a bubble stabilizer additive, is placed in the wellbore, the gas bubbles in the emulsion can move upward (due to the low density of the gas compared to the emulsion), resulting in a composition in which gas bubbles are unevenly distributed throughout the emulsion. Due to the uneven distribution of gas bubbles, emulsion explosives are obtained with reduced homogeneity, undesirable characteristics and potentially impaired detonation ability. Bubbles within a relatively low viscosity emulsion can usually also (due in part to increased mobility) coalesce with other gas bubbles. Due to the increased coalescence of gas bubbles in the emulsion explosive, homogeneity is also reduced, undesirable characteristics occur and detonation ability is possibly impaired.

[0039] Описанные в настоящем документе варианты осуществления механически газированных гомогенизированных эмульсионных взрывчатых веществ с относительно высокой вязкостью могут обладать большей устойчивостью к миграции пузырьков газа и/или коалесценции, и при этом не нужно применять добавки для стабилизации пузырьков. [0039] The relatively high viscosity mechanically aerated homogenized emulsion explosive embodiments described herein may be more resistant to gas bubble migration and/or coalescence without the need for bubble stabilization additives.

[0040] Для специалиста в данной области техники в контексте настоящего описания будет очевидно, что для реализации описанных в настоящем документе способов может быть использовано любое количество систем. Кроме того, для специалиста в данной области техники в контексте настоящего описания будет очевидно, что механически газированные гомогенизированные эмульсионные взрывчатые вещества, описанные в настоящем документе, могут быть дополнительно обработаны с применением других способов, известных в данной области техники. [0040] For a person skilled in the art in the context of the present description, it will be obvious that any number of systems can be used to implement the methods described herein. In addition, for a person skilled in the art in the context of the present description, it will be obvious that the mechanically aerated homogenized emulsion explosives described herein can be further processed using other methods known in the art.

[0041] Например, может быть введено смазывающее вещество, такое как вода, при доставке гомогенизированной эмульсионной матрицы по трубопроводу в ствол скважины. [0041] For example, a lubricant, such as water, may be introduced when delivering the homogenized emulsion matrix through a pipeline into the wellbore.

[0042] Дополнительные компоненты, такие как твердые сенсибилизаторы и/или добавки для повышения энергии, могут быть смешаны с гомогенизированными эмульсионными взрывчатыми веществами. Примеры твердых сенсибилизаторов включают, без ограничений, стеклянные или углеводородные микросферы, целлюлозные наполняющие агенты, наполняющие агенты из вспененных минералов и т. п. Примеры добавок для увеличения энергии включают, без ограничений, металлические порошки, такие как алюминиевый порошок, и твердые окислители. Примеры твердых окислителей включают, без ограничений, высвобождающие кислород соли, образованные в виде пористых сфер, также известных в данной области как «гранулы». Примеры высвобождающих кислород солей включают нитрат аммония, нитрат кальция и нитрат натрия. Может быть использован любой твердый окислитель, известный в данной области техники и совместимый с топливом из гомогенизированного эмульсионного взрывчатого вещества. Гомогенизированные эмульсионные взрывчатые вещества также могут быть смешаны со взрывчатыми смесями, такими как смеси топливного масла с нитратом аммония (ANFO). [0042] Additional components such as solid sensitizers and/or energy boosters may be mixed with homogenized emulsion explosives. Examples of solid sensitizers include, but are not limited to, glass or hydrocarbon microspheres, cellulosic bulking agents, foamed mineral bulking agents, and the like. Examples of energy enhancing additives include, but are not limited to, metal powders such as aluminum powder, and solid oxidizers. Examples of solid oxidizers include, without limitation, oxygen releasing salts formed as porous spheres, also known in the art as "granules". Examples of oxygen releasing salts include ammonium nitrate, calcium nitrate and sodium nitrate. Any solid oxidizer known in the art and compatible with homogenized emulsion explosive fuel may be used. Homogenized emulsion explosives can also be mixed with explosive mixtures such as fuel oil/ammonium nitrate (ANFO) mixtures.

[0043] Описанные в настоящем документе механически газированные гомогенизированные эмульсионные взрывчатые вещества могут быть использованы в качестве взрывчатых веществ без оболочки, применяемых как над землей, так и под землей. Все стадии способа, описанные в настоящем документе, могут быть осуществлены с помощью передвижного блока обработки. После размещения внутри ствола скважины механически газированное гомогенизированное эмульсионное взрывчатое вещество может быть взорвано любым подходящим способом. Например, механически газированные гомогенизированные эмульсионные взрывчатые вещества, описанные в настоящем документе, с достаточно низким содержанием воды могут быть достаточно сенсибилизированы для взрывания с помощью капсюля-детонатора №8 при свободном размещении или размещении в шпуре диаметром выше критического диаметра для конкретной плотности. [0043] The mechanically aerated homogenized emulsion explosives described herein can be used as unsheathed explosives both above and below ground. All steps of the method described herein can be carried out using a mobile processing unit. Once placed within the wellbore, the mechanically aerated homogenized emulsion explosive may be detonated by any suitable method. For example, the mechanically aerated homogenized emulsion explosives described herein with a sufficiently low water content can be sufficiently sensitized to be detonated with a #8 blasting cap when loosely placed or placed in a borehole with a diameter greater than the critical diameter for a particular density.

[0044] Любые способы, описанные в настоящем документе, включают в себя одну или более стадий или действий для осуществления описанного способа. Этапы и/или действия способа могут быть взаимозаменяемыми. Иными словами, если для надлежащей работы варианта осуществления не требуется конкретный порядок стадий или действий, порядок и/или использование определенных стадий и/или действий могут быть изменены. Более того, подпроцедуры или только часть способа, описанного в настоящем документе, могут представлять собой способ в рамках объема настоящего описания. Другими словами, некоторые способы могут включать только часть стадий, описанных более подробно. [0044] Any methods described herein include one or more steps or actions for implementing the described method. The steps and/or steps of the method may be interchangeable. In other words, if a particular order of steps or actions is not required for the proper operation of an embodiment, the order and/or use of certain steps and/or actions can be changed. Moreover, sub-procedures or only part of the method described herein may be a method within the scope of the present description. In other words, some methods may include only a subset of the steps described in more detail.

[0045] В данном описании ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в отношении данного варианта осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Таким образом, приведенные в настоящем описании выражения или их вариации не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. [0045] As used herein, reference to "one embodiment" or "an embodiment" means that a particular feature, structure, or characteristic described with respect to a given embodiment is included in at least one embodiment. Thus, the expressions given herein, or variations thereof, do not necessarily refer to the same embodiment.

[0046] Аналогичным образом для специалиста в данной области техники в контексте настоящего описания будет очевидно, что в приведенном выше описании вариантов осуществления различные признаки иногда сгруппированы в одном варианте осуществления, на одной фигуре или в ее описании в целях упрощения описания. Однако не следует считать, что в данном способе отражено намерение, согласно которому для любой формулы изобретения требуется большее число признаков, чем явным образом указано в этой формуле изобретения. Скорее, как следует из приведенных ниже пунктов формулы изобретения, обладающие признаками изобретения аспекты заключаются в комбинации меньшего количества признаков, чем все признаки любого отдельного описанного выше варианта осуществления. Таким образом, формула изобретения, следующая за настоящим подробным описанием, тем самым в прямой форме включена в настоящее подробное описание, причем каждый пункт формулы изобретения является самостоятельным в качестве отдельного варианта осуществления. Настоящее описание включает все сочетания независимых пунктов формулы изобретения с зависимыми от них пунктами формулы изобретения. [0046] Likewise, it will be apparent to one skilled in the art in the context of the present disclosure that, in the above description of the embodiments, various features are sometimes grouped together in one embodiment, in the same figure, or in the description thereof, for the purpose of simplifying the description. However, it should not be considered that this method reflects the intention that any claim requires more features than are expressly indicated in this claim. Rather, as will be apparent from the following claims, inventive aspects are comprised of a combination of fewer features than all of the features of any single embodiment described above. Thus, the claims following the present detailed description are hereby expressly incorporated into the present detailed description, with each claim standing on its own as a separate embodiment. The present description includes all combinations of independent claims with dependent claims.

[0047] Включение в формулу изобретения термина «первый» по отношению к какому-либо признаку или элементу не обязательно предполагает наличие второго или дополнительного такого признака или элемента. Специалистам в данной области будет очевидно, что в отдельные аспекты описанных выше вариантов осуществления можно вносить изменения без отклонения от основных принципов, представленных в настоящем описании. [0047] The inclusion in the claims of the term "first" in relation to any feature or element does not necessarily imply the presence of a second or additional such feature or element. It will be apparent to those skilled in the art that certain aspects of the embodiments described above may be modified without deviating from the basic principles presented herein.

Claims

1. A method for manufacturing an emulsion explosive, including:

obtaining an emulsion matrix containing a dispersed phase of drops of an oxidizing salt solution in a continuous phase of the fuel, the initial viscosity of the emulsion matrix being from 4000 centipoise to 20,000 centipoise;

mechanical introduction of gas bubbles into the emulsion matrix to sensitize the emulsion matrix and form an emulsion explosive, and

homogenizing the emulsion explosive to form a homogenized emulsion explosive having a viscosity of 80,000 cps or more and containing no gas bubble stabilization additives.

2. The method of claim 1 wherein homogenizing the emulsion explosive comprises subjecting the emulsion explosive to shear stress.

3. The method of claim 2, wherein subjecting the emulsion to shear stress comprises delivering the emulsion through an agitator.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel is a fuel oil.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein less than 10% of the gas bubbles contained in the emulsion coalesce with other bubbles immediately after homogenization within 3 minutes after homogenization.

6. The method of any one of claims 1 to 5, wherein the gas is nitrogen, helium, a noble gas, air, carbon dioxide, or combinations thereof.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the mechanical introduction of the gas into the emulsion comprises delivering gas bubbles of 5 µm or less in diameter or 1 µm or less in diameter.

8. A method according to any one of claims 1 to 7, wherein the mechanical introduction of the gas into the emulsion comprises delivering pressurized gas through the porous element into the emulsion.

9. The method of claim 8, wherein the porous element comprises one or more of porous ceramic, sintered steel, or sintered glass.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the continuous phase contains an emulsifier, a homogenizing agent, or combinations thereof.

11. The method of any one of claims 1-10 further comprising pumping the emulsion matrix to provide at least a portion of the pressure necessary to homogenize the emulsion explosive.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, in which as a stage (1) mechanically introducing gas bubbles into the emulsion matrix to sensitize the emulsion matrix and form an emulsion explosive; and step (2) of homogenizing the emulsion explosive to form a homogenized emulsion explosive takes place on a single mobile processing unit.

13. The method of any one of claims 1-12, further comprising flowing the homogenized emulsion explosive through a pipeline into the wellbore.

14. Homogenized emulsion explosive, manufactured by the method according to claim 1.

15. A method of manufacturing an emulsion explosive, including:

separating the oxidizing salt solution into a first part and a second part;

mixing a first portion of the oxidant salt solution with the fuel and pressurized gas to form a fuel-enriched, low viscosity emulsion explosive, the fuel being substantially free of additives to stabilize gas bubbles;

mixing the second part of the oxidizing salt solution with the fuel-rich emulsion explosive to form a more balanced emulsion explosive with an increased viscosity of 6,000 cps to 20,000 cps relative to the fuel-enriched emulsion explosive; and

homogenizing said more balanced emulsion explosive to form a homogenized emulsion explosive with further increased viscosity.

16. The method of claim 15, further comprising homogenizing said more balanced emulsion explosive to produce a homogenized emulsion explosive with a viscosity of 80,000 centipoise or more.

17. The method of claim 15 or 16, wherein the second portion of the oxidant salt solution is from about 45% to about 80%, or from about 50% to about 70%, of the total oxidant salt solution, by weight.

18. The method of any one of claims 15-17, further comprising flowing the homogenized emulsion explosive through a pipeline into the wellbore.

19. The method of any one of claims 15-18, further comprising pressurizing the oxidizing salt solution to provide at least a portion of the pressure necessary to homogenize the emulsion explosive.

20. The method according to any one of claims 15 to 19, wherein the first portion of the oxidizing salt is mixed with the fuel prior to mixing the first portion and the fuel with the pressurized gas.

21. A process according to any one of claims 15 to 19, wherein the first part of the oxidant salt is mixed simultaneously with the fuel and the pressurized gas.

22. The method according to any one of claims 15-19, wherein the fuel further comprises an emulsifier, a homogenizer, or a combination thereof.

23. Homogenized emulsion explosive made by the method of claim 15.