RU2816473C1 - Ammonium nitrate for making granulite - Google Patents
Ammonium nitrate for making granulite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816473C1 RU2816473C1 RU2023106137A RU2023106137A RU2816473C1 RU 2816473 C1 RU2816473 C1 RU 2816473C1 RU 2023106137 A RU2023106137 A RU 2023106137A RU 2023106137 A RU2023106137 A RU 2023106137A RU 2816473 C1 RU2816473 C1 RU 2816473C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- ammonium nitrate
- range
- granulite
- explosives
- Prior art date
Links
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 40
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 32
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 16
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 13
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 11
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 11
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 10
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 9
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Inorganic materials [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- FRVCGRDGKAINSV-UHFFFAOYSA-L iron(2+);octadecanoate Chemical compound [Fe+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O FRVCGRDGKAINSV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области взрывчатых веществ и касается исполнения такого класса взрывчатых веществ, которые относятся к типу Гранулитов и имеют состав с включением гранулированной аммиачной селитры.The invention relates to the field of explosives and concerns the production of a class of explosives that belong to the Granulite type and have a composition including granulated ammonium nitrate.
Гранулиты - промышленные взрывчатые вещества, представляющие собой смесь гранулированной аммиачной селитры жидкими нефтепродуктами (масло индустриальное марки И-40А по ГОСТ 20799-88 или марки ИГП-38, или марки 45 по нормативно-технической документации, или масло приборное (МВП) по ГОСТ 1805-76 или масло соляровое) и, иногда, с дисперсными горючими добавками (например, алюминиевая пудра марок ПП-1Л, ПП-1Т, ПП-2Л или ПП-2Т или алюминиевый порошок). Как правило, изготавливаются на местах применения в условиях стационарных пунктов предприятий, ведущих взрывные работы, либо в процессе заряжания. Предназначены для механизированного или ручного заряжания на карьерах сухих и обводненных скважин в породах средней крепости во всех климатических районах России.Granulites are industrial explosives, which are a mixture of granulated ammonium nitrate with liquid petroleum products (industrial oil grade I-40A according to GOST 20799-88 or grade IGP-38, or grade 45 according to regulatory and technical documentation, or instrument oil (IVP) according to GOST 1805 -76 or solar oil) and, sometimes, with dispersed flammable additives (for example, aluminum powder of the PP-1L, PP-1T, PP-2L or PP-2T brands or aluminum powder). As a rule, they are manufactured on-site in the conditions of stationary points of enterprises conducting blasting operations, or during the loading process. Designed for mechanized or manual loading in quarries of dry and flooded wells in rocks of medium strength in all climatic regions of Russia.
Опытно-промышленные испытания современных сортов аммиачной селитры (ПАС) показали, что ВВ по типу Гранулитов (смесь нефтепродуктов с гранулами аммиачной селитры (АС), изготовленные с применением в составе сухой фазы таких пористых селитр, обладают пониженной водостойкостью в сравнении с гранэмитами, сухая фаза которых выполнена «гладкими» (традиционными) сортами аммиачной селитры (по ГОСТ 2-2013).Pilot tests of modern varieties of ammonium nitrate (AMN) have shown that explosives of the Granulite type (a mixture of petroleum products with ammonium nitrate (AM) granules, manufactured using such porous nitrate as part of the dry phase, have reduced water resistance in comparison with granemites, dry phase which are made with “smooth” (traditional) grades of ammonium nitrate (according to GOST 2-2013).
По своему назначению, пористая гранулированная аммиачная селитра (ПАС) предназначается в качестве компонента изготовления промышленных ВВ. Производство ПАС в настоящее время промышленно реализовано двумя способами: прямая грануляция расплава селитры, содержащего порообразующие добавки и, так называемая технология «микроприллирования» (накатывание гранулы из микрокристаллов). Последний способ производства получает все большее распространение и позволяет получить гранулы ПАС с высокой пористостью и, как следствие, с высокой удерживающей способностью ПАС по отношению к жидкому горючему (в частности, дизельному топливу - более 6% масс).According to its purpose, porous granulated ammonium nitrate (PAS) is intended as a component in the manufacture of industrial explosives. The production of PAS is currently carried out industrially in two ways: direct granulation of nitrate melt containing pore-forming additives and the so-called “microprillation” technology (rolling granules from microcrystals). The latter production method is becoming increasingly widespread and makes it possible to obtain PAS granules with high porosity and, as a result, with a high holding capacity of PAS in relation to liquid fuel (in particular, diesel fuel - more than 6% of the mass).
Для обеспечения максимальной эффективности смесевых ВВ (максимальная чувствительность, минимальный критический диаметр детонации, максимальная скорость детонации), их компоненты должны находиться в максимальном соприкосновении (смесь должна быть гомогенной).To ensure maximum efficiency of mixed explosives (maximum sensitivity, minimum critical detonation diameter, maximum detonation speed), their components must be in maximum contact (the mixture must be homogeneous).
Высокой гомогенностью обладают, например, эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ), состоящие только из эмульсионной матрицы и сенсибилизатора: агломерации компонентов которых (окислитель и топливо) наблюдаются структурами крупностью 1-100 мкм. Однако, такие ВВ дороги, энергоемки и всокотехнологичны в своем изготовлении. Вопрос удешевления стоимости ВВ привел к реализации технологического приема введения в состав ВВ гранул аммиачной селитры, обработанной нефтепродуктом (т.н. ANFO, в СССР получивший название «Игданит» (сокращенно от: Институт горного дела Академии наук СССР), за рубежом - ANFO). При этом, в качестве сухой фазы ANFO предполагается использовать пористую аммиачную селитру. Только в этом случае, смесь будет достаточно гомогенной.For example, emulsion explosives (EMEs) are highly homogeneous, consisting only of an emulsion matrix and a sensitizer: agglomerations of the components (oxidizer and fuel) are observed in structures with a particle size of 1-100 microns. However, such explosives are expensive, energy-intensive and high-tech in their production. The issue of reducing the cost of explosives led to the implementation of a technological method of introducing ammonium nitrate granules into explosives, treated with petroleum products (the so-called ANFO, in the USSR called “Igdanit” (short for: Institute of Mining of the USSR Academy of Sciences), abroad - ANFO) . In this case, it is proposed to use porous ammonium nitrate as the dry phase of ANFO. Only in this case will the mixture be sufficiently homogeneous.
Так, известен Гранулит АС 4 - гранулированное аммиачно-селитренное ВВ II класса (по условиям применения: для взрывания в условиях подземных выработок не опасных по газу и/или пыли). Представляет собой гранулированный продукт серебристо серого цвета с размером гранул 1-3 мм, покрытых пленкой масла и опудренных алюминием. Допущен для ручного и механизированного заряжания сухих и предварительно осушенных шпуров, скважин, камер. Пригоден для применения во всех климатических районах России (при температуре не выше 35°С). Имеет состав, %:Thus, Granulit AC 4 is known - a granulated ammonium nitrate explosive of class II (according to the conditions of use: for blasting in underground mines that are not dangerous for gas and/or dust). It is a granular product of silver-gray color with a granule size of 1-3 mm, coated with a film of oil and powdered with aluminum. Approved for manual and mechanized loading of dry and pre-dried boreholes, wells, chambers. Suitable for use in all climatic regions of Russia (at temperatures not exceeding 35°C). Has composition,%:
Так же известны Гранулиты АС 4В, АС 8В - промышленные ВВ II класса, представляющие собой гидрофобизированные и металлизованные аммиачно-селитренные Granulites AS 4V, AS 8V are also known - industrial explosives of class II, which are hydrophobized and metallized ammonium nitrate
взрывчатые смеси серого цвета с размером гранул 1-3 мм, покрытых пленкой масла и опудренных алюминием.explosive mixtures of gray color with a granule size of 1-3 mm, coated with a film of oil and powdered with aluminum.
Гранулит АС 4В предназначается для взрывания пород средней и повышенной крепости шпуровым и скважинным способом в сухих и мокрых забоях без проточной воды на открытых и подземных разработках, кроме работ в шахтах, опасных по газу и пыли.AS 4B granulite is intended for blasting medium- and high-strength rocks using the borehole and borehole method in dry and wet faces without running water in open-pit and underground mines, except for work in mines hazardous for gas and dust.
Гранулит АС 8В применяется в таких же условиях для взрывания пород крепких и весьма крепких. Допущен на открытых работах и в шахтах, не опасных по газу и пыли, с ручным и меха визированным заряжанием сухих и предварительно осушенных шпуров и скважин, камер. Пригоден для применения во всех климатических районах России (при температуре не выше 35°С). Состав Гранулита АС 8, %:Granulite AC 8B is used under the same conditions for blasting hard and very hard rocks. Approved for open works and mines that are not hazardous due to gas and dust, with manual and mechanically endorsed loading of dry and pre-dried boreholes and wells, chambers. Suitable for use in all climatic regions of Russia (at temperatures not exceeding 35°C). Composition of Granulite AC 8,%:
(ГОСТ 21987-76 «Вещества взрывчатые промышленные. ГРАНУЛИТЫ. Технические условия», дата введения 1977-07-01).(GOST 21987-76 “Industrial explosives. GRANULITES. Technical conditions”, date of introduction 1977-07-01).
Это решение принято в качестве прототипа.This solution was adopted as a prototype.
В связи с тем, что аммиачная селитра при изготовлении простейших ВВ не измельчается (при пневмозаряжении происходит лишь частичное дробление гранул), взрывчатые характеристики ВВ этого типа существенно зависят от размера гранул селитры, их влажности, впитывающей способности, прочности, а также вязкости горючего. Энергетические характеристики смеси определяются ее химическим составом. Теплота взрыва будет наивысшей для смесей стехиометрического состава, отвечающего нулевому кислородному балансу. Для обеспечения нулевого или близкого к нулевому кислородному балансу в состав ВВ вводят дополнительно твердые горючие добавки, такие как древесная мука, уголь, сажа, стеарат кальция, полиакриламид и др. В случае трехкомпонентных алюмосодержащих ВВ (Гранулитов) она возрастает с увеличением соотношения между алюминием и жидким горючим.Due to the fact that ammonium nitrate is not crushed in the manufacture of the simplest explosives (during pneumatic charging, only partial crushing of the granules occurs), the explosive characteristics of this type of explosive significantly depend on the size of the nitrate granules, their humidity, absorbency, strength, and viscosity of the fuel. The energy characteristics of the mixture are determined by its chemical composition. The heat of explosion will be highest for mixtures of stoichiometric composition corresponding to zero oxygen balance. To ensure zero or close to zero oxygen balance, additional solid combustible additives are added to the explosive composition, such as wood flour, coal, soot, calcium stearate, polyacrylamide, etc. In the case of three-component aluminum-containing explosives (Granulites), it increases with increasing ratio between aluminum and liquid fuel.
При одинаковой температуре взрыва 3200°С у Гранулита АС4 теплота взрыва 452 кДж/кг, а у Гранулита АС8 - 5225 кДж/кг при одинаковой насыпной плотности 0,85-0,90 (0,95) г/см3. Кислородный баланс (%) АС4 -+0,41, АС8 -+0,34 (без применения дополнительных горючих добавок) при скорости детонации (м/с) 2600-3500 и 3000-3600, соответственно.At the same explosion temperature of 3200°C, for Granulite AS4 the heat of explosion is 452 kJ/kg, and for Granulite AS8 - 5225 kJ/kg with the same bulk density of 0.85-0.90 (0.95) g/cm 3 . Oxygen balance (%) AC4 -+0.41, AC8 -+0.34 (without the use of additional combustible additives) at detonation speed (m/s) 2600-3500 and 3000-3600, respectively.
Как видно из приведенных данных, чем выше соотношение алюминиевой пудры к нефтепродукту, тем выше теплота взрыва. Это свойство учитывается при выборе Гранулита для взрыва горных пород. Чем порода крепче, выбор Гранулита проводят с учетом выдаваемый им теплоты взрыва. Этим правилом руководствуются при проведении взрывных работ на различных участках горных пород. В реальности, это теоретическое правило, не всегда дает желаемый результат. Часто, при подрыве крепких пород не проявляется эффективность применения Гранулита АС8 (как пример) в силу того, что его состав, относящийся к именно этой марке Гранулитов, не отвечает теоретическим посылкам формирования заданного уровня теплоты взрыва.As can be seen from the above data, the higher the ratio of aluminum powder to petroleum product, the higher the heat of explosion. This property is taken into account when choosing Granulite for rock blasting. The stronger the rock, the choice of granulite is carried out taking into account the heat of explosion it produces. This rule is used to guide blasting operations in various areas of rocks. In reality, this theoretical rule does not always give the desired result. Often, when blasting hard rocks, the effectiveness of using Granulite AC8 (as an example) does not manifest itself due to the fact that its composition, related to this particular brand of Granulite, does not meet the theoretical premises of the formation of a given level of explosion heat.
Анализ таких случаев и проведенные исследования показали, что рецептура и расчеты ее основаны на применении аммиачной селитры с условной плотностью при том, что в реальности промышленность выпускает гранулированную аммиачную селитру по разным технологиям, изготовленный продукт с плотностью от 1,69-1,725 г/см3 при молекулярном весе 80,043 (при массовой доле азота не менее 34,4%). Кроме того, плотность аммиачной насыпной селитры изменяется и вследствие изменения температуры хранения или применения этого вещества. Например, при подходе к температуре 32,3°С происходит фазовый переход аммиачной селитры от IV модификации к III модификации, что приводит к изменению плотности аммиачной селитры, последствия которой - это разрушение частиц при хранении и применении (особенно важно в тропических странах, где нитрат аммония испытывает циклические изменения, приводящие к разрушению гранул, слеживанию, повышенному пылению и риску возникновения взрыва). В фазовом состоянии III (84,2-32,3°С) кристаллы аммиачной селитры имеют α-ромбическую (моноклинную) симметрию, а в фазовом состоянии IV (32,3 - -16,.8°С) симметрия β-ромбическая (бипирамидальная). Это приводит к тому, что в фазовом состоянии III объем вещества увеличивается на 0,8%. А в фазовом состоянии IV - уменьшается на 3,3%. При этом меняется плотность вещества, которую в момент заряжания скважины не представляется возможным проконтролировать с тем, чтобы компенсировать переизбыток или нехватку аммиачной селитры в заряде.Analysis of such cases and studies have shown that the recipe and its calculations are based on the use of ammonium nitrate with a conventional density, despite the fact that in reality the industry produces granulated ammonium nitrate using various technologies, the manufactured product with a density of 1.69-1.725 g/cm 3 with a molecular weight of 80.043 (with a mass fraction of nitrogen of at least 34.4%). In addition, the density of bulk ammonium nitrate also changes due to changes in the storage temperature or use of this substance. For example, when approaching a temperature of 32.3°C, a phase transition of ammonium nitrate occurs from modification IV to modification III, which leads to a change in the density of ammonium nitrate, the consequences of which are the destruction of particles during storage and use (especially important in tropical countries where nitrate ammonium undergoes cyclic changes leading to destruction of granules, caking, increased dusting and the risk of explosion). In phase state III (84.2-32.3°C) ammonium nitrate crystals have α-orthorhombic (monoclinic) symmetry, and in phase state IV (32.3 - -16.8°C) the symmetry is β-orthorhombic ( bipyramidal). This leads to the fact that in phase state III the volume of the substance increases by 0.8%. And in phase state IV it decreases by 3.3%. In this case, the density of the substance changes, which at the time of charging the well is not possible to control in order to compensate for the excess or lack of ammonium nitrate in the charge.
Аммиачная селитра выпускается в виде чешуек, гранул или кристаллов (например, марка «ЖВК» - железистая, кристаллическая водоустойчивая, обработанная при изготовлении стеаратом железа). Насыпная плотность гранулированной аммиачной селитры в зависимости от формы и размеров частиц находится в пределах 0,8-0,9 г/см3 (принято, что условно для всех видов аммиачной селитры насыпная плотность свободно насыпанных гранул (влажность 1%, 20°С, частицы 1-2 мм) 0,826 г/см3). При плотной упаковке частиц -1,16 г/см3. А отпускается производителем по весу 1000 кг в специализированной упаковке, на которой нет сведений о плотности той аммиачной селитры, которая находится в упаковке.Ammonium nitrate is produced in the form of flakes, granules or crystals (for example, the “ZhVK” brand is ferrous, crystalline, water-resistant, treated with iron stearate during manufacture). The bulk density of granulated ammonium nitrate, depending on the shape and size of the particles, is in the range of 0.8-0.9 g/cm 3 (it is accepted that the bulk density of freely poured granules (humidity 1%, 20°C, particles 1-2 mm) 0.826 g/cm 3 ). With dense packing of particles -1.16 g/cm 3 . And it is sold by the manufacturer in weights of 1000 kg in specialized packaging, which does not contain information about the density of the ammonium nitrate that is in the packaging.
Критический диаметр детонации аммиачной селитры в открытых зарядах в зависимости от размеров частиц, плотности и влажности селитры колеблется в широких пределах. Мелко измельченная сухая аммиачная селитра при плотности 0,8 г/см3 способна к детонации в зарядах диаметром около 10 см; в то же время детонация чешуйчатой селитры с влажностью около 1% затухает в зарядах диаметром 30 см.The critical diameter of detonation of ammonium nitrate in open charges, depending on the particle size, density and humidity of the nitrate, varies widely. Finely ground dry ammonium nitrate with a density of 0.8 g/cm 3 is capable of detonation in charges with a diameter of about 10 cm; at the same time, the detonation of flake nitrate with a moisture content of about 1% is damped in charges with a diameter of 30 cm.
В связи с этим становится важным ввести контроль за плотностью аммиачной селитры при организации изготовления ВВ и зарядки ею скважин. Это необходимо, чтобы энергетические показатели заряда ВВ соответствовали прочности разрушаемой взрыванием горной породы.In this regard, it becomes important to introduce control over the density of ammonium nitrate when organizing the production of explosives and charging wells with it. This is necessary so that the energy characteristics of the explosive charge correspond to the strength of the rock being destroyed by blasting.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в возможности регулирования качественных энергетических характеристик Гранулитов за счет ранжирования аммиачной селитры по ее плотности для применения в зависимости от прочности горной породы или дифференцированного расположения в скважине пластов породы разной твердости.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in the possibility of regulating the qualitative energy characteristics of Granulites by ranking ammonium nitrate by its density for use depending on the strength of the rock or the differentiated location in the well of rock layers of different hardness.
Указанный технический результат достигается тем, что аммиачная селитра для изготовления Гранулита по плотности ее структуры в диапазоне от 0,75 г/см3 до 0,9 г/см3 разделена на аммиачную селитру низкой, средней и высокой плотности с разделением указанного диапазона плотности аммиачной селитры на низкую плотность с нижней границей плотности 0,75 г/см3, высокую плотность с верхней границей плотности 0,9 г/см3 и среднюю плотность в диапазоне между низкой и верхней плотностями и в каждом диапазоне плотности опудрена порошковым красителем в цвет, отличный от цвета окраски аммиачной селитры в другом диапазоне плотности.The specified technical result is achieved by the fact that ammonium nitrate for the manufacture of granulite according to the density of its structure in the range from 0.75 g/cm 3 to 0.9 g/cm 3 is divided into ammonium nitrate of low, medium and high density with the division of the specified range of ammonium nitrate density saltpeter for low density with a lower density limit of 0.75 g/cm 3 , high density with an upper density limit of 0.9 g/cm 3 and medium density in the range between low and upper densities and in each density range powdered with color powder dye, different from the color of ammonium nitrate in a different density range.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are essential and are interrelated to form a stable set of essential features sufficient to obtain the required technical result.
Согласно настоящему изобретению, рассматривается Гранулит с регулируемыми энергетическими свойствами, зависящими от плотности аммиачной селитры.According to the present invention, a Granulite with adjustable energy properties depending on the density of ammonium nitrate is considered.
В общем случае Гранулит согласно настоящего изобретения представляет собой перемешанную смесь аммиачной селитры с нефтепродуктом, в которой содержание аммиачной селитры (85-92)%. Дополнительно может содержать алюминиевый порошок или алюминиевую пудру в объеме от 4 до 8% или иные горючие добавки, модифицирующие состав ВВ применительно к его конкретному использованию.In general, the granulite according to the present invention is a mixed mixture of ammonium nitrate with an oil product, in which the content of ammonium nitrate is (85-92)%. Additionally, it may contain aluminum powder or aluminum powder in a volume of 4 to 8% or other combustible additives that modify the composition of the explosive in relation to its specific use.
А в качестве аммиачной селитры используют селитру с плотностью от 0,75 г/см3 до 0,9 г/см3 с разделением указанного диапазона плотности аммиачной селитры на низкую, среднюю и высокую плотности. При этом указанную перемешанную смесь выполняют подкрашенной в цвет, соответствующий плотности аммиачной селитры из указанного диапазона и который в каждом диапазоне плотности последней отличен от цвета смеси с аммиачной селитрой другой плотности.And as ammonium nitrate, nitrate with a density from 0.75 g/cm 3 to 0.9 g/cm 3 is used, dividing the specified density range of ammonium nitrate into low, medium and high densities. In this case, the specified mixed mixture is tinted in a color corresponding to the density of ammonium nitrate from the specified range and which, in each density range of the latter, is different from the color of the mixture with ammonium nitrate of a different density.
Как вариант опудривание красителем может проводиться всей смеси после ее приготовления (для случая дозированной фасовки в пакеты) или во время приготовления как нейтральная добавка. Кроме того, сама селитра может быть окрашена по диапазонам плотности в разные цвета и при приготовлении ВВ выбирают аммиачную селитру того цвета, которая подходит для конкретного состава Гранулита применительно к типу взрываемой горной породы. В этом случае, аммиачная селитра для изготовления Гранулита, по плотности ее структуры в диапазоне от 0,75 г/см3 до 0,9 г/см3 разделена на аммиачную селитру низкой, средней и высокой плотности и в каждом диапазоне плотности опудрена порошковым красителем в цвет, отличный от цвета окраски аммиачной селитры в другом диапазоне плотности.Alternatively, dusting with dye can be carried out on the entire mixture after its preparation (for the case of dosed packaging in bags) or during preparation as a neutral additive. In addition, the nitrate itself can be colored according to density ranges in different colors, and when preparing explosives, ammonium nitrate is selected in the color that is suitable for the specific composition of the granulite in relation to the type of rock being blasted. In this case, ammonium nitrate for the production of Granulite, according to the density of its structure in the range from 0.75 g/cm 3 to 0.9 g/cm 3, is divided into ammonium nitrate of low, medium and high density and in each density range is powdered with powder dye in a color different from the color of ammonium nitrate in a different density range.
Также возможет вариант исполнения смеси Гранулита, в которой краситель может быть растворен в нефтепродукте. Краситель вводят в состав нефтепродукта (гранулы селитры окрашиваются при их пропитывании окрашенным нефтепродуктом: приобретают цвет нефтепродукта).It is also possible to make a Granulite mixture, in which the dye can be dissolved in an oil product. The dye is introduced into the composition of the petroleum product (saltpeter granules are colored when they are impregnated with a colored petroleum product: they acquire the color of the petroleum product).
В статье «Аммиачная селитра для взрывчатых материалов», авторы А.С. Державец (АО «Взрывиспытаения») и Ф.И. Галушко (АО «МХК «ЕвроХим»), журнал «Горная промышленность». №6 (142), 2018, стр. 48 сказано, что проведенные исследования методом высокоточной электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа образцов селитры различных производителей в России и за рубежом, в том числе т.н. пористой АС (размеров и форм частиц, морфологии поверхностей и сколов, трещин, пор, каверн и т.п.), показали разительное отличие, которое затрудняет их систематизацию и требует новых подходов к терминологии. В частности, это относится к таким понятиям, как «пористость», «поровое пространство» и т.п. Наиболее близким, но обобщенным, может быть понятие «плотность». Такие обозначения АС, как низкоплотное, средней и высокой плотности, представляются относительными и должны характеризоваться числовыми значениями, которые следует хотя и считать условными, но быть общепризнанными.In the article “Ammonium nitrate for explosive materials”, authors A.S. Derzhavets (JSC “Vzryvstestaeniya”) and F.I. Galushko (MCC EuroChem JSC), Mining Industry magazine. No. 6 (142), 2018, p. 48 it is said that the studies carried out using high-precision electron microscopy and X-ray spectral microanalysis of samples of nitrate from various manufacturers in Russia and abroad, including the so-called. porous AS (sizes and shapes of particles, morphology of surfaces and chips, cracks, pores, cavities, etc.) showed a striking difference, which complicates their systematization and requires new approaches to terminology. In particular, this applies to concepts such as “porosity”, “pore space”, etc. The closest, but generalized, concept may be “density”. AC designations such as low-density, medium-density and high-density seem to be relative and should be characterized by numerical values that, although considered conditional, should be generally accepted.
Производимая в России аммиачная селитра (ГОСТ 2-2013) предназначена в основном для применения в качестве удобрений и используется также для производства ВВ.Ammonium nitrate produced in Russia (GOST 2-2013) is intended mainly for use as fertilizers and is also used for the production of explosives.
При применении АС по указанному ГОСТ для изготовления ВВ получают т.н. суррогатную продукцию с неопределенными энергетическими характеристиками, при этом не в полной мере используется возможный энергетический потенциал системы с разбросом по скорости детонации и эффективности действия, с труднодостигаемым, особенно при крупных взрывах, приближенным к нулевому, кислородному балансу.When using AS according to the specified GOST for the manufacture of explosives, the so-called surrogate products with uncertain energy characteristics, while the possible energy potential of the system is not fully used with a spread in detonation speed and efficiency, with an oxygen balance that is difficult to achieve, especially in large explosions, close to zero.
Недостаточно сбалансированная система может привести к нестабильной работе заряда вплоть до прекращения детонации заряда (так называемому «отказу»). В общем объеме применения взрывчатых веществ аммиачная селитра, как окислитель, по массе занимает примерно 95%, поэтому требования, предъявленные к ней, определяются видом ВВ и должны отражать следующие показатели:An insufficiently balanced system can lead to unstable charge operation until the charge stops detonating (the so-called “failure”). In the total volume of use of explosives, ammonium nitrate, as an oxidizing agent, occupies approximately 95% by weight, therefore the requirements imposed on it are determined by the type of explosive and must reflect the following indicators:
- аммиачная селитра для производства ВВ в состоянии поставок не должна быть детонационно способной и относиться по степени опасности к классу 5.1 в соответствии с ГОСТ 19433-88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка»;- ammonium nitrate for the production of explosives in the state of delivery should not be capable of detonation and, in terms of the degree of danger, belong to class 5.1 in accordance with GOST 19433-88 “Dangerous goods. Classification and labeling";
- АС должны быть «чистой» с массовой долей нерастворимых в воде примесей не более 0,1%;- AS must be “clean” with a mass fraction of water-insoluble impurities not exceeding 0.1%;
- массовая доля нитратного и аммиачного азота не менее 99,5%;- mass fraction of nitrate and ammonia nitrogen is not less than 99.5%;
- массовая доля воды не более 0,5%;- mass fraction of water no more than 0.5%;
-насыпная плотность г/см3 не менее 0,75.- bulk density g/cm 3 not less than 0.75.
Таким образом, в настоящее время показателям качества аммиачной селитры должно уделяться пристальное внимание, так как не только ее объем в весовых показателях, но и ее плотность определяют энергетические показатели Гранулита.Thus, at present, close attention should be paid to the quality indicators of ammonium nitrate, since not only its volume in weight terms, but also its density determine the energy indicators of Granulite.
Композиция ВВ, которую предполагается заложить в скважину, создается непосредственно на месте производства взрывных работ за счет применения зарядной машины, в которой происходит смешение аммиачной селитры с нефтепродуктом или путем ручного смешивания селитры с нефтепродуктом. При этом в качестве заряда выбирается рецептура, например АС4 или АС8 в соответствии с их применением к твердости подлежащей разрушению горной породы. Но при неизвестности плотности аммиачной селитры возможны ситуации, когда для АС8 (для разрушения прочной горной породы) будет использована аммиачная селитра низкой плотности, что переведет этот тип Гранулита в Гранулит АС4 по энергетическим показателям. В результате, при взрыве не произойдет фрагментация на отдельности (раскалывание) породы, а произойдет формирование только сетки трещин в этой породе.The explosive composition that is supposed to be placed in the well is created directly at the blasting site through the use of a charging machine in which ammonium nitrate is mixed with an oil product or by manually mixing nitrate with an oil product. In this case, a formulation is selected as a charge, for example AC4 or AC8, in accordance with their application to the hardness of the rock to be destroyed. But if the density of ammonium nitrate is unknown, situations are possible when low-density ammonium nitrate will be used for AC8 (to destroy strong rock), which will transform this type of granulite into AC4 granulite in terms of energy indicators. As a result, during an explosion, fragmentation of the rock separately (splitting) will not occur, but only a network of cracks will form in this rock.
Практика применения аммиачной селитры (в условиях экспериментальных опытов) показывает, что для такого Гранулита как АС8 плотность аммиачной селитры должна находиться в области, приближенной к показателю 0,9 г/см3. А для Гранулита АС4 - в области приближенной к нижнему порогу плотности. В этом случае энергетические показатели ВВ становятся оправданно соответствующими их рецептуре.The practice of using ammonium nitrate (under experimental conditions) shows that for such Granulite as AC8, the density of ammonium nitrate should be in the region close to 0.9 g/cm 3 . And for Granulite AC4 - in the region close to the lower density threshold. In this case, the energy indicators of explosives become justifiably consistent with their formulation.
В связи с этим авторы установили, что для Гранулитов с содержанием в перемешанной смеси с нефтепродуктом аммиачной селитры в пределах (85-92)% можно использовать аммиачную селитру, промышленно выпускаемую с плотностью от 0,75 г/см3 до 0,9 г/см3, если условно такую селитру разделить на, как минимум, три категории по плотности: низку., среднюю и высокую. Например, под низкой плотностью можно считать плотность от 0,75 г/см3 до 0,80 г/см3, а высокой плотностью считать от 0,85 г/см3 до 0,90 г/см3.In this regard, the authors found that for granulites containing ammonium nitrate in the mixed mixture with petroleum product within the range of (85-92)%, it is possible to use ammonium nitrate, commercially produced with a density from 0.75 g/cm 3 to 0.9 g/ cm 3 , if we conditionally divide such nitrate into at least three categories according to density: low, medium and high. For example, low density can be considered a density from 0.75 g/cm 3 to 0.80 g/cm 3 , and high density can be considered from 0.85 g/cm 3 to 0.90 g/cm 3 .
Учитывая, что изготовление ВВ производится непосредственно на месте проведения взрывных работ и контроль за реальной плотностью аммиачной селитры в полевых условиях достаточно затруднен, считается целесообразным аммиачную селитру в каждом диапазоне плотности окрашивать цветом, отличным от друг друга. Практика показывает, что максимально воспринимаемыми являются цвета светофора: красный, желтый и зеленый, которые четко визуально разделяются даже в условиях сумерек. Например, аммиачная селитра высокой плотности может быть опудрена красным порошковым красителем. Это позволит при подготовке заряда ВВ, конкретно к типу горной породы, уйти от точного контроля и гарантированно обеспечить точность рецептуры ВВ.Considering that the manufacture of explosives is carried out directly at the site of blasting and monitoring the actual density of ammonium nitrate in the field is quite difficult, it is considered advisable to paint ammonium nitrate in each density range with a color different from each other. Practice shows that the colors of a traffic light are the most perceptible: red, yellow and green, which are clearly visually separated even in twilight conditions. For example, high-density ammonium nitrate can be powdered with red powder dye. This will allow, when preparing an explosive charge specifically for the type of rock, to avoid precise control and guarantee the accuracy of the explosive formulation.
Для Гранулитов, изготавливаемых в заводских условиях и поставляемых на место взрывных работ в готовом виде в виде конечного готового изделия (например, в виде упакованных дозированных ВВ в пакетах) целесообразно окрашивать уже готовую смесь аммиачной селитры с нефтепродуктом в соответствующий цвет, отличающий один тип по составу и по плотности селитры Гранулита от другого.For granulites manufactured in a factory and supplied to the blasting site in finished form in the form of a final finished product (for example, in the form of packaged dosed explosives in bags), it is advisable to paint the ready-made mixture of ammonium nitrate with petroleum product in the appropriate color, distinguishing one type in composition and according to the density of granulite nitrate from another.
В качестве пигментов порошкового типа для окраски смеси ВВ или аммиачной селитры можно использовать порошковые красители, применяемые, например, для бетона из условия, что данный пигмент обладает достаточной укрывистостью (способностью покрывать смесь), красящей способностью, дисперсностью (тонкость помола, более тонкие частицы обусловят большую укрывистость и высокую красящую способность), химическую стойкость к компонентам ВВ (особенно к нефтепродуктам с целью исключения изменения цвета пигмента).As powder-type pigments for coloring a mixture of explosives or ammonium nitrate, you can use powder dyes, used, for example, for concrete, provided that this pigment has sufficient hiding power (the ability to cover the mixture), coloring ability, dispersity (grinding fineness, finer particles will determine high hiding power and high coloring power), chemical resistance to explosive components (especially to petroleum products in order to avoid changes in pigment color).
Окрашивание порошковым пигментом не подразумевает, что данный порошок должен окрасить каждую гранулу, закупорив тем самым поры, или прилипать к гранулам селитры. Пигментный краситель рассматривается не как окрашивающий гранулы, а как присутствующий на гранулах и между ними, что позволит обеспечить цветовую идентификацию аммиачной селитры по ее плотности, не изменяя свойств химических и физических самой аммиачной селитры.Painting with powder pigment does not imply that the powder should stain every granule, thereby clogging the pores, or stick to the saltpeter granules. The pigment dye is not considered as coloring the granules, but as present on the granules and between them, which will provide color identification of ammonium nitrate by its density, without changing the chemical and physical properties of the ammonium nitrate itself.
Опудривание пигментом аммиачной селитры проводят после приготовления последней и уточнения ее плотности в приемлемом для проведения работ на открытом воздухе температурном режиме. Применение известных способов окраски аммиачной селитры в процессе ее приготовления в плаве до гранулирования (RU 2353581, 2225856 и 2193018 или JP 2003095782) не является удачным, так как показатели пористости и плотности селитры могут быть оценены только после того, как продукт получен в конечном виде, а не в процессе его приготовления в плаве.Powdering ammonium nitrate with pigment is carried out after preparing the latter and specifying its density at a temperature acceptable for outdoor work. The use of known methods of coloring ammonium nitrate during its preparation in melt before granulation (RU 2353581, 2225856 and 2193018 or JP 2003095782) is not successful, since the porosity and density of nitrate can be assessed only after the product is obtained in its final form, and not in the process of cooking it in the melt.
Кроме того, практика бурения скважинных каналов под заряды ВВ показывает, что часто встречаются породы с неоднородным по плотности грунтом по высоте скважины. Такие дифференцированные по неоднородности грунта скважины требуют использования комбинированных зарядов ВВ с различной объемной концентрацией энергии взрыва - что как раз и достигается использованием разноплотных Гранулитов, изготовленных с применением дифференциированной по плотности гранулированной аммиачной селитры. Настоящее изобретение позволяет заряжать скважины дифференцированно, то есть зарядами, отвечающими условиям разрушения данного типа пласта горной породы. Например, при установлении на глубине скважины наличие пласт твердой породы целесообразно в эту область скважины разместить Гранулит с высокой степенью плотности. А поверх него уложить Гранулит с меньшей плотностью. Применение окрашенных Гранулитов позволяет достаточно точно разрешить эту проблему, ориентируясь на цвет применяемого Гранулита.In addition, the practice of drilling borehole channels for explosive charges shows that rocks with soil heterogeneous in density along the height of the borehole are often encountered. Such wells, differentiated by soil heterogeneity, require the use of combined explosive charges with different volumetric concentrations of explosion energy - which is precisely achieved by using granulites of different densities, made using granulated ammonium nitrate differentiated by density. The present invention makes it possible to charge wells differentially, that is, with charges that meet the conditions of destruction of a given type of rock formation. For example, when establishing a layer of hard rock at the depth of a well, it is advisable to place granulite with a high degree of density in this area of the well. And lay granulite with a lower density on top of it. The use of colored Granulites makes it possible to solve this problem quite accurately, focusing on the color of the Granulite used.
Изобретение промышленно применимо и было испытано в полевых условиях на опытных партиях окрашенной пигментами аммиачной селитры, а также красителями растворенными в нефтепродукте. По результатам установлено, что эффективность применения, например, Гранулита АС8, возросла на 15% (увеличилось количество эффективно срабатывающих зарядов в скважинах, приводящих к требуемому техническими условиями гранулометрическому составу взорванной горной массы.The invention is industrially applicable and was tested in field conditions on pilot batches of ammonium nitrate colored with pigments, as well as dyes dissolved in petroleum products. Based on the results, it was established that the efficiency of using, for example, Granulite AC8, increased by 15% (the number of effectively triggered charges in wells increased, leading to the granulometric composition of the blasted rock mass required by the technical specifications.
Claims (1)
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2022131767A Division RU2797481C1 (en) | 2022-12-06 | Granulite (embodiments) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816473C1 true RU2816473C1 (en) | 2024-03-29 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE903319C (en) * | 1948-09-13 | 1954-02-04 | Ici Ltd | Method for reducing the setting of ammonium nitrate explosives |
| RU2179164C1 (en) * | 2001-01-30 | 2002-02-10 | Научно-техническая фирма "Взрывтехнология" | Apparatus for manufacture of industrial explosives |
| RU2230724C1 (en) * | 2003-02-12 | 2004-06-20 | ООО Научно-производственное предприятие "Спецпромвзрыв" | Explosive mixture |
| RU2353581C1 (en) * | 2007-07-24 | 2009-04-27 | Открытое акционерное общество "Акрон" | Method of colouring ammonium nitrate for technological purposes |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE903319C (en) * | 1948-09-13 | 1954-02-04 | Ici Ltd | Method for reducing the setting of ammonium nitrate explosives |
| RU2179164C1 (en) * | 2001-01-30 | 2002-02-10 | Научно-техническая фирма "Взрывтехнология" | Apparatus for manufacture of industrial explosives |
| RU2230724C1 (en) * | 2003-02-12 | 2004-06-20 | ООО Научно-производственное предприятие "Спецпромвзрыв" | Explosive mixture |
| RU2353581C1 (en) * | 2007-07-24 | 2009-04-27 | Открытое акционерное общество "Акрон" | Method of colouring ammonium nitrate for technological purposes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI107332B (en) | Explosives | |
| CN102076633B (en) | Improved explosive composition | |
| CN104540797A (en) | Safe blends of ammonium nitrate (AN) with urea, or of an AN -comprising product with a urea-comprising product | |
| RU2816473C1 (en) | Ammonium nitrate for making granulite | |
| RU2797481C1 (en) | Granulite (embodiments) | |
| CN102942428B (en) | High-power water gel explosive applicable to coal mine and manufacturing method thereof | |
| CN1029521C (en) | Granulated emulsion explosive for rocks | |
| CA1152334A (en) | Explosive composition | |
| RU2666426C1 (en) | Composition of explosive mixture | |
| Cook et al. | Explosive sensitivity of ammonium nitrate-hydrocarbon mixtures | |
| RU2130446C1 (en) | Explosive powder composition and method of preparation thereof | |
| RU2526994C1 (en) | Safety emulsion explosive composition for blasthole charges | |
| US2063761A (en) | Coal mining | |
| RU2103248C1 (en) | Explosive | |
| RU2728031C1 (en) | Composition of explosive for intermediate detonators and method of making said explosive substance | |
| RU2209197C1 (en) | Explosive composition | |
| RU2200724C1 (en) | Fuel for manufacturing granulites | |
| RU2207331C2 (en) | Method of forming water-filled explosive and water-filled explosive charge, water- filled explosive (options) | |
| CN113880672A (en) | Efficient rock powdery emulsion explosive | |
| RU2305673C1 (en) | Method of running of the blasting operations in the flooded well using the charge of the emulsion blasting explosive | |
| RU2262499C1 (en) | Industrial explosive composition (options) | |
| Silva et al. | PANFO-A novel low-density dry bulk explosive | |
| RU2058975C1 (en) | Protective explosive | |
| Chikhradze et al. | Ecological Aspects of Using Industrial Explosives Made on the Basis of Utilized Ammunition | |
| RU2211824C1 (en) | Blasting composition |