WO2021140297A1 - Installation pour la preparation d'une composition explosive et procede de preparation d'une composition explosive - Google Patents

Installation pour la preparation d'une composition explosive et procede de preparation d'une composition explosive Download PDF

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WO2021140297A1
WO2021140297A1 PCT/FR2021/050012 FR2021050012W WO2021140297A1 WO 2021140297 A1 WO2021140297 A1 WO 2021140297A1 FR 2021050012 W FR2021050012 W FR 2021050012W WO 2021140297 A1 WO2021140297 A1 WO 2021140297A1
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WO
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outlet end
tubular element
explosive composition
vertical tubular
hopper
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PCT/FR2021/050012
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Christophe SEDEVCIC
Thierry HENON
Nicolas GERONA
Original Assignee
Nitrates & Innovation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0008—Compounding the ingredient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt
    • C06B31/28—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B47/00—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase
    • C06B47/14—Compositions in which the components are separately stored until the moment of burning or explosion, e.g. "Sprengel"-type explosives; Suspensions of solid component in a normally non-explosive liquid phase, including a thickened aqueous phase comprising a solid component and an aqueous phase
    • C06B47/145—Water in oil emulsion type explosives in which a carbonaceous fuel forms the continuous phase

Definitions

  • the present invention relates to the field of the preparation and processing of explosive products, in particular explosive compositions used in the raw material extraction and mining industry.
  • the present invention relates to an installation for the preparation of an explosive composition from a cold inverse emulsion and to a process for preparing an explosive composition in particular using an installation according to the invention.
  • the explosive compositions are conventionally manufactured from a so-called inverse base emulsion or “water in oil” obtained by a mixture of a continuous oily phase, consisting of a mixture of various fuels such as a vegetable fatty substance. and / or mineral and of a discontinuous aqueous phase consisting of various oxidizing salts in aqueous solution.
  • a continuous oily phase consisting of a mixture of various fuels such as a vegetable fatty substance. and / or mineral and of a discontinuous aqueous phase consisting of various oxidizing salts in aqueous solution.
  • the most frequently used oxidizing raw materials in this industry are: ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate.
  • the fuels can, for example, be pure diesel or mixed with new or used mineral oils, such as recycled motor oil.
  • matrix or “emulsion” is understood to mean the inverse emulsion in which small hollow bodies are dispersed.
  • the preparation of explosive compositions is generally carried out hot, typically at temperatures between 80 and 90 degrees Celsius in order in particular to allow good dispersion of the porosities, such as gas bubbles but especially of small hollow bodies, within the matrix and to ensure that a homogeneous explosive composition is obtained and thus exhibits good pyrotechnic properties.
  • the preparation of these hot explosive compositions requires the implementation of complex, expensive and bulky installations. These compositions are therefore generally prepared well upstream of their use, in the form of bulk compositions or packaged in cartridges and then transported to the point of interest intended for the use of the explosive composition.
  • document US4526633 describes a system for the bulk manufacture on site and the distribution of an explosive composition, said system comprising a mobile base on which is housed a container for an oxidizing salt solution, a container for a solution of emulsifier and organic liquid fuel or individual containers for each ingredient; means for combining the oxidizer salt solution, the emulsifier and the liquid organic fuel to form a fluid mixture thereof; a mixer for mixing the fluid mixture of oxidizer salt solution, emulsifier and liquid organic fuel to form a water-in-oil emulsion phase; a container for a particulate dry ingredient or ingredients; means for adding the dry particulate ingredient or ingredients within the mixed water-in-oil emulsion phase; a mixer for mixing the dry particulate ingredients uniformly within the water-in-oil emulsion phase to form an explosive composition; means for delivering said composition from the mixer; and a conduit through which the explosive composition can be delivered to a borehole or other receptacle.
  • Document GB2126910 describes a mobile device for preparing an explosive composition
  • a mobile device for preparing an explosive composition comprising at least one static mixer intended to mix the components of a liquid explosive, said device being mounted in a vehicle.
  • the vehicle can be a truck and the device can include a placement pump on the truck for pumping the explosive composition from the static mixer into a hole, and storage tanks on the truck for the oxidant component and the fuel component, each tank of which. is provided with a discharge pump for pumping the associated component at a desired flow rate and pressure to the static mixer.
  • the device can also comprise means downstream of the static mixer for mixing with the composition with a sensitizer such as microbeads or gas bubbles.
  • these installations aim to prepare and deposit directly on site, in particular in a blasthole, an explosive composition with a view to its direct use.
  • the present invention advantageously provides an installation for the preparation of an explosive composition and a process for preparing an explosive composition meeting the aforementioned existing needs.
  • the Applicant has realized that it is possible to have an installation for the preparation of an explosive composition, which is of measured size, not very complex, easy to install, to dismantle and to transport so as to be able to prepare. in a secure manner an explosive composition in the form of cartridges which is stable over time and which can be packaged for subsequent use, by developing an installation making it possible to prepare the composition cold and more particularly at a temperature between 20 and 50 degrees Celsius. Disclosure of the invention
  • a first object of the invention relates to an installation for the preparation of an explosive composition comprising:
  • a first hopper (1) intended to contain ammonium nitrate in the form of prills and connected to an inlet end (2) of a screw feeder (3),
  • a second hopper (11) intended to contain small-sized hollow bodies connected to the vertical tubular element (6) via an injection means (12) of small-sized hollow bodies arranged near the outlet end (8) of said vertical element (6).
  • a second object of the invention relates to a process for preparing an explosive composition in which successively,
  • a dose of ammonium nitrate in the form of prills is premixed with a dose of reverse emulsion comprising nitrate to form a premix
  • the premix passes through a vertical tubular element (6) in the direction of an outlet end (7) of said element, - a dose of small hollow body is injected within the vertical tubular element (6) nearby from the outlet end (8) of said element and before the premix reaches the outlet end (8) of the vertical tubular element (6), so as to form a non-homogeneous mixture,
  • the inhomogeneous mixture formed at the outlet end (8) of the tubular element (6) is released into a screw mixer (10), so as to form a homogeneous mixture corresponding to the explosive composition.
  • a third subject of the invention relates to an explosive composition
  • an explosive composition comprising ammonium nitrate in the form of prills, an inverse emulsion comprising nitrate and small hollow bodies, packaged in the form of cartridges of 50 to 90 mm in diameter characterized in that it has a detonation speed of 4000 - 5000 m / s in the open air.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the installation according to the invention, in which there is a first hopper (1) intended to contain ammonium nitrate in the form of prills and connected to an inlet end ( 2) of a screw feeder (3), a means for injecting an inverse emulsion (4), arranged near an outlet end (5) of the screw feeder, a vertical tubular element (6) an inlet end (7) of which is connected to the outlet end of the screw feeder (3) and an outlet end (8) is connected to an inlet end (9) of a screw mixer ( 10), a second hopper (11) intended to contain small-sized hollow bodies connected to the vertical tubular element (6) via injection means (12) of small-sized hollow bodies disposed near the end outlet (8) of said vertical element (6), a third hopper (13) capable of recovering the explosive composition, connected to an outlet end (14) of the screw mixer (10), which the third hopper (13) is connected to a metering pump (15) itself connected to a clipper (16).
  • a first hopper (1) intended to contain
  • a first object of the invention relates to an installation for the preparation of an explosive composition
  • an explosive composition comprising:
  • a first hopper (1) intended to contain ammonium nitrate in the form of prills and connected to an inlet end (2) of a screw feeder (3),
  • the installation according to the invention advantageously has a measured size, is not very complex, easy to install, to dismantle and to transport so as to be able to safely prepare an explosive composition in the form of cartridges near the site of implementation of said composition.
  • the installation according to the present invention advantageously makes it possible to prepare an explosive composition which is stable over time and which can be packaged for subsequent use in the form of cartridges.
  • the installation according to the present invention makes it possible to prepare an explosive composition cold and more precisely at a temperature between 20 and 50 degrees Celsius, preferably between 25 and 45 degrees Celsius.
  • the possibility of preparing the explosive composition in the cold advantageously makes it possible to have a compact installation that is easy to install and transport, and which is safe to use.
  • the installation according to the present invention can be considered as a “modular installation” for the preparation of an explosive composition, that is to say that it is an installation comprising several elements which can be detached and then attached again. to each other so as to have an installation which can be easily dismantled, assembled and transported.
  • the installation according to the invention can be supplemented by additional elements.
  • the term “explosive composition” is understood to mean a composition in which the essential pyrotechnic characteristics such as the critical diameter or the sensitivity to the initiation are sufficient, so that this composition is sensitive to an initiation chain consisting of a detonator and / or a booster.
  • a composition in a package with a diameter of approximately 70mm exhibiting an open air detonation speed of between 4000 and 5000 m / s is considered to be an explosive composition exhibiting essential pyrotechnic characteristics.
  • hopper is understood to mean a container, preferably in the form of a funnel, intended to store elements and to distribute, free by gravity a quantity of the stored elements.
  • the hoppers used are metering hoppers, distributing, releasing a determined dose or quantity of the stored elements.
  • prills reference is made to agglomerates of small material, in this case of salts of oxidizers such as ammonium nitrate, said agglomerates possibly in the form of a dry pellet made from a liquid.
  • the small agglomerates, or prills, of oxidizer salts used in the present invention have a size of between 0.5 and 2 mm.
  • the “inverse emulsion” according to the invention corresponds to a “water-in-oil” emulsion obtained by a mixture of a continuous oily phase, consisting of a mixture of various fuels such as a vegetable and / or mineral fatty substance such as mineral oils or organic oils, and at least one surfactant and a discontinuous aqueous phase consisting of various oxidizing salts in aqueous solution.
  • the oxidizing raw materials which can be used can be different salts chosen from: ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate, or a mixture of these salts, preferably sodium nitrate. 'ammonium.
  • the fuels that can be used can be chosen from: pure diesel or mixed with new or used mineral oils, such as recycled motor oil, paraffin oils.
  • the inverse emulsion according to the invention comprises an oily continuous phase, consisting of new or used mineral oils, and at least one surfactant and a discontinuous aqueous phase dispersed in the oily phase, consisting of nitrate salts in aqueous solution, preferably ammonium nitrate.
  • the aqueous phase can be prepared by dissolving at least one nitrate salt in water, preferably several nitrate salts, to which can be added additives promoting the dispersion of small hollow bodies and additives for adjusting the pH of the aqueous phase. Due to the high concentration of nitrate salts in the aqueous phase, and in order to facilitate their dissolution, the water is heated to a temperature of at least 65 ° Celsius. In order to promote mixing and reduce the temperature difference between the aqueous phase and the oily phase, the oily phase can be heated to a temperature between 40 ° and 90 ° C, preferably 50-70 ° C. The mixing of the two phases as such can thus be carried out without heating.
  • small-sized hollow body means small-sized hollow bodies capable of generating a dispersion within the matrix, that is to say within the inverse emulsion in which Ammonium nitrate was added, the size of which is between a few tens and a few hundred microns.
  • the small-sized hollow bodies according to the invention can be chosen from glass microbeads, beads of thermoplastic polymers, expanded polystyrene beads or a mixture of the latter.
  • the size of the small-sized hollow bodies is between 100 and 200 microns, preferably between 100 and 150 microns. More preferably, the small-sized hollow bodies in the context of the present invention are glass microspheres, preferably having a size of between 100 and 150 microns and a density of 0.15 +/- 0.02.
  • screw mixer is used to refer to a device ensuring gradual mixing and homogenization of a mixture with gentle shear.
  • the screw mixer may for example be a conical, ribbon or single-shaft screw mixer such as a single-shaft Archimedean screw mixer.
  • the screw mixer is a single-shaft Archimedean screw mixer.
  • the screw mixer according to the invention enables continuous mixing.
  • the term "screw feeder” is used to refer to a weight or volumetric dosing device, ensuring a uniform, progressive and controlled flow and release of an element contained in a hopper.
  • the screw feeder allows for uniform, gradual and controlled flow and release of ammonium nitrate in the form of prills from the first hopper.
  • the screw feeder to which the first hopper is connected is a screw feeder comprising nitrate, in particular ammonium nitrate.
  • the screw feeder according to the present invention can be connected to a pump for conveying ammonium nitrate therein.
  • the screw feeder comprising nitrate in the context of the present invention has an inlet end and an outlet end, between which there is a multitude of turns, separated from each other by an identical distance.
  • the means for injecting the reverse emulsion near the outlet end of the screw feeder may for example be a metering pump or a screw feeder as defined upstream, optionally connected to a pump, preferably the means of injecting the emulsion is a metering pump.
  • the means for injecting the inverse emulsion according to the invention is arranged at a distance of between 0 and 5, preferably between 0 and 3 number of turns relative to the outlet end of the screw feeder.
  • the means for injecting the inverse emulsion (4) is arranged at a distance between 0 and 1 number of turns relative to the outlet end (5) of the screw feeder (3). ).
  • the means for injecting the emulsion is arranged at a distance of between 80 and 100%, preferably between 85 and 95% of the total length of the screw feeder relative to the outlet end of the screw feeder.
  • the arrangement of the means for injecting the emulsion with respect to the outlet end of the screw feeder advantageously makes it possible to inject the reverse emulsion into the screw feeder comprising the ammonium nitrate shortly before it is not released in the vertical tubular element, so that the premix formed, also called matrix in the context of the present invention, corresponding to the inverse emulsion supplemented by ammonium nitrate in the form of prills, is non-homogeneous during its release within the vertical tubular element.
  • the vertical tubular element implemented in the installation according to the invention comprises an inlet end and an outlet end.
  • the inlet end of the vertical tubular member is coupled directly or indirectly to the outlet end of the screw feeder and the outlet end of the vertical tubular member is coupled directly or indirectly to the outlet end of the screw mixer.
  • the vertical tubular element is intended to be traversed by the matrix corresponding to the inverse emulsion supplemented with ammonium nitrate in the form of prills.
  • the means for injecting small-sized hollow bodies can for example be a metering pump or even a screw metering device as defined upstream, optionally connected to a pump, preferably the means of injection of small hollow bodies is a screw feeder known as a screw feeder for small hollow body.
  • the injection means of the small-sized hollow bodies is connected directly or indirectly with the vertical tubular element, in particular near the outlet end of said element, and is connected directly or indirectly to a second hopper containing the hollow bodies. short.
  • the injection means (12) of the small-sized hollow bodies is arranged above the outlet end (8) of the vertical tubular element (6), at a height of between 40 and 60% of the total length of the tubular element (6).
  • the arrangement of the means for injecting small-sized hollow bodies advantageously makes it possible to inject the small-sized hollow bodies into the vertical tubular element at the end of the drop of the non-homogeneous premix, or even matrix, so that the bodies Small hollow injected form a cloud of small hollow body within the vertical tubular member and are more easily dispersed within the die.
  • the outlet end of the vertical tubular member is connected directly or indirectly to an inlet end of a screw mixer.
  • the screw mixer has an inlet end and an outlet end between which are a multitude of threads, or turns.
  • the screw mixer used in the installation according to the present invention is of sufficient length for the non-homogeneous mixture formed by the matrix, namely the inverse emulsion supplemented with the nitrate of ammonium, and small bodies, is mixed for sufficient time to form a homogeneous mixture at the outlet end of the screw mixer.
  • the distance between an inlet end (9) and an outlet end (14) of the screw mixer (10) is between 100 and 500 cm.
  • the installation according to the present invention comprises a third hopper (13) capable of recovering the explosive composition, connected to an outlet end (14) of the screw mixer (10).
  • the third hopper can be connected directly or indirectly to an outlet end of the screw mixer.
  • the third hopper is connected directly or indirectly to a metering pump, itself connected directly or indirectly to the clipper.
  • the third hopper (13) is connected to a metering pump (15) itself connected to a clipper (16).
  • clipper means a manual or automatic machine, preferably automatic, intended to close the container, the packaging in which the explosive composition is packaged.
  • a second object of the invention relates to a process for preparing an explosive composition in which successively,
  • a dose of ammonium nitrate in the form of prills is premixed with a dose of reverse emulsion comprising nitrate to form a premix
  • the premix passes through a vertical tubular element (6) in the direction of an outlet end (7) of said element, - a dose of small hollow body is injected within the vertical tubular element (6) nearby from the outlet end (8) of said element and before the premix reaches the outlet end (8) of the vertical tubular element (6), so as to form a non-homogeneous mixture,
  • the inhomogeneous mixture formed at the outlet end (8) of the tubular element (6) is released into a screw mixer (10), so as to form a homogeneous mixture corresponding to the explosive composition.
  • the process according to the invention uses the following components in percentage by weight relative to the total weight of components used: between 10 and 40% of ammonium nitrate, between 65 and 80% of inverse emulsion and between 1 and 6% small hollow body, preferably glass microspheres.
  • the process according to the present invention has a flow rate for the preparation of an explosive composition of between 25 and 60 kg / min.
  • the flow rate of each component can be adjusted manually by electronic means via a touch screen.
  • the method according to the present invention is capable of being implemented using an installation according to the first object of the invention.
  • the present invention relates to a process for preparing an explosive composition in which successively,
  • the dose of ammonium nitrate in the form of prills is released from a first hopper (1) within an inlet end (2) of a screw feeder (3) - the reverse emulsion is added within the screw feeder (3) by an injection means
  • the premix formed is released within the vertical tubular element (6) via the outlet end (5) of the screw feeder (3) connected to an inlet end (7) of said vertical tubular element
  • the dose of small-sized hollow body is released from a second hopper (11) to be injected into the vertical tubular element (6) by an injection means (12), so as to form a mixture which is not homogeneous
  • the homogeneous mixture formed corresponding to an explosive composition is recovered in a third hopper (13), connected to an outlet end (14) of the screw mixer ( 10).
  • the premix, or matrix according to the invention corresponds to the reverse emulsion supplemented with ammonium nitrate in the form of prills.
  • the non-homogeneous mixture formed corresponds to the premix supplemented by the dose of small hollow body, preferably glass microspheres.
  • the homogeneous mixture that is to say the explosive composition obtained at the end of the process, comprises in percentage by weight relative to the total weight of the mixture; between 10 and 40% ammonium nitrate, between 65 and 80% inverse emulsion and between 1 and 6% small hollow body, preferably glass microspheres.
  • the inverse emulsion comprises: an aqueous phase comprising at least one dissolved nitrate salt and an oily phase comprising at least one vegetable and / or mineral fatty substance and a surfactant.
  • the vegetable and / or mineral fatty substance can be chosen from mineral oils or organic oils, and the nitrate salt can be chosen from ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate, or a mixture of these. salts, preferably ammonium nitrate.
  • the process according to the invention advantageously makes it possible to prepare an explosive composition with a cold inverse emulsion, more precisely at a temperature between 20 and 50 ° C. This makes it possible in particular to have a process that is easier to implement and less expensive.
  • all of the steps are carried out at a temperature between 25 and 45 ° C. More particularly in the process according to the invention, the premixing of the ammonium nitrate in the form of prills and of the emulsion is carried out for 2 to 10 seconds.
  • the non-homogeneous mixture is mixed in the screw mixer (10) for 1 to 3 minutes.
  • the process according to the present invention advantageously makes it possible to prepare explosive compositions in the form of cartridges, with a diameter of between 50 and 90 mm, said compositions in cartridge form being easy to transport and store.
  • a third object of the present invention relates to an explosive composition comprising ammonium nitrate in the form of prills, an inverse emulsion comprising nitrate, and small hollow bodies, packaged in the form of cartridges of 50 to 90 mm in diameter characterized. in that it has a detonation speed of between 4000 and 5000 m / s in the open air.
  • the explosive composition according to the present invention is packaged in the form of a cartridge 70 mm in diameter having a detonation speed of between 4000 and 5000m / s in the open air.
  • the explosive composition according to the present invention comprises, as a percentage by weight relative to the total weight of the mixture: between 10 and 40% of ammonium nitrate, between 65 and 80% of inverse emulsion and between 1 and 6% of hollow body small, preferably glass microspheres.
  • Another object of the present invention relates to an explosive composition obtained by carrying out a process according to the second object of the invention.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne une installation pour la préparation d´une composition explosive sous forme de cartouches et un procédé de préparation d´une composition explosive. Plus précisément, l´installation selon la présente invention comprend: - une première trémie destinée à contenir du nitrate d´ammonium sous forme de prills et reliée à une extrémité d´entrée d´un doseur à vis - un moyen d´injection d´une émulsion inverse comprenant du nitrate, disposé à proximité d´une extrémité de sortie du doseur à vis, - un élément tubulaire vertical dont une extrémité d´entrée est reliée à l´extrémité de sortie du doseur à vis et une extrémité de sortie est reliée à une extrémité d'entrée d´un mélangeur à vis - une deuxième trémie destinée à contenir des corps creux de petite taille reliée à l´élément tubulaire vertical via un moyen d´injection des corps creux de petite taille disposé à proximité de l´extrémité de sortie dudit élément vertical.

Description

Description
Titre de l’invention : Installation pour la préparation d’une composition explosive et procédé de préparation d’une composition explosive Domaine Technique
La présente invention concerne le domaine de la préparation et de mise en oeuvre des produits explosifs notamment des compositions explosives utilisées dans l’industrie d’extraction de matière première et minière.
La présente invention concerne une installation pour la préparation d’une composition explosive à partir d’une émulsion inverse à froid et un procédé de préparation d’une composition explosive notamment à l’aide d’une installation selon l’invention.
Technique antérieure Les compositions explosives sont classiquement fabriquées à partir d’une émulsion de base dite inverse ou « eau dans huile » obtenue par un mélange d’une phase continue huileuse, constituée d’un mélange de divers combustibles tels qu’un corps gras végétal et/ou minéral et d’une phase aqueuse discontinue constituée de divers sels comburants en solution aqueuse. Les matières premières comburantes les plus fréquemment utilisées dans cette industrie sont : le nitrate d’ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de calcium. Les combustibles peuvent par exemple être du gasoil pur ou en mélange avec des huiles minérales neuves ou usagées, telles que de l’huile moteur recyclée.
Pour conférer à ce mélange des caractéristiques de détonation améliorées, il faut de manière connue, disperser en son sein de manière homogène des « porosités ». La sensibilisation des émulsions par la dispersion de ces porosités est généralement effectuée par gazéification par voie chimique, qui consiste à générer de façon homogène dans l’émulsion des bulles de gaz. Cette sensibilité peut également être réalisée par la dispersion au sein de l’émulsion de corps creux de petite taille, dont la taille est comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de microns, telles que des microbilles de verre, des billes de polymères thermoplastiques ou de polystyrène expansées.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « matrice » ou « émulsion », l’émulsion inverse dans laquelle des corps creux de petite taille sont dispersés.
La préparation de compositions explosives est généralement effectuée à chaud, typiquement à des températures comprises entre 80 et 90 degrés Celsius afin de permettre notamment la bonne dispersion des porosités, telles que les bulles de gaz mais surtout des corps creux de petite taille, au sein de la matrice et pour assurer l’obtention d’une composition explosive homogène et présentant ainsi de bonnes propriétés pyrotechniques. Cependant, la préparation de ces compositions explosives à chaud, nécessite la mise en oeuvre d’installations complexes, coûteuses et volumineuses. Ces compositions sont donc généralement préparées très en amont de leur mise en oeuvre, sous forme de compositions vrac ou conditionnées en cartouche puis transportées au point d’intérêt destiné à la mise en oeuvre de la composition explosive.
Le transport de ces compositions, souvent effectué sur de longues voire très longues distances, nécessite la mise en oeuvre d’une logistique lourde et coûteuse pour sécuriser le transport et pour prévenir tout risque explosif. De plus, après ce trajet les propriétés pyrotechniques de la composition peuvent être altérées. Ainsi, la préparation de ces compositions et leur transport en vue de leur utilisation sont complexes, longs, coûteux et présentent certains dangers.
Il existe donc un besoin de disposer de solutions permettant d’éviter le transport de la composition explosive et la logistique lourde y afférent. En d’autres termes, il est nécessaire de disposer d’une solution permettant de préparer la composition explosive à proximité du site de mise en oeuvre de la composition. Pour ce faire, il est nécessaire de disposer d’installations pour la préparation de compositions explosives qui soient de taille réduite, facilement mises en place et transportées.
Des installations modulaires transportables ont été proposées dans l’art antérieur pour produire une composition explosive directement sur le site de mise en oeuvre. On peut par exemple faire référence aux installations décrites dans les documents brevets US4526633 et GB2126910. Ces documents décrivent de petites installations mobiles sous forme de camion comprenant une plateforme supportant des cuves de stockage de la phase aqueuse et de la phase huileuse pour la préparation de l’émulsion inverse et des moyens pour fabriquer l’explosive sur site par mélange desdites phases.
Plus précisément, le document US4526633 décrit un système pour la fabrication en vrac sur site et la distribution d'une composition explosive, ledit système comprenant une base mobile sur laquelle est logé un contenant pour une solution de sel comburant, un contenant pour une solution d'émulsifiant et un carburant liquide organique ou des contenants individuels pour chaque ingrédient; un moyen pour combiner la solution de sel comburant, l'émulsifiant et le combustible organique liquide pour former un mélange fluide de ceux-ci; un mélangeur pour mélanger le mélange fluide de solution de sel comburant, d'émulsifiant et de carburant organique liquide pour former une phase d'émulsion eau dans huile; un récipient pour un ingrédient sec particulaire ou des ingrédients; un moyen pour ajouter l'ingrédient particulaire sec ou les ingrédients au sein de la phase d'émulsion eau dans huile mélangée; un mélangeur pour mélanger les ingrédients particulaires secs de manière uniforme au sein de la phase d'émulsion eau-dans-huile pour former une composition explosive; un moyen pour délivrer ladite composition à partir du mélangeur; et un conduit à travers lequel la composition explosive peut être délivrée dans un trou de forage ou un autre réceptacle.
Le document GB2126910 décrit un dispositif mobile de préparation d’une composition explosive comprenant au moins un mélangeur statique destiné à mélanger les composants d’un explosif liquide, ledit dispositif étant monté dans un véhicule. Le véhicule peut être un camion et le dispositif peut inclure une pompe de placement sur le camion pour pomper la composition explosive du mélangeur statique dans un trou, et des réservoirs de stockage sur le camion pour le composant oxydant et le composant combustible, dont chaque réservoir est pourvu d'une pompe de décharge pour pomper le composant associé à un débit et une pression souhaités vers le mélangeur statique. Le dispositif peut également comprendre des moyens en aval du mélangeur statique pour mélanger avec la composition avec un sensibilisateur tel que des microbilles ou des bulles de gaz. Enfin, ces installations ont pour objectif de préparer et déposer directement sur site, en particulier dans un trou de mine, une composition explosive en vue de son utilisation directe.
Ainsi, ces installations ne sont pas adaptées pour la production d’une composition explosive stable dans le temps et pouvant être conditionnée par exemple sous forme de cartouche en vue d’une mise en oeuvre ultérieure, notamment ailleurs que dans un trou de mine.
Il existe donc un besoin de disposer d’une installation pour la préparation d’une composition explosive qui soit de taille mesurée, peu complexe, facile à installer, à démonter et à transporter de sorte à pouvoir préparer dans des conditions sécurisées, une composition explosive qui soit stable dans le temps, et pouvant être conditionnée sous forme de cartouches pour une mise en oeuvre ultérieure à proximité du site de préparation.
Il existe aussi un besoin de disposer d’un procédé de préparation d’une composition explosive qui soit simple, rapide, peu coûteux, sécurisé, facile à mettre en oeuvre à proximité du site de mise en oeuvre de la composition et permettant d’obtenir une composition explosive présentant de bonnes caractéristiques pyrotechniques et stable dans le temps.
A cet effet, la présente invention fournit avantageusement une installation pour la préparation d’une composition explosive et un procédé de préparation d’une composition explosive répondant aux besoins existants susmentionnés.
La Demanderesse s’est rendu compte qu’il était possible de disposer d’une installation pour la préparation d’une composition explosive, qui soit de taille mesurée, peu complexe, facile à installer, à démonter et à transporter de sorte à pouvoir préparer de façon sécurisée une composition explosive sous forme de cartouches qui soit stable dans le temps et qui puisse être conditionnée pour une mise en oeuvre ultérieure, en développant une installation permettant de préparer la composition à froid et plus particulièrement à une température comprise entre 20 et 50 degrés Celsius. Exposé de l’invention
Un premier objet de l’invention concerne une installation pour la préparation d’une composition explosive comprenant :
- une première trémie (1 ) destinée à contenir du nitrate d’ammonium sous forme de prills et reliée à une extrémité d’entrée (2) d’un doseur à vis (3),
- un moyen d’injection d’une émulsion inverse (4) comprenant du nitrate, disposé à proximité d’une extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3),
- un élément tubulaire vertical (6) dont une extrémité d’entrée (7) est reliée à l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3) et une extrémité de sortie (8) est reliée à une extrémité d’entrée (9) d’un mélangeur à vis (10) et
- une deuxième trémie (11 ) destinée à contenir des corps creux de petite taille reliée à l’élément tubulaire vertical (6) via un moyen d’injection (12) des corps creux de petite taille disposé à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément vertical (6).
Un deuxième objet de l’invention concerne un procédé de préparation d’une composition explosive dans lequel successivement,
- une dose de nitrate d’ammonium sous forme de prills est pré mélangée avec une dose d’émulsion inverse comprenant du nitrate pour former un pré-mélange,
- le pré mélange traverse un élément tubulaire vertical (6) en direction d’une extrémité de sortie (7) dudit élément, - une dose de corps creux de petite taille est injectée au sein de l’élément tubulaire vertical (6) à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément et avant que le pré mélange atteigne l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6), de sorte à former un mélange non homogène,
- le mélange non homogène formé au niveau de l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire (6) est libéré dans un mélangeur à vis (10), de sorte à former un mélange homogène correspondant à la composition explosive.
Un troisième objet de l’invention concerne une composition explosive comprenant du nitrate d’ammonium sous forme de prills, une émulsion inverse comprenant du nitrate et de corps creux de petite taille, conditionnée sous forme de cartouches de 50 à 90 mm de diamètre caractérisée en ce qu’elle présente une vitesse de détonation de 4000 - 5000 m/s à l’air libre.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 représente une vue en perspective de l’installation selon l’invention, dans laquelle on distingue une première trémie (1 ) destinée à contenir du nitrate d’ammonium sous forme de prills et reliée à une extrémité d’entrée (2) d’un doseur à vis (3), un moyen d’injection d’une émulsion inverse (4), disposé à proximité d’une extrémité de sortie (5) du doseur à vis, un élément tubulaire vertical (6) dont une extrémité d’entrée (7) est reliée à l’extrémité de sortie du doseur à vis (3) et une extrémité de sortie (8) est reliée à une extrémité d’entrée (9) d’un mélangeur à vis (10), une deuxième trémie (11 ) destinée à contenir des corps creux de petite taille reliée à l’élément tubulaire vertical (6) via un moyen d’injection (12) des corps creux de petite taille disposé à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément vertical (6), une troisième trémie (13) apte à récupérer la composition explosive, reliée à une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10), laquelle la troisième trémie (13) est reliée à une pompe doseuse (15) elle-même reliée à une clippeuse (16).
Description détaillée de l’invention
Ainsi un premier objet de l’invention concerne une installation pour la préparation d’une composition explosive comprenant :
- une première trémie (1 ) destinée à contenir du nitrate d’ammonium sous forme de prills et reliée à une extrémité d’entrée (2) d’un doseur à vis (3),
- un moyen d’injection d’une émulsion inverse (4) comprenant du nitrate, disposé à proximité d’une extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3),
- un élément tubulaire vertical (6) dont une extrémité d’entrée (7) est reliée à l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3) et une extrémité de sortie (8) est reliée à une extrémité d’entrée (9) d’un mélangeur à vis (10) et
- une deuxième trémie (11 ) destinée à contenir des corps creux de petite taille reliée à l’élément tubulaire vertical (6) via un moyen d’injection (12) des corps creux de petite taille disposé à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément vertical (6). L’installation selon l’invention présente avantageusement une taille mesurée, est peu complexe, facile à installer, à démonter et à transporter de sorte à pouvoir préparer de façon sécurisée une composition explosive sous forme de cartouches à proximité du site de mise en oeuvre de ladite composition. De plus, l’installation selon la présente invention permet avantageusement de préparer une composition explosive qui est stable dans le temps et qui peut être conditionnée pour une mise en oeuvre ultérieure sous forme de cartouches.
En particulier, l’installation selon la présente invention permet de préparer une composition explosive à froid et plus précisément à une température comprise entre 20 et 50 degrés Celsius, de préférence entre 25 et 45 degrés Celsius. La possibilité de préparer la composition explosive à froid permet avantageusement de pouvoir disposer d’une installation compacte, facile à installer, à transporter, et dont la mise en oeuvre est sécurisée.
L’installation selon la présente invention peut être considérée comme une « installation modulaire » pour la préparation d’une composition explosive, c’est-à-dire qu’il s’agit une installation comprenant plusieurs éléments pouvant être détachés puis attachés à nouveau les uns aux autres de façon à disposer d’une installation pouvant être démontée, montée et transportée facilement. L’installation selon l’invention peut être complétée par des éléments supplémentaires. On entend par « composition explosive », une composition dans laquelle les caractéristiques pyrotechniques essentielles telles que le diamètre critique ou la sensibilité à l'amorce sont suffisantes, de sorte que cette composition est sensible à une chaîne d'amorçage constituée par un détonateur et/ou un booster. Par exemple, une composition dans un conditionnement dont le diamètre est d’environ 70mm présentant une vitesse de détonation à l’air libre comprise entre 4000 et 5000 m/s est considérée comme une composition explosive présentant les caractéristiques pyrotechniques essentielles.
On entend par « trémie », un conteneur de préférence sous forme d’entonnoir destiné à stocker des éléments et à distribuer, libérer par gravitation une quantité des éléments stockés. De préférence dans le cadre de la présente invention, les trémies mises en oeuvre sont des trémies doseuses, distribuant, libérant une dose ou quantité déterminée des éléments stockés. Par « sous forme de prills », on fait référence à des agglomérats de matériau de petite taille en l’occurrence de sels de comburants tels que le nitrate d’ammonium, lesdits agglomérats pouvant être sous forme de pastille sèche faite à partir d’un liquide. De préférence, les petits agglomérats, ou prills, de sels de comburants mis en oeuvre dans la présente invention ont une taille comprise entre 0,5 et 2 mm.
L’« émulsion inverse » selon l’invention correspond à une émulsion « eau dans huile » obtenue par un mélange d’une phase continue huileuse, constituée d’un mélange de divers combustibles tels qu’un corps gras végétal et/ou minéral comme les huiles minérales ou les huiles organiques, et d’au moins un tensioactif et d’une phase aqueuse discontinue constituée de divers sels comburants en solution aqueuse.
Dans le cadre de la présente invention, les matières premières comburantes pouvant être utilisées peuvent être différents sels choisis parmi : le nitrate d’ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de calcium, ou un mélange de ces sels, de préférence le nitrate d’ammonium. Les combustibles pouvant être utilisés peuvent être choisis parmi : du gasoil pur ou en mélange avec des huiles minérales neuves ou usagées, telles que de l’huile moteur recyclée, des huiles de paraffine.
De préférence, l’émulsion inverse selon l’invention comprend une phase continue huileuse, constituée d’huiles minérales neuves ou usagées, et d’au moins un tensioactif et une phase aqueuse discontinue dispersée dans la phase huileuse, constituée de sels de nitrate en solution aqueuse, de préférence le nitrate d’ammonium.
Par exemple, la phase aqueuse peut être préparée par dissolution d’au moins un sel de nitrate dans de l’eau, de préférence plusieurs sels de nitrate, dans laquelle on peut ajouter des additifs favorisant la dispersion des corps creux de petite taille et des additifs permettant d’ajuster le pH de la phase aqueuse. En raison de la grande concentration de sels de nitrate dans la phase aqueuse, et afin de faciliter leur dissolution, l’eau est chauffée à une température d’au moins 65° Celsius. Afin de favoriser le mélange et de réduire l’écart de température entre la phase aqueuse et la phase huileuse, la phase huileuse peut être chauffée à une température comprise entre 40° et 90 °C, de préférence 50-70 °C. Le mélang des deux phases en tant que tel peut ainsi être effectué sans chauffage. Par « corps creux de petite taille » on entend dans le cadre de la présente invention, des corps creux de petite taille aptes à générer une dispersion au sein de la matrice, c’est à dire au sein de l’émulsion inverse dans laquelle du nitrate d’ammonium a été ajouté, dont la taille est comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de microns. Les corps creux de petite taille selon l’invention peuvent être choisis parmi des microbilles de verre, des billes de polymères thermoplastiques, des billes de polystyrène expansées ou un mélange de ces dernières. De préférence, la taille des corps creux de petite taille est comprise entre 100 et 200 microns, de préférence entre 100 et 150 microns. De préférence encore, les corps creux de petite taille dans le cadre de la présente invention sont des microbilles de verre, présentant de préférence une taille comprise entre 100 et 150 microns et une densité de 0,15 +/- 0,02.
On fait référence par « mélangeur à vis », à un dispositif assurant un mélange progressif et une homogénéisation d’un mélange avec un cisaillement doux. Le mélangeur à vis peut par exemple être un mélangeur à vis conique, à ruban ou monoarbre tel qu’un mélangeur à vis archimède monoarbre. De préférence dans le cadre de l’invention, le mélangeur à vis est un mélangeur à vis archimède monoarbre. Le mélangeur à vis selon l’invention permet d’assurer un mélange continu.
Dans le cadre de la présente invention, on fait référence par « doseur à vis », à un dispositif de dosage pondéral ou volumétrique, assurant un écoulement et une libération uniformes, progressifs et contrôlés d’un élément contenu dans une trémie. Par exemple dans la présente invention, le doseur à vis permet un écoulement et une libération uniformes, progressifs et contrôlés du nitrate d’ammonium sous forme de prills depuis la première trémie.
En particulier dans le cadre de la présente invention, le doseur à vis auquel la première trémie est reliée, est un doseur à vis comprenant du nitrate, en particulier du nitrate d’ammonium. Le doseur à vis selon la présente invention peut être relié à une pompe permettant d’y acheminer le nitrate d’ammonium.
Le doseur à vis comprenant du nitrate dans le cadre de la présente invention, présente une extrémité d’entrée et une extrémité de sortie, entre lesquelles se trouve une multitude de spires, séparées entre elles par une distance identique. Le moyen d’injection de l’émulsion inverse à proximité de l’extrémité de sortie du doseur à vis peut par exemple être une pompe doseuse ou encore un doseur à vis tel que défini en amont, éventuellement relié à une pompe, de préférence le moyen d’injection de l’émulsion est une pompe doseuse. Le moyen d’injection de l’émulsion inverse selon l’invention est disposé à une distance comprise entre 0 et 5, de préférence entre 0 et 3 nombre de spires par rapport à l’extrémité de sortie du doseur à vis.
En particulier selon la présente invention, le moyen d’injection de l’émulsion inverse (4) est disposé à une distance comprise entre 0 et 1 nombre de spires par rapport à l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3).
En d’autres termes, le moyen d’injection de l’émulsion est disposé à une distance comprise entre 80et 100 %, de préférence entre 85 et 95 % de la longueur totale du doseur à vis par rapport à l’extrémité de sortie du doseur à vis.
La disposition du moyen d’injection de l’émulsion par rapport à l’extrémité de sortie du doseur à vis permet avantageusement d’injecter l’émulsion inverse au sein du doseur à vis comprenant le nitrate d’ammonium peu de temps avant qu’il ne soit libéré dans l’élément tubulaire vertical, de sorte que le pré-mélange formé, aussi appelé matrice dans le cadre de la présente invention, correspondant à l’émulsion inverse complétée par le nitrate d’ammonium sous forme de prills, est non homogène lors de sa libération au sein de l’élément tubulaire vertical.
L’élément tubulaire vertical mis en oeuvre dans l’installation selon l’invention comprend une extrémité d’entrée et une extrémité de sortie. L’extrémité d’entrée de l’élément tubulaire vertical est couplée directement ou indirectement à l’extrémité de sortie du doseur à vis et l’extrémité de sortie de l’élément tubulaire vertical est couplée directement ou indirectement à l’extrémité de sortie du mélangeur à vis.
L’élément tubulaire vertical est destiné à être traversé par la matrice correspondant à l’émulsion inverse complétée par le nitrate d’ammonium sous forme de prills.
Le moyen d’injection des corps creux de petite taille, de préférence des microbilles de verre, peut par exemple être une pompe doseuse ou encore un doseur à vis tel que défini en amont, éventuellement relié à une pompe, de préférence le moyen d’injection des corps creux de petite taille est un doseur à vis dit doseur à vis pour corps creux de petite taille. Le moyen d’injection des corps creux de petite taille est relié directement ou indirectement avec l’élément tubulaire vertical, en particulier à proximité de l’extrémité de sortie dudit élément, et est relié directement ou indirectement à une deuxième trémie contenant les corps creux de petite taille.
Selon l’invention, le moyen d’injection (12) des corps creux de petite taille est disposé au-dessus de l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6), à une hauteur comprise entre 40 et 60 % de la longueur totale de l’élément tubulaire (6).
La disposition du moyen d’injection des corps creux de petite taille permet avantageusement d’injecter les corps creux de petite taille dans l’élément tubulaire vertical en fin de chute du pré-mélange non homogène, ou encore matrice, de sorte que les corps creux de petite taille injectés forment un nuage de corps creux de petite taille au sein de l’élément tubulaire vertical et sont plus facilement dispersés au sein de la matrice.
Dans l’installation selon la présente invention, l’extrémité de sortie de l’élément tubulaire vertical est reliée directement ou indirectement à une extrémité d’entrée d’un mélangeur à vis. Le mélangeur à vis comprend une extrémité d’entrée et une extrémité de sortie entre lesquelles se trouve une multitude de pas de vis, ou spires.
Selon un premier mode de réalisation particulier, le mélangeur à vis mis en oeuvre dans l’installation selon la présente invention est d’une longueur suffisante pour que le mélange non homogène formé par la matrice, à savoir l’émulsion inverse complétée par le nitrate d’ammonium, et les corps de petite taille, soit mélangé pendant suffisamment de temps pour former un mélange homogène à l’extrémité de sortie du mélangeur à vis.
Selon un aspect particulier de l’installation selon l’invention, la distance entre une extrémité d’entrée (9) et une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10) est comprise entre 100 et 500 cm.
Dans le cadre de la présente invention on considère qu’un mélange est « non homogène », lorsque tout ou partie de ses constituants sont visibles à l’œil nu, et « homogène » lorsque tout ou partie de ses constituants ne sont pas visibles à l’œil nu. En particulier, l’installation selon la présente invention comprend une troisième trémie (13) apte à récupérer la composition explosive, reliée à une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10).
La troisième trémie peut être reliée directement ou indirectement à une extrémité de sortie du mélangeur à vis. La troisième trémie est reliée directement ou indirectement à une pompe doseuse, elle-même reliée directement ou indirectement à la clippeuse.
Plus particulièrement, dans l’installation selon la présente invention la troisième trémie (13) est reliée à une pompe doseuse (15) elle-même reliée à une clippeuse (16).
On entend par « clippeuse », une machine manuelle ou automatique, de préférence automatique, destinée à refermer le contenant, l’emballage dans lequel la composition explosive est conditionnée.
Un second objet de l’invention concerne un procédé de préparation d’une composition explosive dans lequel successivement,
- une dose de nitrate d’ammonium sous forme de prills est pré mélangée avec une dose d’émulsion inverse comprenant du nitrate pour former un pré-mélange,
- le pré mélange traverse un élément tubulaire vertical (6) en direction d’une extrémité de sortie (7) dudit élément, - une dose de corps creux de petite taille est injectée au sein de l’élément tubulaire vertical (6) à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément et avant que le pré mélange atteigne l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6), de sorte à former un mélange non homogène,
- le mélange non homogène formé au niveau de l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire (6) est libéré dans un mélangeur à vis (10), de sorte à former un mélange homogène correspondant à la composition explosive.
Le procédé selon l’invention met en oeuvre les composants suivants en pourcentage en poids par rapport au poids total de composants mis en oeuvre : entre 10 et 40 % de nitrate d’ammonium, entre 65 et 80 % d’émulsion inverse et entre 1 et 6 % de corps creux de petite taille, de préférence de microbilles de verre. En particulier, le procédé selon la présente invention présente un débit de préparation d’une composition explosive compris entre 25 et 60 Kg/min.
Dans le procédé selon la présente invention, le débit de chaque composant peut être ajusté manuellement par des moyens électroniques via un écran tactile. Le procédé selon la présente invention est apte à être mis en oeuvre à l’aide d’une installation selon le premier objet de l’invention.
L’ensemble des définitions et caractéristiques particulières et préférées énoncées en amont pour le premier objet de l’invention à savoir l’installation, s’appliquent mutatis mutandis au second objet de l’invention à savoir le procédé de préparation d’une composition explosive.
En particulier la présente invention concerne un procédé de préparation d’une composition explosive dans lequel successivement,
- la dose de nitrate d’ammonium sous forme de prills est libérée d’une première trémie (1) au sein d’une extrémité d’entrée (2) d’un doseur à vis (3) - l’émulsion inverse est ajoutée au sein du doseur à vis (3) par un moyen d’injection
(4) disposé à proximité d’une extrémité de sortie (5) du doseur à vis, de sorte à former un pré mélange
- le pré mélange formé est libéré au sein de l’élément tubulaire vertical (6) via l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3) reliée à une extrémité d’entrée (7) dudit élément tubulaire vertical
- la dose de corps creux de petite taille est libérée d’une deuxième trémie (11 ) pour être injectée au sein de l’élément tubulaire vertical (6) par un moyen d’injection (12), de sorte à former un mélange non homogène
- le mélange non homogène formé est libéré depuis l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6) dans une extrémité d’entrée (9) d’un mélangeur à vis (10)
- après passage du mélange non homogène au travers du mélangeur à vis (10), le mélange homogène formé correspondant à une composition explosive est récupéré dans une troisième trémie (13), reliée à une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10). Le pré-mélange, ou matrice selon l’invention, correspond à l’émulsion inverse complétée par le nitrate d’ammonium sous forme de prills. Le mélange non homogène formé correspond au pré-mélange complété par la dose de corps creux de petite taille, de préférence les microbilles de verre. Selon l’invention, le mélange homogène c’est-à-dire la composition explosive obtenue à la fin du procédé, comprend en pourcentage en poids par rapport au poids total du mélange; entre 10 et 40 % de nitrate d’ammonium, entre 65 et 80 % d’émulsion inverse et entre 1 et 6 % de corps creux de petite taille, de préférence de microbilles de verre. En particulier, dans le procédé de préparation selon l’invention l’émulsion inverse comprend : une phase aqueuse comprenant au moins un sel de nitrate dissolu et une phase huileuse comprenant au moins un corps gras végétal et/ou minéral et un agent tensioactif. Le corps gras végétal et/ou minéral peut être choisi parmi les huiles minérales ou les huiles organiques, et le sel de nitrate peut être choisi parmi le nitrate d’ammonium, le nitrate de sodium, le nitrate de calcium, ou un mélange de ces sels, de préférence le nitrate d’ammonium.
Le procédé selon l’invention permet avantageusement de préparer une composition explosive avec une émulsion inverse à froid, plus précisément à une température comprise entre 20 et 50 °C. Ceci permet notamment cè disposer d’un procédé plus facile à mettre en oeuvre et moins coûteux.
En particulier, dans le procédé de préparation selon l’invention, l’ensemble des étapes est réalisé à une température comprise entre 25 et 45 °C. Plus particulièrement dans le procédé selon l’invention, le pré mélange du nitrate d’ammonium sous forme de prills et de l’émulsion est effectué pendant 2 à 10 secondes.
Plus particulièrement dans le procédé selon l’invention, le mélange non homogène est mélangé dans le mélangeur à vis (10) pendant 1 à 3 minutes. Le procédé selon la présente invention permet avantageusement de préparer des compositions explosives sous forme de cartouches, de diamètre compris entre 50 et 90 mm, lesdites compositions sous forme de cartouche étant faciles à transporter et à stocker.
Un troisième objet de la présente invention concerne une composition explosive comprenant du nitrate d’ammonium sous forme de prills, une émulsion inverse comprenant du nitrate, et des corps creux de petite taille, conditionnée sous forme de cartouches de 50 à 90 mm de diamètre caractérisée en ce qu’elle présente une vitesse de détonation comprise entre 4000 et 5000 m/s à l’air libre.
De préférence, la composition explosive selon la présente invention est conditionnée sous forme de cartouche de 70 mm de diamètre présente une vitesse de détonation comprise entre 4000 et 5000m/s à l’air libre.
La composition explosive selon la présente invention, comprend en pourcentage en poids par rapport au poids total du mélange : entre 10 et 40 % de nitrate d’ammonium, entre 65 et 80 % d’émulsion inverse et entre 1 et 6 % de corps creux de petite taille, de préférence de microbilles de verre. Un autre objet de la présente invention concerne une composition explosive obtenue par la mise en oeuvre d’un procédé selon le deuxième objet de l’invention.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Installation pour la préparation d’une composition explosive comprenant :
- une première trémie (1 ) destinée à contenir du nitrate d’ammonium sous forme de prills et reliée à une extrémité d’entrée (2) d’un doseur à vis (3),
- un moyen d’injection d’une émulsion inverse (4) comprenant du nitrate, disposé à proximité d’une extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3),
- un élément tubulaire vertical (6) dont une extrémité d’entrée (7) est reliée à l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3) et une extrémité de sortie (8) est reliée à une extrémité d’entrée (9) d’un mélangeur à vis (10) et
- une deuxième trémie (11 ) destinée à contenir des corps creux de petite taille reliée à l’élément tubulaire vertical (6) via un moyen d’injection (12) des corps creux de petite taille disposé à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément vertical (6).
[Revendication 2] Installation selon la revendication 1 dans laquelle le moyen d’injection de l’émulsion inverse (4) est disposé à une distance comprise entre 0 et 1 nombre de spires par rapport à l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3).
[Revendication 3] Installation selon l’une des revendications 1 ou 2 dans laquelle le moyen d’injection (12) des corps creux de petite taille est disposé au-dessus de l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6), à une hauteur comprise entre 40 et 60 % de la longueur totale de l’élément tubulaire (6).
[Revendication 4] Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la distance entre une extrémité d’entrée (9) et une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10) est comprise entre 100 et 500 cm.
[Revendication 5] Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une troisième trémie (13) apte à récupérer la composition explosive, reliée à une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10).
[Revendication 6] Installation selon la revendication 5 dans laquelle la troisième trémie (13) est reliée à une pompe doseuse (15) elle-même reliée à une clippeuse (16).
[Revendication 7] Procédé de préparation d’une composition explosive dans lequel successivement,
- une dose de nitrate d’ammonium sous forme de prills est pré mélangée avec une dose d’émulsion inverse comprenant du nitrate pour former un pré-mélange,
- le pré mélange traverse un élément tubulaire vertical (6) en direction d’une extrémité de sortie (7) dudit élément, - une dose de corps creux de petite taille est injectée au sein de l’élément tubulaire vertical (6) à proximité de l’extrémité de sortie (8) dudit élément et avant que le pré-mélange atteigne l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6), de sorte à former un mélange non homogène,
- le mélange non homogène formé au niveau de l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire (6) est libéré dans un mélangeur à vis (10), de sorte à former un mélange homogène correspondant à la composition explosive.
[Revendication 8] Procédé de préparation selon la revendication 7 dans lequel successivement,
- la dose de nitrate d’ammonium sous forme de prills est libérée d’une première trémie (1 ) au sein d’une extrémité d’entrée (2) d’un doseur à vis (3)
- l’émulsion inverse est ajoutée au sein du doseur à vis (3) par un moyen d’injection (4) disposé à proximité d’une extrémité de sortie (5) du doseur à vis, de sorte à former un pré mélange
- le pré mélange formé est libéré au sein de l’élément tubulaire vertical (6) via l’extrémité de sortie (5) du doseur à vis (3) reliée à une extrémité d’entrée (7) dudit élément tubulaire vertical
- la dose de corps creux de petite taille est libérée d’une deuxième trémie (11 ) pour être injectée au sein de l’élément tubulaire vertical (6) par un moyen d’injection (12), de sorte à former un mélange non homogène - le mélange non homogène formé est libéré depuis l’extrémité de sortie (8) de l’élément tubulaire vertical (6) dans une extrémité d’entrée (9) d’un mélangeur à vis (10) - après passage du mélange non homogène au travers du mélangeur à vis (10), le mélange homogène formé correspondant à une composition explosive est récupéré dans une troisième trémie (13), reliée à une extrémité de sortie (14) du mélangeur à vis (10).
[Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 8 dans lequel l’émulsion inverse comprend : une phase aqueuse dans laquelle le nitrate est dissous et une phase huileuse comprenant au moins un corps gras végétal et/ou minéral et un agent tensioactif.
[Revendication 10] Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel l’ensemble des étapes est réalisé à une température comprise entre 25 et 45 °C.
[Revendication 11] Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à
10 dans lequel le pré mélange du nitrate d’ammonium sous forme de prills et de l’émulsion est effectué pendant 2 à 10 secondes. [Revendication 12] Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à
11 dans lequel le mélange non homogène est mélangé dans le mélangeur à vis (10) pendant 1 à 3 minutes.
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