RU2231515C2 - Blasting composition and a method for preparation thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: explosives.

SUBSTANCE: group of inventions relate to performance of blasting operations and can be used for preparation of granulated explosives and explosive slurries for use in mining industry. Composition of invention contains, in essentially stoichiometric proportions, 1:4 to 4:1 mixture of porous granulated ammonium nitrate with dense granulated ammonium nitrate and combustible component additive. Blasting composition may further contain emulsion for producing explosive slurries. Preparation of composition comprises simultaneous mechanic mixing of two above types of ammonium nitrate at 1:4 to 4:1 ratio and adding combustible components.

EFFECT: stabilized characteristics and optimized sensitivity to initiating impulse.

5 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области ведения взрывных работ и может быть использовано при изготовлении гранулированных и водонаполненных смесевых взрывчатых веществ (ВВ) для взрывания горного массива на разрезах и рудниках в горнодобывающей промышленности.The invention relates to the field of blasting and can be used in the manufacture of granular and water-filled mixed explosives (EXPLOSIVES) for blasting a rock mass at sections and mines in the mining industry.

В последние годы широкое применение в различных странах при взрывных работах получили взрывчатые механические смеси, основу которых составляют компоненты, богатые кислородом (окислитель), а также компоненты, сгорающие в процессе взрыва за счет кислорода окислителя.In recent years, explosive mechanical mixtures have been widely used in various countries during blasting operations, the basis of which are components rich in oxygen (oxidizing agent), as well as components that are burnt during the explosion due to oxygen of the oxidizing agent.

В качестве окислителя обычно используют гранулированную аммиачную селитру, а в качестве сгорающих компонентов - нефтепродукты, уголь, карбомид (мочевина), аллюминий, феррасилиций и т.д. или ВВ (тротил), содержащие недостаточное количество кислорода для полного окисления углерода и водорода, входящих в их состав.Granular ammonium nitrate is usually used as an oxidizing agent, and petroleum products, coal, carbide (urea), aluminum, ferrosilicon, etc. are used as combustible components. or explosives (trotyl) containing insufficient oxygen to completely oxidize the carbon and hydrogen that make up their composition.

Известны механические смеси приготовления гранулированных ВВ (гранулиты, граммониты, игданиты и т.д.), которые производятся в России, содержащие гранулированную плотную (непористую) аммиачную селитру 79-96% и горючие добавки - остальное до 100% (Б.Н.Кутузов. Взрывные работы. - М.: Недра, 1980, с.113-124).There are known mechanical mixtures for the preparation of granular explosives (granulites, grammonites, igdanites, etc.), which are produced in Russia, containing 79-96% granular dense (nonporous) ammonium nitrate and combustible additives - the rest is up to 100% (B.N. Kutuzov Blasting operations. - M.: Nedra, 1980, p.113-124).

Технология изготовления заключается в том, что при приготовлении ВВ гранулированная плотная аммиачная селитра смешивается с углем, углеродо- и азотосодержащими органическими веществами в количествах, обеспечивающих стехиометрическое соотношение компонентов (то же, с.119).The manufacturing technology consists in the fact that during the preparation of explosives, granular dense ammonium nitrate is mixed with coal, carbon and nitrogen-containing organic substances in quantities that provide a stoichiometric ratio of components (the same, p.119).

Недостатком известных ВВ является нестабильность и недостаточная эффективность взрывных свойств из-за низкой чувствительности плотной аммиачной селитры к инициирующему импульсу, а также из-за ее плохой удерживающей способности жидких горючих добавок.A disadvantage of the known explosives is the instability and insufficient effectiveness of explosive properties due to the low sensitivity of dense ammonium nitrate to the initiating impulse, and also because of its poor holding ability of liquid combustible additives.

Ближайшими к предлагаемому составу являются механические смеси из гранулированной пористой аммиачной селитры и дизельного топлива (АС+ДТ), а также взрывчатые водонаполненные смеси АС+ДТ с эмульсией, предназначенной для изготовления эмульсионных взрывчатых веществ (В.А.Барон и др. Техника и технология взрывчатых работ в США. - М.: Недра, 1989, с.92-95). Для этого обычно используют обратную эмульсию типа "вода в масле", где водный раствор аммиачной селитры с помощью эмульгатора введен в жидкие горючие органического вида топлива или их смеси.The closest to the proposed composition are mechanical mixtures of granular porous ammonium nitrate and diesel fuel (AC + DT), as well as explosive water-filled mixtures AC + DT with an emulsion intended for the manufacture of emulsion explosives (V.A. Baron and others. Technique and technology explosive works in the USA. - M .: Nedra, 1989, p. 92-95). For this, an inverse emulsion of the water-in-oil type is usually used, where an aqueous solution of ammonium nitrate is introduced into the liquid combustible organic fuel or a mixture thereof using an emulsifier.

Способ изготовления известных, взрывчатых смесей заключается в том, что в зависимости от свойств и назначения ВВ раздельно готовятся составы ВВ, причем гранулированное ВВ получают путем смешивания пористой селитры с горючей добавкой, а водонаполненное ВВ - путем смешивания гранулированного ВВ с эмульсией.A method of manufacturing known explosive mixtures consists in the fact that, depending on the properties and purpose of the explosive, explosive compositions are separately prepared, the granular explosive being obtained by mixing porous nitrate with a combustible additive, and a water-filled explosive by mixing granular explosive with an emulsion.

Количество компонентов в смесях АС+ДТ, а также в смесях АС+ДТ с эмульсией соответствует их стехиометрическому соотношению или близко к нему.The number of components in AC + DT mixtures, as well as in AC + DT mixtures with an emulsion, corresponds to or close to their stoichiometric ratio.

Добавка эмульсии к смесям АС+ДТ осуществляется для повышения водостойкости гранулированной взрывчатой смеси, которая при взрывании сухих скважин применяется как самостоятельное взрывчатое вещество.The emulsion is added to AC + DT mixtures to increase the water resistance of the granular explosive mixture, which is used as an independent explosive when blasting dry wells.

Составы водонаполненных, а также гранулированных взрывчатых смесей содержат следующие компоненты, мас.%:The compositions of water-filled as well as granular explosive mixtures contain the following components, wt.%:

Гранулированная пористая аммиачная селитра 23,5-96Granular Porous Ammonium Nitrate 23.5-96

Дизельное топливо 4-6Diesel fuel 4-6

Эмульсия 25-75Emulsion 25-75

Основным недостатком известных взрывчатых смесей является недостаточная эффективность гранулированных ВВ типа АС+ДТ, изготовленных на пористой селитре из-за ее низкой насыпной плотности (0,6-0,84 кг/м³), что способствует снижению объемной концентрации энергии взрыва. Кроме того, стоимость пористой аммиачной селитры в 1,5-2,5 раза выше стоимости плотной селитры, что приводит к значительному удорожанию гранулированных и водонаполненных ВВ.The main disadvantage of the known explosive mixtures is the lack of effectiveness of granular explosives of the AC + DT type, made on porous nitrate due to its low bulk density (0.6-0.84 kg / m ³ ), which contributes to a decrease in the volumetric energy concentration of the explosion. In addition, the cost of porous ammonium nitrate is 1.5-2.5 times higher than the cost of dense nitrate, which leads to a significant increase in the cost of granular and water-filled explosives.

Сущность изобретения заключается в том, что все взрывчатые смеси на основе гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя с добавкой в соотношении, близком к стехиометрическому, в качестве окислителя содержат смесь пористой гранулированной аммиачной селитры и плотной гранулированной аммиачной селитры в соотношении от 1:4 до 4:1.The essence of the invention lies in the fact that all explosive mixtures based on granular ammonium nitrate as an oxidizing agent with an additive in a ratio close to stoichiometric, as an oxidizing agent contain a mixture of porous granular ammonium nitrate and dense granular ammonium nitrate in a ratio of 1: 4 to 4: 1.

Состав может быть изготовлен в виде гранулированного ВВ, содержащего горючие компоненты 2-23 мас.% и смесь пористой и плотной гранулированных аммиачных селитр в соотношении от 1:4 до 4:1 - остальное до 100.The composition can be made in the form of a granular explosive containing combustible components of 2-23 wt.% And a mixture of porous and dense granular ammonium nitrate in a ratio of 1: 4 to 4: 1 - the rest is up to 100.

Состав может быть изготовлен в виде водонаполненного ВВ, содержащего указанные выше компоненты и дополнительно эмульсию для приготовления водонаполненных ВВ в количестве 25-75 мас.%.The composition can be made in the form of a water-filled explosive containing the above components and additionally an emulsion for the preparation of water-filled explosives in an amount of 25-75 wt.%.

Способ получения предлагаемых взрывчатых смесей на основе окислителя с добавкой горючих компонентов характеризуется тем, что в качестве окислителя используют смесь пористой и плотной гранулированной аммиачной селитры в соотношении от 1:4 до 4:1, при этом смешивание всех компонентов производят одновременно.The method of obtaining the proposed explosive mixtures based on an oxidizing agent with the addition of combustible components is characterized in that a mixture of porous and dense granular ammonium nitrate in a ratio of 1: 4 to 4: 1 is used as an oxidizing agent, while all components are mixed simultaneously.

Для изготовления водонаполненных ВВ в приготовленную взрывчатую смесь вводят эмульсию для приготовления водонаполненных ВВ в количестве 25-75 мас.%. При нарушении данного условия взрывчатые свойства водонаполненных ВВ резко ухудшаются из-за возможности снижения их чувствительности к инициирующему импульсу промдетонатора, а у гранулированных ВВ возрастает стоимость, т.к. пористая значительно дороже плотной селитры.For the manufacture of water-filled explosives, an emulsion is introduced into the prepared explosive mixture for the preparation of water-filled explosives in an amount of 25-75 wt.%. If this condition is violated, the explosive properties of water-filled explosives sharply deteriorate due to the possibility of reducing their sensitivity to the initiating pulse of a detonator, and the cost increases for granular explosives, because porous is much more expensive than dense nitrate.

Эффективность взрывчатых смесей во многом зависит от их стабильности, чувствительности к инициирующему импульсу и плотности. Известные гранулированные взрывчатые смеси, приготовленные на основе плотной гранулированной аммиачной селитры, отличаются расслаиванием компонентов ВВ, низкой чувствительностью к инициирующему импульсу, что не позволяет на их основе готовить водонаполненные ВВ путем смешивания с эмульсией. В то же время гранулированные ВВ на основе пористой селитры отличаются низкой насыпной плотностью, что усложняет процесс заряживания обводненных скважин и снижает энергию взрыва.The effectiveness of explosive mixtures largely depends on their stability, sensitivity to the initiating pulse and density. Known granular explosive mixtures prepared on the basis of dense granular ammonium nitrate are distinguished by delamination of explosive components, low sensitivity to the initiating pulse, which does not allow preparing water-filled explosives on their basis by mixing with an emulsion. At the same time, granular explosives based on porous nitrate are characterized by low bulk density, which complicates the process of loading flooded wells and reduces the energy of the explosion.

В предложенных же составах за счет совместного использования гранулированных плотной и пористой аммиачной селитры обеспечиваются необходимая насыпная плотность ВВ, их стабильность и чувствительность к инициирующему импульсу.In the proposed compositions, due to the combined use of granular dense and porous ammonium nitrate, the necessary bulk density of explosives, their stability and sensitivity to the initiating pulse are provided.

Таким образом, совместное использование плотной и пористой гранулированной аммиачной селитры во взрывчатых смесях обеспечивает достижение нового положительного эффекта - повышение стабильности и чувствительности гранулированных ВВ при необходимой насыпной плотности и возможности использования более дешевой плотной гранулированной аммиачной селитры в водонаполненных ВВ за счет необходимой ее насыпной плотности (0,8-0,9 кг/м³) и чувствительности к инициирующему импульсу, а также свойству пористой селитры хорошо удерживать жидкие горючие компоненты. До настоящего времени плотная и гранулированная аммиачная селитра применялась в составах ВВ по отдельности, где эффект достигался за счет использования положительных свойств той или другой селитры. В предлагаемых же составах плотная и пористая селитра используется совместно с получением нового положительного эффекта. Количество той или иной суммарной селитры ограничено определенными пределами - соотношением от 1:4 до 4:1. Результаты испытаний показывают, что эффективность взрыва как гранулированных, так и в водонаполненных ВВ сохраняется высокой в пределах указанных соотношений.Thus, the combined use of dense and porous granular ammonium nitrate in explosive mixtures provides a new positive effect - an increase in the stability and sensitivity of granular explosives with the necessary bulk density and the possibility of using cheaper dense granular ammonium nitrate in water-filled explosives due to its necessary bulk density (0 , 8-0.9 kg / m ³ ) and sensitivity to the initiating impulse, as well as the property of porous nitrate to hold liquid fumes well whose components. To date, dense and granular ammonium nitrate has been used separately in explosive formulations, where the effect was achieved by using the positive properties of one or another nitrate. In the proposed compositions, dense and porous nitrate is used in conjunction with a new positive effect. The amount of a particular total nitrate is limited to certain limits - a ratio of 1: 4 to 4: 1. The test results show that the explosion efficiency of both granular and water-filled explosives remains high within the specified ratios.

Верхний предел соотношения содержания пористой гранулированной селитры или плотной гранулированной селитры в составах ВВ соответствует граничному пределу снижения чувствительности к инициирующему импульсу.The upper limit of the ratio of the content of porous granular nitrate or dense granular nitrate in explosive compositions corresponds to the boundary limit of the decrease in sensitivity to the initiating pulse.

Нижний предел соотношения соответствует значениям, когда содержание пористой или плотной гранулированной аммиачной селитры еще доказывает заметное влияние на свойство ВВ.The lower limit of the ratio corresponds to the values when the content of porous or dense granular ammonium nitrate still proves a noticeable effect on the property of explosives.

Для определения свойств предлагаемых ВВ были приготовлены опытные образцы различных составов.To determine the properties of the proposed explosives were prepared prototypes of various compositions.

Технология изготовления заключалась в том, что в одной емкости готовились гранулированные ВВ путем смешивания плотной и пористой селитр с горючими добавками (нефтепродукты, уголь, карбамид и т.д.). В другой емкости полученные ранее гранулированные ВВ смешивали с эмульсией эмульсионных ВВ Порэмит 1А (ТУ 7511903-627-93) заводского изготовления.The manufacturing technology consisted in the fact that granular explosives were prepared in one tank by mixing dense and porous nitrate with combustible additives (oil products, coal, urea, etc.). In another container, the previously obtained granular explosives were mixed with a prefabricated emulsion explosive Poremit 1A (TU 7511903-627-93) emulsion.

Для определения физико-химических и взрывных характеристик были приготовлены соответственно образцы гранулированных и водонаполненных ВВ. Результаты сравнительных испытаний приведены в табл.1.To determine the physicochemical and explosive characteristics, samples of granular and water-filled explosives were prepared, respectively. The results of comparative tests are given in table 1.

Результаты испытании показывают, что совместное использование плотной и пористой гранулированной аммиачной селитры обеспечивает необходимые физико-химические свойства ВВ и сохраняет (или улучшает) основные характеристики взрыва: эффективность, бризантность, критический диаметр и т.д.The test results show that the combined use of dense and porous granular ammonium nitrate provides the necessary physicochemical properties of the explosive and preserves (or improves) the main characteristics of the explosion: efficiency, brisance, critical diameter, etc.

С целью определения возможности использования предлагаемого способа изготовления ВВ были проведены соответствующие испытания образцов ВВ, изготовленных на окислителе, состоящим из пористой и плотной гранулированной аммиачной селитры и штатных ВВ (табл.2).In order to determine the possibility of using the proposed method for manufacturing explosives, corresponding tests were carried out on samples of explosives made on an oxidizing agent consisting of porous and dense granular ammonium nitrate and regular explosives (Table 2).

Результаты испытаний показывают, чтo взрывные смеси, приготовленные на основе использования совместно пористой и плотной аммиачной селитры, обладают более эффективными взрывчатыми свойствами по сравнению со штатными ВВ, приготовленными только на плотной гранулированной аммиачной селитре.The test results show that explosive mixtures prepared using jointly porous and dense ammonium nitrate have more effective explosive properties compared to regular explosives prepared only on dense granular ammonium nitrate.

Предложенные составы ВВ имеют следующие преимущества перед известными:The proposed explosive compositions have the following advantages over the known:

- обеспечивается стабильность физико-химических и взрывных свойств гранулированных ВВ, особенно типа АС+ДТ (игданит);- provides the stability of the physico-chemical and explosive properties of granular explosives, especially type AC + DT (igdanite);

- повышается эффективность ВВ (гранулированных и водонаполненных) за счет снижения критического диаметра зарядов ВВ, обусловленного чувствительностью ВВ к инициирующему импульсу;- increases the efficiency of explosives (granular and water-filled) by reducing the critical diameter of explosive charges, due to the sensitivity of the explosive to the initiating pulse;

- снижается стоимость водонаполненных ВВ за счет использования в их составах более дешевой плотной гранулированной аммиачной селитры.- the cost of water-filled explosives is reduced due to the use of cheaper dense granular ammonium nitrate in their compositions.

Claims (5)

1. Состав взрывчатой смеси на основе гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя с добавкой горючих компонентов в соотношении, близком к стехиометрическому, отличающийся тем, что в качестве окислителя он содержит смесь пористой гранулированной аммиачной селитры с плотной гранулированной аммиачной селитрой в соотношении от 1:4 до 4:1.1. The composition of the explosive mixture based on granular ammonium nitrate as an oxidizing agent with the addition of combustible components in a ratio close to stoichiometric, characterized in that as an oxidizing agent it contains a mixture of porous granular ammonium nitrate with dense granular ammonium nitrate in a ratio of 1: 4 to 4: 1. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:2. The composition according to claim 1, characterized in that the components are taken in the following ratio, wt.%: Добавка горючих компонентов 2-23Combustible Additives 2-23 Смесь пористой гранулированнойA mixture of porous granular аммиачной селитры с плотнойdense ammonium nitrate гранулированной аммиачной се-granular ammonia литрой в соотношении от 1:4liter in a ratio of 1: 4 до 4:1 Остальное до 100up to 4: 1 The rest is up to 100 3. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит эмульсию для изготовления водонаполненных взрывчатых веществ в количестве 25-75 мас.%.3. The composition according to claim 1, characterized in that it further comprises an emulsion for the manufacture of water-filled explosives in an amount of 25-75 wt.%. 4. Способ изготовления взрывчатой смеси, включающий механическое смешивание окислителя с добавкой горючих компонентов, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют смесь пористой гранулированной аммиачной селитры с плотной гранулированной аммиачной селитрой в соотношении от 1:4 до 4:1, а механическое смешивание окислителя с добавкой горючих компонентов производят путем одновременного смешивания всех компонентов.4. A method of manufacturing an explosive mixture, including mechanical mixing of the oxidizing agent with the addition of combustible components, characterized in that the oxidizing agent is a mixture of porous granular ammonium nitrate with dense granular ammonium nitrate in a ratio of 1: 4 to 4: 1, and mechanical mixing of the oxidizing agent with the addition of combustible components is produced by simultaneously mixing all the components. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в приготовленную смесь пористой гранулированной аммиачной селитры с плотной гранулированной аммиачной селитрой и добавкой горючих компонентов дополнительно вводят эмульсию для изготовления водонаполненных взрывчатых веществ в количестве 25-75 мас.%.5. The method according to claim 4, characterized in that in the prepared mixture of porous granular ammonium nitrate with dense granular ammonium nitrate and the addition of combustible components, an emulsion is additionally introduced for the manufacture of water-filled explosives in an amount of 25-75 wt.%.