RU2595709C2 - Compositions of explosive mixtures and methods for production thereof - Google Patents
Compositions of explosive mixtures and methods for production thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2595709C2 RU2595709C2 RU2014133961/05A RU2014133961A RU2595709C2 RU 2595709 C2 RU2595709 C2 RU 2595709C2 RU 2014133961/05 A RU2014133961/05 A RU 2014133961/05A RU 2014133961 A RU2014133961 A RU 2014133961A RU 2595709 C2 RU2595709 C2 RU 2595709C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emulsion
- ammonium nitrate
- explosive
- mixture
- hydrocarbon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области взрывных работ, а именно к промышленным взрывчатым веществам, их составам и способам изготовления. Группа изобретений может быть использована при изготовлении гранулированных и водонаполненных взрывчатых веществ, как технические инновационные решения геотехнологий, для ведения взрывных работ в горнодобывающей промышленности и строительстве.The invention relates to the field of blasting, namely to industrial explosives, their compositions and manufacturing methods. The group of inventions can be used in the manufacture of granular and water-filled explosives, as technical innovative solutions for geotechnologies, for blasting in the mining industry and construction.
Изобретения направлены на создание высокоэффективных и дешевых взрывчатых составов при заряжании сухих и осушенных скважин и шпуров.The invention is directed to the creation of highly effective and cheap explosive compositions when loading dry and drained wells and holes.
Формирование гранулированных взрывчатых смесей осуществляется из компонентов, содержащих избыток кислорода (как правило, аммиачной селитры) и горючих жидких и твердых добавок (жидкие нефтепродукты, порошки угля, древесной муки и другое). Известны сыпучие гранулированные ВВ (гранулиты и граммониты), изготовленные путем механического смешивания /1, 2/.The formation of granular explosive mixtures is carried out from components containing an excess of oxygen (usually ammonium nitrate) and combustible liquid and solid additives (liquid petroleum products, coal powders, wood flour and others). Known granular granular explosives (granulites and grammonites) made by mechanical mixing / 1, 2 /.
Гладкая (плотная, не пористая) аммиачная селитра в смеси с жидким или твердым горючим или их смесью являются самыми дешевыми источниками энергии взрыва. Недостатком системы, состоящей из аммиачной селитры и дизельного топлива, является потеря детонационной способности под воздействием воды и миграция жидкого горючего при использовании гладкой и плотной аммиачной селитры ГОСТ 2-85. Недостаток устраняется за счет применения более дорогой пористой аммиачной селитры, имеющей удерживающую способность 6%, а также путем добавления (опудривания) селитры тонкодисперсными твердыми горючими добавками (древесной мукой, алюминиевой пудрой, угольным порошком или карбамидом /3/). Для повышения энергетической насыщенности составов добавляют взрывчатые вещества, в частности чешуированный тротил, гексоген, динитронафталин.Smooth (dense, non-porous) ammonium nitrate mixed with liquid or solid fuel or a mixture thereof are the cheapest sources of explosion energy. The disadvantage of a system consisting of ammonium nitrate and diesel fuel is the loss of detonation ability under the influence of water and the migration of liquid fuel when using smooth and dense ammonium nitrate GOST 2-85. The disadvantage is eliminated through the use of more expensive porous ammonium nitrate having a holding capacity of 6%, as well as by adding (dusting) nitrate with finely dispersed solid combustible additives (wood flour, aluminum powder, coal powder or urea / 3 /). To increase the energy saturation of the compositions, explosives, in particular flaked trotyl, hexogen, dinitronaphthalene, are added.
Технология изготовления известных гранулированных взрывчатых веществ заключается в том, что при приготовлении ВВ осуществляется смешивание гранулированной аммиачной селитры с сыпучими компонентами механическим способом с последующим смешением с жидкими компонентами. Известен также способ приготовления взрывчатых веществ (А.с. №136654, МКИ СО6В 21/00,1961 г.), по которому гранулы селитры сначала обрабатывают жидким горючим, а затем покрывают порошкообразным горючим материалом, например, алюминиевой пудрой. Гранулы аммиачной селитры имеют размер 0,5-3 мм. Распределение горючего в такой смеси в значительной степени не однородно. Для повышения эффективности использования гладкой и плотной аммиачной селитры в ряде изобретений предлагается подвергать ее нагреву выше 32,3°С (патент Польши №95331 от 12.09.74) или воздействию ультразвука (RU 0002262498 20/10/2005), что требует дополнительных затрат и оборудования, существенно усложняющих и удорожающих процессы изготовления смесевых промышленных взрывчатых веществ. В патенте RU 2138009 20.09.1999 жидкую горючую добавку вводят в нагретую селитру, а готовую смесь охлаждают до температуры ниже 32,3°С или до температуры окружающей среды. В патенте RU 002262498 способ приготовления промышленного взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры предусматривает смешение и пропитку гранул аммиачной селитры жидким горючим в сплошной суспензионной фазе и последующий отжим пропитанных жидким горючим гранул аммиачной селитры от избытка жидкого горючего.The manufacturing technology of known granular explosives consists in the fact that during the preparation of explosives, granular ammonium nitrate is mixed with bulk components mechanically, followed by mixing with liquid components. There is also a method of preparing explosives (A.S. No. 136654, MKI CO6B 21 / 00.1961), in which the nitrate granules are first treated with liquid fuel and then coated with a powdery combustible material, for example, aluminum powder. Granules of ammonium nitrate have a size of 0.5-3 mm. The distribution of fuel in such a mixture is largely not uniform. To increase the efficiency of using smooth and dense ammonium nitrate, a number of inventions propose to subject it to heating above 32.3 ° C (Polish patent No. 95331 of 09/12/74) or ultrasound (RU 0002262498 10/10/2005), which requires additional costs and equipment that significantly complicates and increases the cost of manufacturing mixed industrial explosives. In patent RU 2138009 09/20/1999, a liquid combustible additive is introduced into heated nitrate, and the finished mixture is cooled to a temperature below 32.3 ° C or to ambient temperature. In patent RU 002262498, a method for preparing an industrial explosive based on ammonium nitrate involves mixing and impregnating ammonium nitrate granules with liquid fuel in a continuous suspension phase and then squeezing the liquid ammonia nitrate granules impregnated with liquid fuel from excess liquid fuel.
Формирование пор в гранулах аммиачной селитры в настоящее время производится в заводских условиях в процессе ее изготовления путем ввода в плав различных вспенивающих компонентов. Получаемая таким образом аммиачная селитра значительно (на 30%) дороже гладкой аммиачной селитры и имеет меньшую насыпную массу. Применение ее для формирования простейших взрывчатых смесей приводит к значительному удорожанию получаемых на местах производства взрывчатых веществ и снижению энергетической насыщенности скважинных зарядов. В патенте РФ №2205167 (МПК СО6В 31/28 от 27.05.2003 г.) предложено формировать промышленные взрывчатые вещества на основе окислителя, гранулы которого содержат полые микросферы.The formation of pores in granules of ammonium nitrate is currently carried out in the factory during its manufacture by introducing various foaming components into the melt. Ammonium nitrate thus obtained is significantly (30%) more expensive than smooth ammonium nitrate and has a lower bulk density. Its use for the formation of simple explosive mixtures leads to a significant increase in the cost of explosives obtained at the field of production and a decrease in the energy saturation of borehole charges. In RF patent No. 2205167 (IPC СО6В 31/28 dated 05/27/2003) it is proposed to form industrial explosives based on an oxidizing agent, the granules of which contain hollow microspheres.
В патенте RU 2354635 для увеличения восприимчивости промышленных взрывчатых веществ к инициирующему импульсу и увеличения полноты взрывчатого превращения предлагается использовать магнитоимпульсную обработку, обеспечивающую рост плотности дислокаций в кристаллической структуре аммиачной селитры.In patent RU 2354635, in order to increase the susceptibility of industrial explosives to an initiating pulse and increase the completeness of explosive conversion, it is proposed to use magnetic pulse treatment, which provides an increase in the density of dislocations in the crystal structure of ammonium nitrate.
Для формирования водонаполненных водоустойчивых составов производят смешивание смеси АС+ДТ с обратной эмульсией типа вода в масле, предназначенной для изготовления эмульсионных взрывчатых веществ /4/, патент RU 2231515 С2. В зависимости от свойств и назначения водонаполненных ВВ, составы ВВ готовятся раздельно. С целью повышения водоустойчивости, получают водосодержащее ПВВ путем смешения гранулированного ВВ с обратной эмульсией. Смесь гладкой и пористой аммиачной селитры позволяет снизить себестоимость изготовления ВВ и сохранить на приемлемом уровне стабильность и чувствительность гранулированных ВВ /4/.To form water-filled waterproof compositions, a mixture of AC + DT is mixed with an inverse emulsion of the type water in oil intended for the manufacture of emulsion explosives / 4 /, patent RU 2231515 C2. Depending on the properties and purpose of water-filled explosives, explosive compositions are prepared separately. In order to increase water resistance, water-containing PVV is obtained by mixing granular explosives with reverse emulsion. A mixture of smooth and porous ammonium nitrate can reduce the cost of manufacturing explosives and maintain at an acceptable level the stability and sensitivity of granular explosives / 4 /.
Широко известно смесевое, гранулированное взрывчатое вещество гранулит-игданит, которое представляет собой механическую смесь гладкой гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом. Игданит предназначен для ведения взрывных работ при механизированном заряжании сухих и осушенных шпуров, скважин и камер на открытых и подземных горных работах, не опасных по газу и пыли. Изготавливают игданит на стационарных пунктах, расположенных вблизи мест проведения взрывных работ или с применением смесительно-зарядных машин непосредственно в процессе заряжания скважин. Содержание дизельного топлива по техническим условиям ТУ 7276-01-04683349-96 регламентируется величиной 5,5±0,5%. Критический диаметр детонации составляет 120-160 мм. Скорость детонации в скважинах диаметром 130,150 и 200 мм составляет соответственно 2,35, 2,63 и 3,03 км/сек. В скважине игданит со временем расслаивается, т.к. используемая в настоящее время во взрывчатых составах гладкая гранулированная аммиачная селитра ГОСТ 2-85 способна удержать небольшое количество жидкого нефтепродукта (от 0,6-1,5%). Часть дизельного топлива стекает в нижние слои заряда и флегматизирует его. При этом нарушается соотношение окислителя и горючего, что приводит к снижению фактической работоспособности смесей АС/ДТ и существенному ухудшению экологических последствий взрывных работ. Таким образом, недостатками гранулита-игданита является значительный критический диаметр детонации и нестабильность состава, что приводит к значительным потерям фактической работоспособности и снижает эффективность его применения в скважинах среднего и малого диаметра /3/.It is widely known mixed, granular explosive granulite-igdanite, which is a mechanical mixture of smooth granular ammonium nitrate with diesel fuel. Igdanit is intended for blasting during mechanized loading of dry and drained holes, wells and chambers in open and underground mining, not dangerous for gas and dust. Igdanite is made at stationary points located near blasting sites or with the use of mixing and charging machines directly in the process of loading wells. The diesel fuel content according to the technical specifications of TU 7276-01-04683349-96 is regulated by a value of 5.5 ± 0.5%. The critical detonation diameter is 120-160 mm. The detonation velocity in wells with a diameter of 130.150 and 200 mm is 2.35, 2.63 and 3.03 km / s, respectively. Igdanite stratifies in the well over time, because The smooth granular ammonium nitrate GOST 2-85 currently used in explosive compositions is capable of retaining a small amount of liquid petroleum product (from 0.6-1.5%). Part of the diesel fuel flows into the lower layers of the charge and phlegmatizes it. In this case, the ratio of oxidizer and fuel is violated, which leads to a decrease in the actual performance of the AC / DT mixtures and a significant deterioration of the environmental consequences of blasting. Thus, the disadvantages of granulite-igdanite is a significant critical diameter of detonation and instability of the composition, which leads to significant losses in actual performance and reduces the effectiveness of its use in wells of medium and small diameter / 3 /.
При изготовлении взрывчатого вещества гранулит С-2 с целью устранения указанных выше недостатков в состав вводится древесная мука в количестве 3,0%. Содержание масла минерального и гранулированной аммиачной селитры составляет соответственно 4,2 мас % и 92,8%. Недостатками состава является относительно низкая детонационная способность, высокий критический диаметр детонации (120-140 мм в бумажной оболочке) и непригодность к пневматическому заряжанию в результате отслаивания и уноса из заряда древесной муки.In the manufacture of explosives granulite C-2 in order to eliminate the above disadvantages, wood flour is introduced in the amount of 3.0%. The oil content of mineral and granular ammonium nitrate is respectively 4.2 wt.% And 92.8%. The disadvantages of the composition are the relatively low detonation ability, high critical diameter of detonation (120-140 mm in a paper shell) and unsuitability for pneumatic loading as a result of peeling and entrainment of wood flour charge.
Известен взрывчатый состав гранулит М, а также гранулированные взрывчатые вещества гранулит НП и гранулит УП, не содержащие тротил. Гранулит М представляет собой стехиометрическую смесь аммиачной селитры и минерального масла (5,5%). При этом стоимость гранулита М примерно в 1,3 раза выше стоимости игданита /3/ за счет использования пористой аммиачной селитры (ТУ-2143-036-002037889-2003), которая в значительной степени дороже гладкой аммиачной селитры ГОСТ 2-85.Known explosive composition of granulite M, as well as granular explosives granulite NP and granulite UP, not containing trotyl. Granulite M is a stoichiometric mixture of ammonium nitrate and mineral oil (5.5%). At the same time, the cost of granulite M is approximately 1.3 times higher than the cost of igdanite / 3 / due to the use of porous ammonium nitrate (TU-2143-036-002037889-2003), which is significantly more expensive than smooth ammonium nitrate GOST 2-85.
Гранулит НП (ТУ 727680-001-00173901-94) представляет собой механическую смесь гранулированной аммиачной селитры с жидким нефтепродуктом. В качестве нефтепродукта в гранулите НП используют смесь, приготовленную из нефтепродуктов, отработанных групп ММО и МКО, моторных масел, индустриальные масла и дизельное топливо. Критический диаметр детонации составляет 120-160 мм.Granulite NP (TU 727680-001-00173901-94) is a mechanical mixture of granular ammonium nitrate with liquid petroleum product. As a petroleum product in NP granulite, a mixture prepared from petroleum products, spent MMO and MCO groups, engine oils, industrial oils and diesel fuel is used. The critical detonation diameter is 120-160 mm.
В патенте №2216529 с целью снижения пыления при пневмозаряжании в подземных условиях предложен состав, обладающий высокой детонационной способностью, содержащий гранулированную аммиачную селитру (85,0-93,0%) и горючую добавку - смесь динитротолуола (ДНТ) и минерального масла или дизельного топлива (7,0-15,0%).In patent No. 2216529, in order to reduce dusting during pneumatic charging in underground conditions, a composition with high detonation ability is proposed containing granular ammonium nitrate (85.0-93.0%) and a combustible additive - a mixture of dinitrotoluene (DNT) and mineral oil or diesel fuel (7.0-15.0%).
Гранулиты УП имеют три разновидности, отличающиеся компонентным составом и свойствами. Гранулиты УП относятся к промышленным взрывчатым веществам 1 класса и предназначены для заряжания сухих скважин при ведении открытых горных работ в горных породах средней крепости. Допустимое время нахождения заряда в скважине - до 15 суток /3/. Наиболее широко используемый в практике взрывных работ гранулит УП-1 представляет собой механическую смесь угольного порошка, жидкого нефтепродукта и гранулированной аммиачной селитры. Введение в состав мелкодисперстного угольного порошка позволяет повысить физическую стабильность ВВ. Критический диаметр детонации составляет более 160 мм.Granulites of UP have three varieties differing in their component composition and properties. UE granulites belong to
Известно также сыпучее гранулированное промышленное вещество 1 класса гранулит НК (ТУ 727680000-005-05608605-95), которое представляет собой механическую смесь плотной гранулированной аммиачной селитры ГОСТ-2-85 с приллированным гранулированным карбамидом марок А и Б по ГОСТ 2081-92 и нефтепродуктом. Гранулит НК предназначен для ведения взрывных работ на открытых горных работах и заряжания сухих скважин диаметром более 100 мм. и изготавливается на местах применения на стационарных пунктах изготовления или с помощью передвижных установок и устройств. Известны также взрывчатые вещества 11 класса: гранулиты АС-4 и АС-8, содержащие в своем составе алюминиевую пудру в количестве 4% и 8% соответственно. Скорость детонации гранулитов: 3,0-3,6 км/с. Критический диаметр детонации открытого заряда: 80-100 мм. Гранулиты АС-4 и АС-8 физически стабильны, однако стоимость их велика за счет использования значительного количества дорогостоящего алюминиевого порошка. На практике, при изготовлении гранулитов, содержащих алюминиевый порошок или пудру, эффективность их применения значительно ниже расчетного из-за несоблюдения условий хранения и технологии применения высокодисперсного алюминия в чистом виде, который подвержен быстрому окислению и превращению его в инертную добавку.Granular granular industrial substance of the 1st class granulite NK (TU 727680000-005-05608605-95) is also known, which is a mechanical mixture of dense granulated ammonium nitrate GOST-2-85 with prilled granulated carbamide grades A and B according to GOST 2081-92 and oil . Granulit NK is designed for blasting in opencast mining and loading dry wells with a diameter of more than 100 mm. and is manufactured on site at stationary manufacturing sites or using mobile units and devices. Explosives of the 11th class are also known: AC-4 and AC-8 granulites containing 4% and 8% aluminum powder in their composition, respectively. Granulite detonation velocity: 3.0-3.6 km / s. The critical diameter of the detonation of an open charge: 80-100 mm. Granulites AC-4 and AC-8 are physically stable, but their cost is high due to the use of a significant amount of expensive aluminum powder. In practice, in the manufacture of granulites containing aluminum powder or powder, the efficiency of their use is much lower than the calculated one due to non-compliance with storage conditions and the technology of using finely dispersed aluminum in its pure form, which is susceptible to rapid oxidation and its transformation into an inert additive.
Общим недостатком гранулитов, содержащих дизельное топливо в качестве горючего, является наличие запаха и значительное содержание вредных паров углеводородов в забое при ведении подземных горных работ. Недостатком известных составов, содержащих алюминиевый порошок, является высокая стоимость, низкая скорость детонации и пыление при заряжании.A common disadvantage of granulites containing diesel fuel as a fuel is the presence of odor and a significant content of harmful hydrocarbon vapors in the face during underground mining. A disadvantage of the known compositions containing aluminum powder is the high cost, low detonation speed and dusting when loading.
Известны также гранулированные сыпучие взрывчатые вещества, содержащие тротил: граммонит 79/21 и составы ВВ, заявленные в патентах RU 2144016 С1, 10.01.2000, RU 2128156 С1, 27.03.1999. US 3361603, 02.01.1968, US 3819429, 25.06.1974, DE 2605632, 16.03.1978, РФ №2130447, РФ №2263653.Granular bulk explosives containing trotyl are also known: grammonite 79/21 and explosive compositions claimed in patents RU 2144016 C1, 01/10/2000, RU 2128156 C1, 03/27/1999. US 3361603, 02.01.1968, US 3819429, 06.25.1974, DE 2605632, 03.16.1978, RF No. 2130447, RF No. 2263653.
Граммонит 79/21 представляет собой смесь гранулированной гладкой аммиачной селитры и чешуированного или гранулированного тротила в количестве 21%. Чувствительность к удару граммонита 79/21 составляет 12-24%, а критический диаметр детонации в бумажной оболочке 60 мм. Скорость детонации в зарядах 100 мм по данным исследований составляет 2,33-3,19-3,6 км/с. Недостатком гранулита 79/21 является значительный уровень пыления и стоимость из-за высокого содержания дорогостоящего тротила.Grammonite 79/21 is a mixture of granular smooth ammonium nitrate and flaked or granulated TNT in an amount of 21%. Sensitivity to impact of 79/21 grammonite is 12-24%, and the critical diameter of detonation in the paper shell is 60 mm. The detonation velocity in charges of 100 mm according to research is 2.33-3.19-3.6 km / s. The disadvantage of granulite 79/21 is a significant level of dusting and cost due to the high content of expensive TNT.
В патенте RU 2144016 С1, 10.01.2000 взрывчатый состав содержит чешуированный тротил 4,4-5,6 мас.%, угольный порошок 2,2-3,8 мас.%, дизельное топливо 1,1-1,9 мас.%, гранулированную аммиачную селитру -остальное до 100 мас.%. В патенте РФ №2219151, 04.06.2001 предложен взрывчатый состав, содержащий жидкий нефтепродукт, угольный порошок, чешуированный или гранулированный тротил и гранулированную аммиачную селитру, в котором суммарное количество жидкого нефтепродукта и угольного порошка находится в пределах 2,0-4,5 мас.%.In the patent RU 2144016 C1, 01/10/2000 the explosive composition contains flaked TNT 4.4-5.6 wt.%, Coal powder 2.2-3.8 wt.%, Diesel fuel 1.1-1.9 wt.% granular ammonium nitrate is the rest up to 100 wt.%. In the patent of the Russian Federation No. 2219151, 06/04/2001 proposed explosive composition containing liquid petroleum, coal powder, flaked or granulated TNT and granular ammonium nitrate, in which the total amount of liquid petroleum and coal powder is in the range of 2.0-4.5 wt. %
Недостатком таких составов является флегматизация чешуированного тротила при соприкосновении с жидким нефтепродуктом, что снижает фактические энергетические характеристики взрывчатых составов в целом и не позволяет применить их эффективно на крепких породах, особенно в обводненных скважинах. Горючее и окислитель в этих составах существуют раздельно, и смешение компонентов взрывчатой смеси в процессе детонации требует дополнительного времени и затрат энергии.The disadvantage of such compositions is the phlegmatization of flaked TNT in contact with liquid petroleum products, which reduces the actual energy characteristics of explosive compositions in general and does not allow their effective use in hard rock, especially in flooded wells. The fuel and the oxidizing agent in these compositions exist separately, and mixing the components of the explosive mixture during the detonation process requires additional time and energy.
Наиболее близким аналогом изобретения является взрывчатый состав по патенту №2231515 (2001 г.), состоящий из окислителя - смеси пористой и плотной гранулированной аммиачной селитры в соотношении от 1:4 до 4:1 и добавок горючих компонентов в количестве 2-23 мас.%. Изменение соотношения плотной и пористой аммиачной селитры позволяет регулировать плотность взрывчатой смеси и обеспечивает приемлемую ее стабильность за счет наличия некоторого количества пористой селитры. Состав может дополнительно содержать обратную эмульсию для изготовления водонаполненных взрывчатых веществ в количестве 25-75 мас.%. При этом состав взрывчатой смеси получают путем одновременного механического смешения всех компонентов. Водоустойчивый состав приготавливают путем смешения приготовленной смеси с обратной эмульсией в количестве 25-75 мас.%.The closest analogue of the invention is the explosive composition according to patent No. 2231515 (2001), consisting of an oxidizing agent - a mixture of porous and dense granular ammonium nitrate in a ratio of 1: 4 to 4: 1 and additives of combustible components in an amount of 2-23 wt.% . Changing the ratio of dense and porous ammonium nitrate allows you to adjust the density of the explosive mixture and ensures its acceptable stability due to the presence of a certain amount of porous nitrate. The composition may further contain an inverse emulsion for the manufacture of water-filled explosives in an amount of 25-75 wt.%. The composition of the explosive mixture is obtained by simultaneous mechanical mixing of all components. A waterproof composition is prepared by mixing the prepared mixture with an inverse emulsion in an amount of 25-75 wt.%.
Недостатком наиболее близкого аналога и перечисленных выше решений является недостаточная однородность, равномерность смешения компонентов и площадь контакта топлива, окислителя и энергетических сенсибилизирующих добавок. Дизельное топливо и нефтепродукты, твердые порошкообразные энергетические добавки, сенсибилизаторы (угольный порошок и алюминиевая пудра, гранулы тротила и другие взрывчатые вещества) не проникают внутрь гранул, а располагаются на их поверхности при использовании гладкой селитры и пористой селитры отечественного производства, что приводит к снижению фактических показателей полноты и кинетики протекания химических реакций. И поэтому, для достижения приемлемых фактических взрывчатых характеристик, составы известных промышленных взрывчатых веществ содержат значительную долю дорогостоящих энергетических взрывчатых и невзрывчатых добавок.The disadvantage of the closest analogue and the solutions listed above is the lack of uniformity, uniform mixing of the components and the contact area of the fuel, oxidizer and energy sensitizing additives. Diesel fuel and petroleum products, solid powdered energy additives, sensitizers (coal powder and aluminum powder, TNT granules and other explosives) do not penetrate into the granules, but are located on their surface using domestic-made smooth nitrate and porous nitrate, which leads to a decrease in actual indicators of completeness and kinetics of chemical reactions. And therefore, to achieve acceptable actual explosive characteristics, the compositions of known industrial explosives contain a significant proportion of expensive energy explosive and non-explosive additives.
Общими недостатками перечисленных выше гранулированных сыпучих промышленных взрывчатых веществ, содержащих тротил, является пыление при ведении взрывных работ в подземных условиях, высокие стоимостные показатели производства, недостаточный уровень полноты выделения энергии при детонации (вследствие неоднородности смеси и невысокой площади соприкосновения жидкого топлива и окислителя, сенсибилизатора), низкая санитарная и промышленная безопасность, значительные объемы выбросов ядовитых газов и невозможность оперативного регулирования взрывчатыми характеристиками детонационных систем.Common disadvantages of the above granular bulk industrial explosives containing trotyl are dusting during blasting in underground conditions, high cost performance, insufficient level of completeness of energy release during detonation (due to the heterogeneity of the mixture and the low contact area of liquid fuel and oxidizer, sensitizer) low sanitary and industrial safety, significant amounts of toxic gas emissions and the inability to quickly regulate Bani characteristics explosive detonation systems.
Предлагаемый состав и способ его изготовления позволяют устранить указанные выше недостатки перечисленных выше известных решений.The proposed composition and method of its manufacture can eliminate the above disadvantages of the above known solutions.
Технической задачей изобретения является получение высокоэффективных, более безопасных в применении промышленных взрывчатых составов, обладающих более высокой полнотой химических превращений в зарядах среднего и малого диаметра, не требующих мощных промежуточных детонаторов, способы изготовления которых позволяют оперативно регулировать взрывчатые характеристики зарядов, использование которых возможно как в сухих, осушенных скважинах, так и в обводненных скважинах при заряжании в полиэтиленовые рукава.An object of the invention is to obtain highly effective, safer to use industrial explosive compositions having a higher completeness of chemical transformations in charges of medium and small diameter, not requiring powerful intermediate detonators, the manufacturing methods of which allow you to quickly adjust the explosive characteristics of the charges, the use of which is possible as in dry , drained wells, and in flooded wells when loading into polyethylene hoses.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет:The technical result of the invention is achieved by:
- создания новой структуры взрывчатого вещества путем использования помимо дизельного топлива прямой водно-углеводородной эмульсии, образующей поры и трещины в гранулах аммиачной селитры, поризующей гранулы селитры в процессе смешения, хранения и заряжания взрывчатых смесей, увеличивая равномерность перемешивания и площади соприкосновения топлива, окислителя и сенсибилизирующих добавок, удерживающую способность плотной аммиачной селитры;- creating a new explosive structure by using, in addition to diesel fuel, a direct water-hydrocarbon emulsion that forms pores and cracks in the granules of ammonium nitrate, penetrating the nitrate granules in the process of mixing, storage and loading of explosive mixtures, increasing the uniformity of mixing and the contact area of fuel, oxidizing agent and sensitizing additives, the holding ability of dense ammonium nitrate;
- снижения вязкости и повышения проникающей способности топливной составляющей за счет формирования ее микродисперсной структуры;- reducing viscosity and increasing the penetrating ability of the fuel component due to the formation of its microdispersed structure;
- совмещения операций смешения компонентов взрывчатых смесей при любой температуре окружающей среды, их хранения и заряжания с процессом формирования пор в гранулах окислителя - аммиачной селитры, обеспечивая снижение стоимости производства взрывчатых веществ, повышение их стабильности и полноты химических превращений, снижения критического диаметра детонации и экологических последствий взрывных работ;- combining the operations of mixing the components of explosive mixtures at any ambient temperature, their storage and loading with the process of forming pores in the granules of the oxidizing agent - ammonium nitrate, providing a reduction in the cost of production of explosives, increasing their stability and completeness of chemical transformations, reducing the critical diameter of detonation and environmental consequences blasting operations;
Для достижения технического результата при изготовлении взрывчатого состава, содержащего аммиачную селитру и углеводородное горючее, аммиачную селитру предварительно смешивали с прямой водно-углеводородной поризующей эмульсией при следующем содержании компонентов в мас.%:To achieve a technical result in the manufacture of an explosive composition containing ammonium nitrate and hydrocarbon fuel, ammonium nitrate was pre-mixed with a direct water-hydrocarbon porous emulsion with the following components in wt.%:
Технология изготовления взрывчатого состава предусматривала смешение аммиачной селитры с прямой водно-углеводородной поризующей эмульсией, предварительно полученной путем смешения жидких компонентов и дополнительного диспергирования с использованием ультразвукового воздействия, и с углеводородным горючим. Для изготовления поризующей эмульсии использовали эмульгатор-катализатор на основе третичных аминов в количестве 2,5-5%. Содержание воды составляло от 35% до 50%. Остальное углеводородное горючее с катализаторами, сенсибилизаторами и энергетическими добавками. Применяемые составы эмульсии обеспечивали получение высокодисперсных устойчивых во времени смесей и повышение кислородного баланса взрывчатого вещества, возможность применения эмульсии при отрицательных температурах окружающей среды. При массовых взрывах в процессе применения в производственных условиях полностью отсутствовало выделение продуктов детонации желтого цвета, содержащих значительное количество вредных газов.The manufacturing technology of the explosive composition involved the mixing of ammonium nitrate with a direct water-hydrocarbon stripping emulsion, previously obtained by mixing liquid components and additional dispersion using ultrasonic treatment, and with hydrocarbon fuel. An emulsifier-catalyst based on tertiary amines in an amount of 2.5-5% was used for the manufacture of a pore emulsion. The water content was from 35% to 50%. The rest is hydrocarbon fuel with catalysts, sensitizers and energy additives. The emulsion compositions used provided highly dispersed, time-stable mixtures and an increase in the oxygen balance of the explosive, and the possibility of using the emulsion at negative ambient temperatures. During mass explosions during application under industrial conditions, there was completely no emission of yellow detonation products containing a significant amount of harmful gases.
При этом изготавливали взрывчатые составы, содержащие как пористую гранулированную аммиачную селитру или гладкую более дешевую аммиачную селитру, так и их смесь, а также составы, в которых в качестве углеводородного горючего содержалась смесь дизельного топлива и вязких нефтепродуктов в соотношении от 1/5 до 5/1. В качестве нефтепродуктов использовали индустриальное отработанное сланцевое масло, печное топливо. Для повышения энергетической насыщенности взрывчатых смесей, их фугасного и дробящего действия, параметров зоны контролируемого дробления в эмульсию дополнительно вводили горючие порошкообразные энергетические добавки, например алюминиевую пудру в количестве 0,4-1,0%, угольный порошок в количестве 0,5-3,4% или технический углерод, торф, порошок кремния или ферросилиция или их смесь.At the same time, explosive compositions were prepared containing both porous granular ammonium nitrate or smooth cheaper ammonium nitrate, and a mixture thereof, as well as compositions in which a mixture of diesel fuel and viscous petroleum products was contained in a ratio of 1/5 to 5 / one. As petroleum products used industrial waste shale oil, heating oil. To increase the energy saturation of explosive mixtures, their high-explosive and crushing action, and parameters of the controlled crushing zone, combustible powdery energy additives were added to the emulsion, for example, aluminum powder in an amount of 0.4-1.0%, coal powder in an amount of 0.5-3, 4% or carbon black, peat, silicon powder or ferrosilicon, or a mixture thereof.
Для повышения кислородного баланса, скорости и полноты детонации в эмульсию дополнительно вводили хлорсодержащий органический сенсибилизатор, например дихлорэтилен, трихлорэтилен, хлорбензол с растворителем, таким как спирт, кетоны с короткими алкильными группами. Для увеличения работоспособности взрывчатой смеси также применяли эмульсию, дополнительно содержащую диэтиламин и/или нитроалканы в количестве от 0,1 до 0,3 мас.%, имеющие формулу R-NO2, где R есть низшая алкильная группа: метил, изопропил.To increase oxygen balance, speed and completeness of detonation, a chlorine-containing organic sensitizer, for example dichloroethylene, trichlorethylene, chlorobenzene with a solvent such as alcohol, ketones with short alkyl groups, was additionally introduced into the emulsion. To increase the efficiency of the explosive mixture, an emulsion was also used, additionally containing diethylamine and / or nitroalkanes in an amount of from 0.1 to 0.3 wt.%, Having the formula R-NO 2 , where R is a lower alkyl group: methyl, isopropyl.
В процессе экспериментальных работ с целью изучения возможностей оперативного управления взрывчатыми и реологическими свойствами средств взрывного разрушения горных пород были применены различные способы формирования взрывчатых смесей на основе предварительно изготовленной поризующей водно-углеводородной эмульсии на основе третичных аминов, отличающиеся:In the process of experimental work with the aim of exploring the possibilities of operational control of explosive and rheological properties of explosive destruction of rocks, various methods of forming explosive mixtures based on a pre-made porous water-hydrocarbon emulsion based on tertiary amines were used, differing in:
- использованием только гранулированной гладкой или пористой аммиачной селитры или их смеси;- using only granular smooth or porous ammonium nitrate or a mixture thereof;
- применением углеводородного горючего, содержащего в соотношении от 1/5 до 5/1 смесь дизельного топлива и вязких нефтепродуктов, индустриального отработанного сланцевого масла, печного топлива;- the use of hydrocarbon fuel containing in a ratio of 1/5 to 5/1 a mixture of diesel fuel and viscous petroleum products, industrial waste shale oil, heating oil;
- применением суспензии на основе поризующей эмульсии, дополнительно содержащей горючие порошкообразные энергетические добавки, например алюминиевую пудру в количестве 0,4-1,0%, угольный порошок в количестве 0,5-3,4% или технический углерод, торф, порошок кремния или ферросилиция или их смесь;- the use of a suspension based on a pore emulsion, additionally containing combustible powdery energy additives, for example aluminum powder in an amount of 0.4-1.0%, coal powder in an amount of 0.5-3.4% or carbon black, peat, silicon powder or ferrosilicon or a mixture thereof;
- использованием эмульсии, в состав которой дополнительно включен хлорсодержащий органический сенсибилизатор, например дихлорэтилен, трихлорэтилен, хлорбензол с растворителем, таким как спирт, кетоны с короткими алкильными группами;- the use of an emulsion, which additionally includes a chlorine-containing organic sensitizer, for example dichlorethylene, trichlorethylene, chlorobenzene with a solvent such as alcohol, ketones with short alkyl groups;
- применением эмульсии, дополнительно содержащей диэтиламин и/или нитроалканы в количестве от 0,1 до 0,3 мас.%, имеющие формулу R-NO2, где R есть низшая алкильная группа: метил, изопропил.- the use of an emulsion additionally containing diethylamine and / or nitroalkanes in an amount of from 0.1 to 0.3 wt.%, having the formula R-NO 2 , where R is a lower alkyl group: methyl, isopropyl.
В процессе проведения полигонных и промышленных испытаний новых составов взрывчатого вещества аммиачную селитру, пропитанную прямой водно-углеводородной эмульсией, сушили при температуре от 10 до 35°С для получения на ее поверхности трещин, а затем поризованную таким способом аммиачную селитру смешивали с суспензией углеводородного горючего с порошкообразными энергетическими невзрывчатыми или взрывчатыми добавками, их смесью, которые проникали по вновь образованным каналам и трещинам внутрь гранул аммиачной селитры.In the process of conducting polygon and industrial tests of new explosive compositions, ammonium nitrate, impregnated with direct water-hydrocarbon emulsion, was dried at a temperature of 10 to 35 ° C to obtain cracks on its surface, and then ammonium nitrate porous in this way was mixed with a suspension of hydrocarbon fuel with powdered energy non-explosive or explosive additives, their mixture, which penetrated the newly formed channels and cracks into the granules of ammonium nitrate.
Результаты полигонных и промышленных испытаний предлагаемых взрывчатых смесей и способов их получения с целью оценки возможностей регулирования взрывчатыми характеристиками позволяют сделать следующие выводы. Изменение соотношения плотной и пористой аммиачной селитры и содержания во взрывчатой смеси эмульсии, изменение соотношения в ней дизельного топлива и вязких нефтепродуктов от 1/5 до 5/1 и водной фазы позволяют управлять плотностью взрывчатой смеси, вязкостью эмульсии, кусковатостью взорванной горной массы, в том числе снизить выход негабаритных и мелких фракций. Применение суспензии на основе поризующей эмульсии, дополнительно содержащей горючие порошкообразные энергетические добавки, например алюминиевую пудру в количестве 0,4-1,0%, угольный порошок в количестве 0,5-3,4% или технический углерод, торф, порошок кремния или ферросилиция или их смесь, позволили увеличить фугасное и дробящее действия взрыва, работоспособность взрывчатых смесей по воронке выброса не менее чем на 60%.The results of proving and industrial testing of the proposed explosive mixtures and methods for their preparation in order to assess the possibilities of controlling explosive characteristics allow the following conclusions. A change in the ratio of dense and porous ammonium nitrate and the content of the emulsion in the explosive mixture, a change in the ratio of diesel fuel and viscous oil products in it from 1/5 to 5/1 and the aqueous phase, make it possible to control the density of the explosive mixture, the viscosity of the emulsion, and the lumpiness of the blasted rock mass, including including reducing the output of oversized and small fractions. The use of a suspension based on a pore emulsion additionally containing combustible powdery energy additives, for example, aluminum powder in an amount of 0.4-1.0%, coal powder in an amount of 0.5-3.4% or carbon black, peat, silicon powder or ferrosilicon or their mixture, allowed to increase the explosive and crushing effects of the explosion, the efficiency of explosive mixtures in the discharge funnel by at least 60%.
Применение эмульсии, в состав которой дополнительно включен хлорсодержащий органический сенсибилизатор в количестве 2%, например дихлорэтилен, трихлорэтилен, хлорбензол с растворителем, таким как спирт, кетоны с короткими алкильными группами, и/или эмульсии, дополнительно содержащей диэтиламин и/или нитроалканы в количестве от 0,1 до 0,3 мас.%, имеющие формулу R-NO2, где R есть низшая алкильная группа: метил, изопропил, позволило увеличить скорость детонации в скважинных зарядах диаметром 105 мм в зоне нестабильной детонации вблизи боевика до 5-5,5 км/сек. Наибольшая работоспособность по воронке выброса получена при применении в составе поризующей эмульсии нитрометана в количестве 0,3%-3%. По сравнению с показателями применения Гранулита РП (смеси АС/ДТ-6 на пористой гранулированной селитре и дизельном топливе) воронка выброса гранулита на основе поризующей эмульсии, содержащей нитрометан, возросла на 150%, радиус эффективного дробления зарядов 105 и 115 мм увеличился с 2,5 м до 5,2 м. При этом был полностью исключен выход негабарита.The use of an emulsion, which additionally includes a chlorine-containing organic sensitizer in an amount of 2%, for example dichlorethylene, trichlorethylene, chlorobenzene with a solvent such as alcohol, ketones with short alkyl groups, and / or an emulsion additionally containing diethylamine and / or nitroalkanes in an amount of 0.1 to 0.3 wt.%, Having the formula R-NO 2 , where R is the lower alkyl group: methyl, isopropyl, allowed to increase the detonation speed in borehole charges with a diameter of 105 mm in the zone of unstable detonation near the gunman to 5-5 5 km / s The greatest efficiency in the discharge funnel was obtained when using nitromethane in the amount of 0.3% -3% in the composition of the emitting emulsion. Compared to the performance indicators of Granulite RP (АС / ДТ-6 mixture on porous granular nitrate and diesel fuel), the granule of the granule discharge based on the porous emulsion containing nitromethane increased by 150%, the radius of effective crushing of charges 105 and 115 mm increased from 2, 5 m to 5.2 m. In this case, the oversized output was completely excluded.
Применение разработанного состава, включающего 3,5% углеводородного горючего и 3,0% поризующей эмульсии, представляющей собой смесь дизельного топлива (30%) и отработанного масла (70%), а остальное смесь пористой селитры (30%) и плотной селитры (70%), позволяет увеличить радиус зоны контролируемого эффективного дробления скважинных зарядов диаметром 105 мм по сравнению с зарядами АС/ДТ-6 на пористой селитре с 2,5 до 4,3 м. Воронка выброса возрастает не менее чем на 100%. Средний размер куска снизился на 50-60% с 14,6-20,3 см до 9-10,5 см. Индекс дробимости пород прочностью 400-800 кг/см2, расчитываемый как отношение среднего куска в массиве до взрыва к среднему куску взорванной горной массы, увеличился с 5-6,8 до 10-14. Анализ результатов промышленных испытаний зарядов с переменной объемной концентрацией энергии показал возможность снизить выход мелких и негабаритных фракций до 1-2%. Применение разработанных взрывчатых составов позволяет снизить объем выброса пыли и вредных газов в атмосферу, размер ареола распространения пылегазового облака до 150-300 м., полностью исключить выброс газов желтого цвета, содержащих ядовитые вещества в продуктах неполного химического превращения при детонации. При использовании предлагаемых в изобретении составов взрывчатых смесей и способов их изготовления с ростом фактической работоспособности и интенсивности дробления горных пород энергией взрыва, сейсмическое действие взрыва и показатели ударной воздушной волны не увеличиваются. Промышленные испытания также показали, что увеличение содержания воды в эмульсии позволяет изготавливать взрывчатые вещества для щадящего взрывания (увеличить при необходимости средний кусок взорванной горной массы до 25-40 см), уменьшить выход мелких фракций до 1,5%., снизить высоту и радиус разлета фрагментов взорванной горной массы до 3-4 м и производить рыхление массива горных пород без нарушения его структуры.The use of the developed composition, including 3.5% hydrocarbon fuel and 3.0% porous emulsion, which is a mixture of diesel fuel (30%) and waste oil (70%), and the rest is a mixture of porous nitrate (30%) and dense nitrate (70 %), allows to increase the radius of the zone of controlled effective crushing of borehole charges with a diameter of 105 mm compared with charges of AC / DT-6 on porous nitrate from 2.5 to 4.3 m.The discharge funnel increases by at least 100%. The average piece size decreased by 50-60% from 14.6-20.3 cm to 9-10.5 cm. The crushing index of rocks with a strength of 400-800 kg / cm 2 , calculated as the ratio of the average piece in the mass before the explosion to the average piece blasted rock mass increased from 5-6.8 to 10-14. An analysis of the results of industrial tests of charges with a variable volumetric energy concentration showed the possibility of reducing the yield of small and oversized fractions to 1-2%. The use of developed explosive compositions can reduce the amount of dust and harmful gases released into the atmosphere, the size of the dust and gas cloud distribution areola to 150-300 m, completely eliminate the emission of yellow gases containing toxic substances in products of incomplete chemical conversion during detonation. When using the compositions of explosive mixtures proposed in the invention and methods for their manufacture with an increase in the actual working capacity and intensity of crushing rocks by the energy of the explosion, the seismic effect of the explosion and the parameters of the shock air wave do not increase. Industrial tests have also shown that increasing the water content in the emulsion allows the production of explosives for gentle blasting (increase the average piece of blasted rock mass to 25-40 cm if necessary), reduce the yield of fine fractions to 1.5%, reduce the height and radius of expansion fragments of blasted rock mass up to 3-4 m and loosening the rock mass without disturbing its structure.
Применение в составе взрывчатого вещества углеводородного горючего, содержащего смесь дизельного топлива и вязких нефтепродуктов в соотношении от 1/5 до 5/1, позволяет понизить вязкость нефтепродуктов с 150 mPa·s до 60-30 mPa·s и при необходимости до 6 mPa·s, применять смесительно-зарядные машины с шнековым способом смешения без существенного изменения конструкции узлов. Разработанная взрывчатая смесь обладает повышенной текучестью даже при отрицательной температуре окружающей среды и длительном хранении на складе. Поэтому для заряжания скважин в сильно трещиноватых и частично обводненных массивах эффективно использовали полиэтиленовые рукава.The use of hydrocarbon fuel in an explosive composition containing a mixture of diesel fuel and viscous oil products in a ratio of 1/5 to 5/1 allows to lower the viscosity of oil products from 150 mPa · s to 60-30 mPa · s and, if necessary, to 6 mPa · s , use mixing and charging machines with a screw method of mixing without a significant change in the design of the nodes. The developed explosive mixture has increased fluidity even at low ambient temperatures and long-term storage in the warehouse. Therefore, for loading wells in highly fractured and partially flooded massifs, polyethylene sleeves were effectively used.
Для взрывания обводненных массивов водоустойчивый взрывчатый состав получали путем смешения аммиачной селитры и углеводородного горючего, при этом в отличие от известных способов аммиачную селитру смешивали с прямой водно-углеводородной поризующей эмульсией, предварительно полученной путем смешения жидких компонентов и дополнительного диспергирования с использованием ультразвукового воздействия прямой поризующей водно-углеводородной эмульсией, а затем поризованную аммиачную селитру смешивали с углеводородным горючим, после чего вводили обратную эмульсию на основе нитрата аммония.To explode flooded arrays, a waterproof explosive composition was obtained by mixing ammonium nitrate and hydrocarbon fuel, while in contrast to the known methods, ammonium nitrate was mixed with a direct water-hydrocarbon pore emulsion, previously obtained by mixing liquid components and additional dispersion using ultrasonic direct pore water hydrocarbon emulsion, and then porous ammonium nitrate was mixed with hydrocarbon fuel, after four of inverse emulsion was injected on the basis of ammonium nitrate.
В процессе экспериментальных работ с целью изучения возможностей оперативного управления взрывчатыми характеристиками средств разрушения горных пород энергией взрыва, были применены различные способы формирования взрывчатых смесей на основе предварительно произведенной поризующей водно-углеводородной эмульсии, изготовленной с применением третичных аминов. Способы отличались:In the process of experimental work with the aim of exploring the possibilities of operational control of the explosive characteristics of rock destruction means by the energy of the explosion, various methods of forming explosive mixtures based on the pre-made porous water-hydrocarbon emulsion made using tertiary amines were applied. The methods were different:
- использованием только пористой или только плотной аммиачной селитры или их смесью;- the use of only porous or only dense ammonium nitrate or a mixture thereof;
- использованием углеводородного горючего, содержащего в соотношении от 1/5 до 5/1 смесь дизельного топлива и вязких нефтепродуктов, индустриального, отработанного, сланцевого масло, печное топливо;- the use of hydrocarbon fuel containing in a ratio of 1/5 to 5/1 a mixture of diesel fuel and viscous petroleum products, industrial, waste, shale oil, heating oil;
- применением суспензии на основе поризующей эмульсии содержащей эмульгатор на основе третичных аминов, дополнительно содержащей горючие порошкообразные энергетические добавки, например алюминиевую пудру в количестве 0,4-1,0%, угольный порошок в количестве 0,5-3,4% или технический углерод, торф, порошок кремния или ферросилиция или их смесь;- the use of a suspension based on a porous emulsion containing an emulsifier based on tertiary amines, additionally containing combustible powdery energy additives, for example, aluminum powder in an amount of 0.4-1.0%, coal powder in an amount of 0.5-3.4% or carbon black peat, silicon powder or ferrosilicon or a mixture thereof;
- использованием эмульсии, в состав которой дополнительно включен хлорсодержащий органический сенсибилизатор, например дихлорэтилен, трихлорэтилен, хлорбензол с растворителем, таким как спирт, кетоны с короткими алкильными группами;- the use of an emulsion, which additionally includes a chlorine-containing organic sensitizer, for example dichlorethylene, trichlorethylene, chlorobenzene with a solvent such as alcohol, ketones with short alkyl groups;
- применением эмульсии дополнительно содержащей диэтиламин и/или нитроалканы в количестве от 0,1 до 0,3 мас.%, имеющие формулу R-NO2, где R есть низшая алкильная группа: метил, изопропил.- the use of an emulsion additionally containing diethylamine and / or nitroalkanes in an amount of from 0.1 to 0.3 wt.%, having the formula R-NO 2 , where R is a lower alkyl group: methyl, isopropyl.
Для повышения энергетической насыщенности и дробящей способности зарядов гранулированных ВВ поризованную аммиачную селитру, смешивали с суспензией углеводородного горючего с порошкообразными взрывчатыми добавками утилизируемого тратила, баллиститного пороха фракции 0-5 мм. Скорость детонации зарядов, изготовленных таким способом взрывчатых смесей замерялась с применением оптико-волоконного метода в стальных трубах диаметром 50 мм. и составила 3,8 км/с. В качестве невзрывчатых порошкообразных добавок в суспензию использовали порошкообразный уголь, алюминиевую пудру и торф. При этом скорость детонации не возрастала, однако воронка выброса и дробящая способность существенно увеличивались по сравнению с показателями смесей АС/ДТ-6 на пористой селитре.To increase the energy saturation and crushing ability of the charges of granular explosives, porous ammonium nitrate was mixed with a suspension of hydrocarbon fuel with powdered explosive additives of utilized trawl, ballistic gunpowder fraction 0-5 mm. The detonation rate of charges made in this way by explosive mixtures was measured using the fiber-optic method in steel pipes with a diameter of 50 mm. and amounted to 3.8 km / s. As non-explosive powdery additives to the suspension, powdered coal, aluminum powder and peat were used. At the same time, the detonation velocity did not increase, however, the ejection funnel and crushing ability significantly increased in comparison with the performance of AC / DT-6 mixtures in porous nitrate.
Аммиачную селитру, пропитанную прямой водно-углеводородной эмульсией, сушили при температуре от 10 до 35°С для получения на ее поверхности трещин, а затем поризованную таким способом аммиачную селитру смешивали с суспензией углеводородного горючего с порошкообразными энергетическими невзрывчатыми или взрывчатыми добавками, и для обеспечения водоустойчивости вводили обратную эмульсию на основе нитрата аммония.Ammonium nitrate, impregnated with a direct water-hydrocarbon emulsion, was dried at a temperature of 10 to 35 ° C to obtain cracks on its surface, and then ammonium nitrate porous in this way was mixed with a suspension of hydrocarbon fuel with powdery non-explosive or explosive additives, and to ensure water resistance ammonium nitrate inverse emulsion was introduced.
Для повышения энергетической насыщенности водоустойчивых смесей поризованную аммиачную селитру смешивали с суспензией, содержащей алюминиевую пудру в количестве 2%, а также формировали смеси с суспензией содержащей измельченный баллиститный порох фракции 0-2 мм в количестве 5%, смесь алюминиевого порошка и баллиститного пороха в количестве соответственно 2% и 5% соответственно. В полученные смеси вводили обратную эмульсию. Увеличение энергетической насыщенности привело к росту работоспособности зарядов по воронке выброса на 35% при применении энергетических добавок из алюминиевой пудры и на 55%-65% при применении баллиститного пороха их смеси. Для получения водоустойчивых смесей без применения взрывчатых компонентов поризованную аммиачную селитру смешивали с суспензией с невзрывчатыми порошкообразными добавками алюминия и ферросилиция. Применение этого способа получения взрывчатых смесей позволяет увеличить работоспособность ВВ интенсивность дробления на 35-55%.To increase the energy saturation of water-resistant mixtures, porous ammonium nitrate was mixed with a suspension containing aluminum powder in an amount of 2%, and mixtures were also formed with a suspension containing crushed ballistic powder of a fraction of 0-2 mm in an amount of 5%, a mixture of aluminum powder and ballistic powder in an amount, respectively 2% and 5%, respectively. Inverse mixtures were introduced into the resulting mixtures. An increase in energy saturation led to an increase in the efficiency of charges on the discharge funnel by 35% when using energy additives from aluminum powder and by 55% -65% when using ballistic powder of their mixture. To obtain waterproof mixtures without the use of explosive components, porous ammonium nitrate was mixed with a suspension with non-explosive powder additives of aluminum and ferrosilicon. The use of this method of producing explosive mixtures allows to increase the efficiency of explosives, the crushing intensity by 35-55%.
Результаты испытаний приведены в таблице 1. Анализ результатов испытаний полученных смесей и технологий производства водоустойчивых составов промышленных взрывчатых веществ позволили сделать следующие основные выводы.The test results are shown in table 1. Analysis of the test results of the obtained mixtures and production technologies of waterproof compositions of industrial explosives allowed us to draw the following main conclusions.
Регулирование соотношения гладкой и пористой аммиачной селитры, содержания в взрывчатой смеси эмульсии, изменение компонентного состава эмульсии позволяет управлять плотностью взрывчатой смеси, вязкостью эмульсии, гранулометрическим составом взорванной горной массы. Применение суспензии на основе поризующей эмульсии, дополнительно содержащей горючие порошкообразные энергетические добавки, например алюминиевую пудру в количестве 0,4-1,0%, угольный порошок в количестве 0,5-3,4% или технический углерод, торф, порошок кремния или ферросилиция или их смесь, позволили увеличить фугасное и дробящее действия взрыва, работоспособность взрывчатых смесей по воронке выброса возросла на 35-40%. Применение эмульсии, в состав которой дополнительно включен хлорсодержащий органический сенсибилизатор в количестве 1,5-2%, например дихлорэтилен, трихлорэтилен, хлорбензол с растворителем, таким как спирт, кетоны с короткими алкильными группами, и/или эмульсии, дополнительно содержащей диэтиламин и/или нитроалканы в количестве от 0,1 до 0,3 мас.%, имеющие формулу R-NO2, где R есть низшая алкильная группа, позволило повысить стабильность процесса детонации в зарядах малого и среднего диаметра, увеличить скорость детонации в скважинных зарядах диаметром 115 и 105 мм в зоне нестабильной детонации вблизи боевика до 5,6 км/с. Работоспособность водоустойчивого взрывчатого вещества по воронке выброса возросла на 45-55%.Regulation of the ratio of smooth and porous ammonium nitrate, the content of the emulsion in the explosive mixture, change in the composition of the emulsion allows you to control the density of the explosive mixture, the viscosity of the emulsion, the particle size distribution of the blasted rock mass. The use of a suspension based on a pore emulsion additionally containing combustible powdery energy additives, for example, aluminum powder in an amount of 0.4-1.0%, coal powder in an amount of 0.5-3.4% or carbon black, peat, silicon powder or ferrosilicon or their mixture, allowed to increase the explosive and crushing effects of the explosion, the efficiency of explosive mixtures in the discharge funnel increased by 35-40%. The use of an emulsion, which additionally includes a chlorine-containing organic sensitizer in an amount of 1.5-2%, for example dichloroethylene, trichlorethylene, chlorobenzene with a solvent such as alcohol, ketones with short alkyl groups, and / or an emulsion additionally containing diethylamine and / or nitroalkanes in an amount of from 0.1 to 0.3 wt.%, having the formula R-NO 2 wherein R is a lower alkyl group, has allowed to improve the stability of the process of detonation charges in small and medium diameters, to increase the velocity of detonation charges into the borehole Diameter 115 and 105 mm in the region near the unstable detonation action movie to 5.6 km / s. The operability of a waterproof explosive in the discharge funnel increased by 45-55%.
Технический эффект достигается за счет формирования с применением разработанной поризующей эмульсии дополнительных пор, каналов и трещин в гранулах аммиачной селитры, которые приводят к многократному повышению площади контакта топлива и окислителя и энергетических добавок и увеличению полноты и скорости первичных и вторичных химических реакций при детонации за счет увеличения равномерности смешения компонентов и роста площади соприкосновения сенсибилизирующих и энергетических добавок с окислителем, многократного увеличения плотности и равномерности распределения «горячих точек» детонации и за счет этого повысить скорость и полноту выделения взрывчатым веществом энергии и увеличить таким образом его дробящую способность.The technical effect is achieved due to the formation of additional pores, channels and cracks in the granules of ammonium nitrate using the developed porous emulsion, which lead to a multiple increase in the contact area of fuel and oxidizer and energy additives and increase the completeness and speed of primary and secondary chemical reactions during detonation by increasing uniform mixing of components and increase in the area of contact of sensitizing and energy additives with an oxidizing agent, a multiple increase in the density of the uniformity and distribution of detonation “hot spots” and, as a result, increase the speed and completeness of explosive energy release and thus increase its crushing ability.
Дисперсность и устойчивость во времени составов водно-углеводородной эмульсии, используемых для производства новых взрывчатых составов, изучалась с применением электроакустического спектрометра D-1200 и методом оптической микроскопии. Результаты исследования структуры прямой водно-углеводородной эмульсии с использованием электроакустического спектрометра представлены на Фиг. 1. Как видно из анализа изображения на Фиг. 1, наиболее вероятный размер глобул эмульсии составляет 450 нанометров и 2,5 микрона. Изображение эмульсии, полученное методом оптической микроскопии, представлено на Фиг. 2. Изображения образцов эмульсии для производства Гранулита «ЕФ-П» также исследовались методом оптической микроскопии на микроскопе JENAVAL. Дисперсный состав глобул эмульсии установлен методом анализа видеоизображений. Математическая обработка полученных изображений проводилась с помощью пакета программного обеспечения Gallery-4 и анализа видеоизображений и статистической обработки полученных результатов.The dispersion and time stability of the water-hydrocarbon emulsion compositions used for the production of new explosive compositions was studied using a D-1200 electro-acoustic spectrometer and optical microscopy. The results of a study of the structure of a direct water-hydrocarbon emulsion using an electro-acoustic spectrometer are presented in FIG. 1. As can be seen from the image analysis in FIG. 1, the most probable size of the emulsion globules is 450 nanometers and 2.5 microns. The image of the emulsion obtained by optical microscopy is shown in FIG. 2. Images of emulsion samples for the production of Granulite "EF-P" were also investigated by optical microscopy using a JENAVAL microscope. The dispersed composition of the globules of the emulsion is established by the method of analysis of video images. Mathematical processing of the obtained images was carried out using the Gallery-4 software package and analysis of video images and statistical processing of the obtained results.
Исследования по определению реологических характеристик эмульсии были выполнены на вискозиметре модели MCR-102 производства фирмы «AntonPaar». Использовалась измерительная система «плоскость - плоскость» с регулируемым зазором. Режим работы - CR (controlled strain).Studies to determine the rheological characteristics of the emulsion were performed on a viscometer model MCR-102 manufactured by AntonPaar. The measuring system "plane - plane" with an adjustable gap was used. Operating mode - CR (controlled strain).
Изучение результатов проведенных исследований показало, что исследуемый образец представляет собой прямую эмульсию (смесь углеводородов в водной фазе) полидисперсного состава. Капли углеводородной фазы размером более 2,5 мкм имеют максимальный размер глобул - 49 мкм, минимальный размер глобул - 3,54 мкм и средний размер глобул - 11,7 мкм.A study of the results of the studies showed that the test sample is a direct emulsion (a mixture of hydrocarbons in the aqueous phase) of a polydisperse composition. Drops of the hydrocarbon phase larger than 2.5 microns have a maximum globule size of 49 microns, a minimum size of globules of 3.54 microns and an average size of globules of 11.7 microns.
Вязкость насыщенной эмульсии при температуре 20°С составила 20 mPa·s. Допустимая вязкость составляет 35-50 mPa·s. Вязкость отработанного масла, с применением которого изготовлена эмульсия, составила 150 mPa·s. Минимальная вязкость эмульсии составила 4-6 mPa·s.The viscosity of a saturated emulsion at a temperature of 20 ° C was 20 mPa · s. Permissible viscosity is 35-50 mPa · s. The viscosity of the used oil with which the emulsion was made was 150 mPa · s. The minimum viscosity of the emulsion was 4-6 mPa · s.
Анализ изображения позволяет сделать вывод о том, что полученная эмульсия является полидисперсной. Глобулы большего размера содержат глобулы меньшего размера. Поверхность глобул большего размера покрыта глобулами меньшего размера. Такое строение эмульсии предопределяет ее принципиальные преимущества: повышенную стабильность, возможность применения при отрицательных температурах, способность формирования пор и каналов в гранулах и частицах неорганического окислителя.Image analysis allows us to conclude that the resulting emulsion is polydisperse. Larger globules contain smaller globules. The surface of larger globules is covered with smaller globules. This structure of the emulsion determines its fundamental advantages: increased stability, the possibility of use at low temperatures, the ability to form pores and channels in granules and particles of an inorganic oxidizing agent.
Промышленные испытания гранулита на основе разработанной множественной прямой эмульсии показали ее стабильность в период не менее 6 месяцев при хранении, как в летних, так и зимних условиях и возможность изготовления взрывчатых составов при отрицательных температурах до -30°С.Industrial tests of granulite based on the developed multiple direct emulsion showed its stability for at least 6 months during storage, both in summer and winter conditions and the possibility of manufacturing explosive compositions at low temperatures up to -30 ° C.
При попадании разработанной поризующей эмульсии на поверхность аммиачной селитры происходит образование каналов в результате реализации эффекта Ребиндера. После высыхания на поверхности гранул образуются трещины, обеспечивающие проникновение горючих жидких и твердых компонентов внутрь гранулы селитры и существенное увеличение площади их соприкосновения с поверхностью окислителя. Изображение структуры поверхности гладкой аммиачной селитры марки А по ГОСТ 2-85, полученная с использованием микроскопа HITACHITM-1000 представлено на Фиг. 3.When the developed porous emulsion enters the surface of ammonium nitrate, channels are formed as a result of the implementation of the Rebinder effect. After drying, cracks are formed on the surface of the granules, ensuring the penetration of combustible liquid and solid components into the nitrate granule and a significant increase in the area of their contact with the surface of the oxidizing agent. The image of the surface structure of smooth ammonium nitrate grade A according to GOST 2-85, obtained using a HITACHITM-1000 microscope, is shown in FIG. 3.
Фотография поверхности гладкой аммиачной селитры после попадания на ее поверхность поризующей водно-углеводородной эмульсии представлена на Фиг. 4. После ее сушки при температуре окружающей среды от 10 до 35°С в результате реализации эффекта Ребиндера образуется система трещин (см. Фиг. 5). Размер вновь образовавшихся под воздействием эмульсии каналов составляет от 2 микрон до 100 микрон. Удерживающая способность гладкой аммиачной селитры углеводородного топлива увеличивается с 3% до 12-20%. Суспензия на основе поризующей эмульсии, насыщенная в необходимом количестве топливом и сенсибилизирующими энергетическими жидкими и порошкообразными добавками, находящимися в эмульсии во взвешенном состоянии, легко проникает внутрь гранул по вновь образованным каналам и трещинам в аммиачной селитре и создает равномерно перемешанную систему «топливо - окислитель - энергетическая добавка - катализатор». При этом многократно возрастает площадь контакта обычных нефтепродуктов и гладкой или пористой аммиачной селитры отечественного производства. На контакте жидкой фазы и твердых энергетических добавок образуется дополнительная система активных центров детонации.A photograph of the surface of smooth ammonium nitrate after hit by a penetrating water-hydrocarbon emulsion on its surface is shown in FIG. 4. After it is dried at an ambient temperature of 10 to 35 ° C, a system of cracks forms as a result of the Rebinder effect (see Fig. 5). The size of the newly formed channels under the influence of the emulsion ranges from 2 microns to 100 microns. The holding capacity of smooth ammonium nitrate of hydrocarbon fuel increases from 3% to 12-20%. A suspension based on a pore emulsion, saturated in the required amount with fuel and sensitizing energy liquid and powder additives in suspension in the emulsion, easily penetrates into the granules through newly formed channels and cracks in ammonium nitrate and creates a uniformly mixed fuel-oxidizer-energy system additive is a catalyst. " At the same time, the contact area of ordinary petroleum products and smooth or porous ammonium nitrate of domestic production increases significantly. An additional system of active detonation centers is formed at the contact of the liquid phase and solid energy additives.
Пористая аммиачная селитра (производства ОАО «Акрон» по ТУ-2143-036-002037889-2003) имеет стекловидную поверхность и компенсационную полость, которые не имеют каналов соединяющих их с порами внутри гранулы (см. Фиг. 6). А после обработки эмульсией на поверхности пористой аммиачной селитры по ТУ-2143-036-002037889-2003 формируется система каналов, соединяющих поверхность гранул с внутренними порами (см. Фиг 7). По вновь образованной системе каналов в пористой селитре эмульсия и порошкообразные и жидкие энергетические добавки и катализаторы проникают внутрь гранул.Porous ammonium nitrate (manufactured by Acron according to TU-2143-036-002037889-2003) has a glassy surface and a compensation cavity, which do not have channels connecting them with pores inside the granule (see Fig. 6). And after processing with emulsion on the surface of porous ammonium nitrate according to TU-2143-036-002037889-2003, a system of channels connecting the surface of the granules with the internal pores is formed (see Fig. 7). According to the newly formed system of channels in porous nitrate, the emulsion and powdered and liquid energy additives and catalysts penetrate into the granules.
В качестве окислителя во взрывчатых смесях на основе прямой эмульсии могут быть использованы любые вещества, легко выделяющие кислород: нитрат аммония, нитрат кальция, сульфат кальция, сульфат магния, их смеси. По экономическим соображениям предпочтение отдается нитрату аммония, который может находиться в форме гранул, кристаллов, мелких частиц. По технологическим причинам предпочтение отдается гранулам или их смеси с порошкообразными частицами, смеси гранул с разной плотностью и удерживающей способностью, изменение содержания которых во взрывчатой смеси позволяет оперативно управлять плотностью и энергетической насыщенностью взрывчатых смесей в зарядной полости. Изменение соотношения аммиачной селитры находящейся в различных формах позволяет формировать заряды с различной скоростью детонации, критическим диаметром детонации и чувствительностью к штатным средствам инициирования, плотностью и соответствующей удельной концентрацией энергии.As an oxidizing agent in explosive mixtures based on direct emulsion, any substance that can easily release oxygen can be used: ammonium nitrate, calcium nitrate, calcium sulfate, magnesium sulfate, and mixtures thereof. For economic reasons, preference is given to ammonium nitrate, which can be in the form of granules, crystals, small particles. For technological reasons, preference is given to granules or mixtures thereof with powder particles, mixtures of granules with different densities and retention properties, changing the content of which in the explosive mixture allows you to quickly control the density and energy saturation of explosive mixtures in the charging cavity. Changing the ratio of ammonium nitrate in various forms allows the formation of charges with different detonation speeds, critical detonation diameters and sensitivity to standard means of initiation, density and the corresponding specific energy concentration.
Принципиальное отличие рассмотренных в заявке на изобретение технических решений изготовления взрывчатых смесей заключается в том, что разработанные составы позволяют совмещать операции смешения, хранения и заряжания скважин с процессом поризации аммиачной селитры, обеспечивая возможность снижения себестоимости и капиталоемкости производства более дешевых, стабильных и высокоэффективных взрывчатых веществ. Преимуществом предлагаемой технологии производства разработанных взрывчатых смесей является возможность оперативного управления плотностью ВВ и объемной концентрацией энергии. Замена смеси АС/ДТ-6 в эмульсионных водоустойчивых составах на предлагаемые взрывчатые составы гранулитов позволяет получить эмульсионные промышленные взрывчатые вещества с повышенной энергетической насыщенностью. При этом предложенные в изобретении технические решения позволяют повысить фактическую работоспособность взрывчатых смесей без существенного снижения показателей безопасности их применения и экологических последствий взрывных работ.The principal difference of the technical solutions for the manufacture of explosive mixtures considered in the application for invention is that the developed compositions allow combining the operations of mixing, storage and loading of wells with the process of porous ammonium nitrate, providing the opportunity to reduce the cost and capital intensity of the production of cheaper, stable and highly effective explosives. The advantage of the proposed production technology of the developed explosive mixtures is the possibility of operational control of the explosive density and volumetric energy concentration. Replacing the AS / DT-6 mixture in emulsion waterproof compositions with the proposed granulite explosive compositions makes it possible to obtain emulsion industrial explosives with increased energy saturation. Moreover, the technical solutions proposed in the invention can increase the actual performance of explosive mixtures without significantly reducing the safety performance of their use and the environmental consequences of blasting.
Взрывчатые смеси и сформированные детонационные системы на их основе были апробированы и всесторонне изучены в процессе проведения лабораторных, полигонных и промышленных испытаний. Чувствительность к удару, минимальная энергия удара, чувствительность к трению, температура начала интенсивного разложения и температура вспышки определены в Федеральном государственном унитарном предприятии «Федеральный центр двойных технологий «СОЮЗ». Испытаны два состава гранулитов на основе прямой водно-углеводородной эмульсии с применением эмульгатора на основе третичных аминов. Вариант 1 взрывчатой смеси содержал смесь дизельного топлива и индустриального масла. Вариант 2 содержал водно-углеводородную эмульсию, содержащую дихлорэтилен и нитрометан. Результаты испытаний приведены в Таблице 1.Explosive mixtures and formed detonation systems based on them were tested and comprehensively studied in the process of laboratory, testing and industrial tests. Sensitivity to shock, minimal impact energy, sensitivity to friction, the temperature of the onset of intense decomposition, and flash point are determined by the Federal State Unitary Enterprise Federal Center for Dual Technologies SOYUZ. Two granulite compositions based on direct water-hydrocarbon emulsion were tested using an emulsifier based on tertiary amines.
Предложенные в изобретении технические решения реализованы в процессе испытания в 2013-2014 г в производственных условиях. Технический и экономический результаты испытаний подтверждены протоколами и актом испытаний. Использование разработанной поризующей эмульсии и суспензий на ее основе с энергетическими и сенсибилизирующими добавками позволяет добиться существенного повышения работоспособности взрывчатых составов, не снижая показателей безопасности их применения.The technical solutions proposed in the invention were implemented during testing in 2013-2014 under production conditions. Technical and economic test results are confirmed by protocols and test report. The use of the developed porous emulsion and suspensions based on it with energy and sensitizing additives can achieve a significant increase in the performance of explosive compositions without compromising the safety performance of their use.
Дробящее действие взрыва в производственных условиях оценивалось по результатам определения гранулометрического состава в различных частях блока фотопланиметрическим методом.The crushing effect of the explosion under industrial conditions was evaluated by the results of determining the particle size distribution in various parts of the block by the photoplanimetric method.
Результаты испытаний представлены в таблице 2.The test results are presented in table 2.
При использовании штатного ВВ средний размер куска составил 14,6÷20,3 см, а индекс дробимости соответственно 5÷6,8. Применение Гранулита «ЕФ-П» позволило снизить средний размер куска до 6,8÷40,5 см и увеличить индекс дробимости соответственно до 10÷15,8. Испытания показали значительные дополнительные возможности оперативного регулирования показателями дробимости горных пород при применении разработанной технологии производства и применения Гранулита «ЕФ-П». По результатам испытаний установлена возможность снижения среднего размера куска на 50-60% и увеличения индекса дробимости на 43-98% при применении гранулита ЕФ-П. Результаты испытаний показали, что за счет изменения содержания водной фазы в эмульсии при неизменном расходе ВВ и высоте забойки, высота и радиус разлета взорванной горной массы могут быть уменьшены соответственно до 1,5 и 6 м, при этом средний кусок взорванной горной массы составил в среднем 10,5-15 см.When using a standard explosive, the average piece size was 14.6–20.3 cm, and the crushing index was 5–6.8, respectively. The use of EF-P Granulite made it possible to reduce the average piece size to 6.8–40.5 cm and increase the crushability index to 10–15.8, respectively. Tests have shown significant additional opportunities for operational regulation of crushing indices of rocks when applying the developed production technology and the use of Granulite "EF-P". According to the test results, it was possible to reduce the average piece size by 50-60% and increase the crushability index by 43-98% when using granulite EF-P. The test results showed that due to changes in the content of the aqueous phase in the emulsion at a constant explosive flow rate and stemming height, the height and expansion radius of the blasted rock mass can be reduced to 1.5 and 6 m, respectively, while the average piece of blasted rock mass averaged 10.5-15 cm.
С использованием фото и видео наблюдений изучался цвет и размеры пылегазового облака и скорость его оседания после массовых взрывов штатного и нового ВВ. Радиус разлета взорванной горной массы в различных частях взрываемых блоков определялся по результатам экспертной оценки фото и видеонаблюдений. При взрывании разработанного состава гранулита в процессе его промышленных испытаний не наблюдалось пылегазового облака желтого цвета, как при использовании штатного ВВ гранулита-игданита и гранулита РП, изготовленного с использованием пористой селитры и 6% дизельного топлива. Объем и высота подъема пылегазового облака были существенно ниже в тех частях взрываемого блока, которые были заряжены разработанным составом ВВ. Важным технологическим преимуществом разработанных взрывчатых смесей является отсутствие запаха а и паров дизельного топлива в рабочей зоне.Using photo and video observations, we studied the color and size of the dust and gas cloud and its subsidence rate after massive explosions of a regular and new explosive. The radius of expansion of the blasted rock mass in various parts of the blasted blocks was determined by the results of an expert assessment of photos and video surveillance. When the developed composition of granulite was blown up during its industrial tests, a yellow dust-gas cloud was not observed, as when using regular explosive granulite-igdanite and RP granulite made using porous nitrate and 6% diesel fuel. The volume and elevation of the dust and gas cloud were significantly lower in those parts of the blasting unit that were charged with the developed explosive composition. An important technological advantage of the developed explosive mixtures is the absence of odor a and diesel vapor in the working area.
Оценка сравнительной работоспособности скважинных зарядов, сформированных с применением разработанных взрывчатых смесей и технологий изготовления, устанавливалась по воронке выброса при взрыве зарядов в скважинах 115, 105 мм глубиной 2 м и в стальных трубах, расположенных на поверхности грунта. Сравнение предлагаемых в данном изобретении составов осуществлялось со смесью АС/ДТ-6, изготовленной с применением пористой селитры и дизельного топлива.Evaluation of the comparative operability of borehole charges formed using developed explosive mixtures and manufacturing technologies was established by the discharge funnel during explosion of charges in 115, 105 mm boreholes with a depth of 2 m and in steel pipes located on the ground surface. Comparison of the compositions proposed in this invention was carried out with a mixture of AC / DT-6, made using porous nitrate and diesel fuel.
Скорость детонации определялась в скважинах диаметром 105 мм в непрерывном режиме измерений с использованием рефлектометрического измерителя скорости детонации марки TLCSpeedVOD производства компании VibronicsInc и составила в зависимости от содержания пористой селитры и порошкообразных добавок от 3400-3600 м/сек до 5500 м/сек.The detonation speed was determined in boreholes with a diameter of 105 mm in a continuous measurement mode using a TLCSpeedVOD detonation velocity meter manufactured by Vibronics Inc. and depending on the content of porous nitrate and powder additives from 3400-3600 m / s to 5500 m / s.
Проведена сравнительная оценка критического диаметра детонации и работоспособности новых составов в водной среде. Взрывались составы на основе прямой водно-углеводородной эмульсии, изготовленные по новой технологии, в пластиковой оболочке от капсюля и бустера весом 4 г из аммонита 6ЖВ. Установлено, что критический диаметр разработанных и предлагаемых в данном изобретении составов не более 20 мм. При этом заряды в пластиковой оболочке диаметром 20 мм, изготовленные без взрывчатых компонентов по предлагаемой в данном изобретении технологии, имеют тротиловый эквивалент, равный 1+_0,5, и превысили показатели работоспособности состава АС/ДТ-6 в среднем на 35-50%.A comparative assessment of the critical diameter of detonation and the performance of new compounds in the aquatic environment is carried out. Exploded compositions based on direct water-hydrocarbon emulsion, manufactured by the new technology, in a plastic shell from a capsule and a booster weighing 4 g of 6GV ammonite. It was found that the critical diameter of the compositions developed and proposed in this invention is not more than 20 mm. At the same time, charges in a plastic shell with a diameter of 20 mm, made without explosive components according to the technology proposed in this invention, have a TNT equivalent of 1 + _0.5, and exceeded the performance of the AC / DT-6 composition by an average of 35-50%.
С применением прибора MCR-302 изучены влияние на показатели вязкости температуры в диапазоне от -40 до +60°С и интенсивности механического воздействия на эмульсию, а также содержания основных компонентов эмульсии. Вязкость нефтепродуктов, используемых для производства Гранулита «ЕФ-П» при температуре +20°С составила 100-152 mPa·s, а вязкость полученной с ее использованием эмульсии составила 9-15 mPa·s. Применение водно-углеводородной эмульсии обеспечивает снижение вязкости в 5-15 раз как при положительных, так и отрицательных температурах.Using the MCR-302 instrument, we studied the effect on temperature viscosity in the range from -40 to + 60 ° C and the intensity of mechanical action on the emulsion, as well as the content of the main components of the emulsion. The viscosity of oil products used for the production of EF-P Granulite at a temperature of + 20 ° C was 100-152 mPa · s, and the viscosity of the emulsion obtained using it was 9-15 mPa · s. The use of water-hydrocarbon emulsion provides a decrease in viscosity by 5-15 times both at positive and negative temperatures.
Разработка нескольких способов изготовления взрывчатых смесей обуславливается необходимостью управления взрывчатыми и реологическими свойствами компонентов в зависимости от используемого смесительно-зарядного оборудования, применением шнековых или гравитационных смесителей, разнообразием горно-технических условий применения взрывчатых смесей и решаемых с применением энергии взрыва задач. На выбор того или иного способа изготовления ВВ влияют как известно вид и конструктивные особенности используемого оборудования, состав и степень опасности компонентов ВВ, наличие компонентов на местах изготовления, место производства (в заводских условиях, на стационарных пунктах приготовления ВВ на местах применения).The development of several methods for the manufacture of explosive mixtures is determined by the need to control the explosive and rheological properties of the components depending on the used charging and charging equipment, the use of screw or gravity mixers, the variety of mining and technical conditions for the use of explosive mixtures and the tasks to be solved with the use of explosive energy. As you know, the type and design features of the equipment used, the composition and degree of hazard of the components of the explosives, the presence of components at the places of manufacture, the place of production (in the factory, at stationary points for the preparation of explosives at the places of use) influence the choice of a particular method of manufacturing explosives.
В процессе промышленных испытаний новых составов гранулита отработана технология смешения компонентов с применением новых взрывчатых смесей при использовании гравитационного смесителя барабанного типа и смесительно-зарядной машины, конструкция которой предусматривает использование шнека для смешения компонентов. При этом установлена возможность как последовательного, так и одновременного смешения компонентов.In the process of industrial testing of new granulite compositions, the technology of mixing components using new explosive mixtures using a drum-type gravity mixer and a mixing-charging machine, the design of which involves the use of a screw for mixing the components, has been developed. At the same time, the possibility of both sequential and simultaneous mixing of the components was established.
На стационарном пункте или в заводских условиях с применением смесителя барабанного типа периодического действия, технология изготовления предлагаемых в заявке взрывчатых смесей предусматривает следующую последовательность операций. Равномерное порционное заполнение бункера смесительно-зарядной машины или емкости смесителя гравитационного типа пористой и гладкой аммиачной селитрой в виде гранул и, при необходимости, порошка неорганического окислителя в заданных пропорциях. Во всех апробированных вариантах изготовления взрывчатых смесей предварительно получали водно-углеводородную эмульсию путем механического смешения жидких и твердых компонентов и дополнительного диспергирования полученных смесей с использованием ультразвукового воздействия. Полученную эмульсию наносили на поверхность неорганического окислителя, пропитывая аммиачную селитру, и осуществляли поризацию гранул окислителя. Производили регулируемую во времени подачу в смеситель и смешение с неорганическим окислителем суспензии, насыщенной энергетическими добавками, находящимися во взвешенном состоянии.At a stationary point or in a factory using a batch type drum mixer, the manufacturing technology of the explosive mixtures proposed in the application provides for the following sequence of operations. Uniform batch filling of the hopper of a mixing-charging machine or a mixer tank of a gravitational type with porous and smooth ammonium nitrate in the form of granules and, if necessary, inorganic oxidizer powder in predetermined proportions. In all tested versions of the manufacture of explosive mixtures, a water-hydrocarbon emulsion was previously obtained by mechanical mixing of liquid and solid components and additional dispersion of the obtained mixtures using ultrasonic treatment. The resulting emulsion was applied to the surface of an inorganic oxidizing agent, impregnating ammonium nitrate, and the oxidizing granules were oxidized. A time-controlled supply was made to the mixer and mixing with an inorganic oxidizing agent of a suspension saturated with energetic additives in suspension.
Производство взрывчатых смесей с применением смесительно-зарядных машин шнекового типа с регулируемой во времени объемной концентрацией энергии предусматривает регулируемые во времени подачу в смеситель шнекового типа и смешение с неорганическим окислителем порообразующей водно-углеводородной эмульсии и суспензии, насыщенной энергетическими добавками, и размещение в скважине взрывчатой смеси с переменной энергетической насыщенностью и кинетикой выделения энергии. При этом для каждой партии взрывчатой смеси может быть изменено содержание жидких и твердых энергетических добавок и катализаторов скорости детонации для управления объемной концентрацией и кинетикой выделения энергии формируемой детонационной системы.The production of explosive mixtures using screw-type mixing and charging machines with a time-controlled volumetric energy concentration provides for the time-controlled supply of a screw type to the mixer and mixing with an inorganic oxidizer a pore-forming water-hydrocarbon emulsion and a suspension saturated with energy additives and placing an explosive mixture in the well with variable energy saturation and kinetics of energy release. Moreover, for each batch of explosive mixtures, the content of liquid and solid energy additives and detonation velocity catalysts can be changed to control the volume concentration and energy kinetics of the generated detonation system.
Себестоимость производства взрывчатых смесей с использованием объемного гравитационного смесителя и смесительно-зарядных машин с существенно ниже используемых гранулитов за счет применения отработанных масел, структурированных в водную эмульсию углеводородов с необходимыми показателями вязкости и энергетической насыщенности, а также применения гладкой аммиачной селитры вместо пористой.The cost of producing explosive mixtures using a volumetric gravity mixer and mixing and charging machines with significantly lower granulites used due to the use of waste oils structured in an aqueous emulsion of hydrocarbons with the necessary viscosity and energy saturation, as well as the use of smooth ammonium nitrate instead of porous.
Разработанные промышленные взрывчатые смеси и способы их изготовления позволяют существенно увеличить равномерность распределения компонентов топлива в окислителе, многократно увеличить площадь контакта окислителя, горючих жидких и твердых компонентов и концентрацию «горячих центров детонации» и снизить критический диаметр детонации, повысить фактическую работоспособность и устойчивость процесса детонации в зарядах малого и среднего диаметра. За счет изменения состава и содержания компонентов в поризующей эмульсии расширяются возможности оперативного управления взрывчатыми характеристиками и параметрами безопасности применения ВВ, появляется возможность формирования зарядов с переменной энергетической насыщенностью и кинетикой выделения и передачи массиву энергии взрывного разрушения, оперативного управления работоспособностью зарядов и интенсивностью дробления, не ухудшая показатели безопасности ведения взрывных работ.The developed industrial explosive mixtures and methods for their manufacture can significantly increase the uniformity of the distribution of fuel components in the oxidizer, repeatedly increase the contact area of the oxidizer, combustible liquid and solid components and the concentration of “hot detonation centers” and reduce the critical diameter of the detonation, increase the actual performance and stability of the detonation process in charges of small and medium diameter. By changing the composition and content of the components in the penetrating emulsion, the possibilities of operational control of explosive characteristics and safety parameters of the use of explosives expand, it becomes possible to form charges with variable energy saturation and kinetics of the allocation and transfer of explosive destruction energy to the array, operational control of the charge efficiency and crushing intensity, without compromising blasting safety indicators.
ЛитератураLiterature
1. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. Изд. 2, перераб. и доп. - М.: Недра, 1977, 258 с.1. Pozdnyakov Z. G., Rossi B. D. Handbook of industrial explosives and explosives. Ed. 2, rev. and add. - M .: Nedra, 1977, 258 p.
2. Дубнов Л.Д., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1988, с. 258.2. Dubnov L.D., Bakharevich N.S., Romanov A.I. Industrial explosives. - M .: Nedra, 1988, p. 258.
3. Жученко Е.И. Промышленные взрывчатые вещества. Ч. 1. Гранулированные взрывчатые смеси и их применение. Учебное пособие. - М.: МГГУ, 2003.3. Zhuchenko E.I. Industrial explosives.
4. В.А. Барон и др. Техника и технология взрывных работ в США. - М.: Недра, 1989, с. 92-95.4. V.A. Baron et al. Technique and technology for blasting in the USA. - M .: Nedra, 1989, p. 92-95.
5. Патент RU №2231515.5. Patent RU No. 2231515.
6. Патент RU №2209197.6. Patent RU No. 2209197.
7. Патент RU №21211471.7. Patent RU No. 211211471.
8. Патент RU № 2253646.8. Patent RU No. 2253646.
9. Патент RU №2216529.9. Patent RU No. 2216529.
10. RU 2144016.10. RU 2144016.
11. RU 2128156.11. RU 2128156.
12. US 3361603.12. US 3361603.
13. US 3819429.13. US 3819429.
14. DE 2605632.14. DE 2605632.
Claims (28)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014133961/05A RU2595709C2 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Compositions of explosive mixtures and methods for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014133961/05A RU2595709C2 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Compositions of explosive mixtures and methods for production thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014133961A RU2014133961A (en) | 2016-03-20 |
| RU2595709C2 true RU2595709C2 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=55530595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014133961/05A RU2595709C2 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Compositions of explosive mixtures and methods for production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2595709C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106916042A (en) * | 2017-01-22 | 2017-07-04 | 石家庄成功机电有限公司 | A kind of package-type emulsifying ammonium nitrate fuel explosive and preparation method thereof |
| RU2666426C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-07 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Composition of explosive mixture |
| RU2744232C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-03-03 | Санан Мехман оглы Тагиев | Industrial emulsion explosive and method for manufacturing carbon-hydrogen phase |
| RU2745222C1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-03-22 | Михаил Николаевич Оверченко | Matrix emulsion for the preparation of an emulsion explosive composition |
| RU2760534C2 (en) * | 2019-01-22 | 2021-11-26 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "ТехНаНова" | Composition of explosive based on fuel mixture emulsion and its production method |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4992119A (en) * | 1989-03-31 | 1991-02-12 | Norsk Hydro A.S. | Explosive comprising a mixture of a nitrate-oil explosive and a water-in-oil emulsion explosive, and a method for its manufacture |
| US5076867A (en) * | 1990-11-19 | 1991-12-31 | Mckenzie Lee F | Stabilized emulsion explosive and method |
| CA1300891C (en) * | 1985-03-18 | 1992-05-19 | Atlas Powder Company | Solid water-in-oil emulsion explosives compositions and processes |
| JP2002029877A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-29 | Nippon Kayaku Co Ltd | Water resistant granular explosive composition |
| JP2002060293A (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-26 | Nippon Kayaku Co Ltd | Water resistant granular explosive composition |
| RU2231515C2 (en) * | 2001-04-09 | 2004-06-27 | Панчишин Виктор Ярославович | Blasting composition and a method for preparation thereof |
| RU2262498C1 (en) * | 2004-03-19 | 2005-10-20 | Ефремовцев Никита Николаевич | Method of preparing industrial explosive |
| RU2396240C2 (en) * | 2007-11-16 | 2010-08-10 | Николай Петрович Смагин | Explosive composition |
| WO2013071363A1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Dyno Nobel Asia Pacific Pty Ltd | Blasting compositions |
-
2014
- 2014-08-19 RU RU2014133961/05A patent/RU2595709C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1300891C (en) * | 1985-03-18 | 1992-05-19 | Atlas Powder Company | Solid water-in-oil emulsion explosives compositions and processes |
| US4992119A (en) * | 1989-03-31 | 1991-02-12 | Norsk Hydro A.S. | Explosive comprising a mixture of a nitrate-oil explosive and a water-in-oil emulsion explosive, and a method for its manufacture |
| US5076867A (en) * | 1990-11-19 | 1991-12-31 | Mckenzie Lee F | Stabilized emulsion explosive and method |
| JP2002029877A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-29 | Nippon Kayaku Co Ltd | Water resistant granular explosive composition |
| JP2002060293A (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-26 | Nippon Kayaku Co Ltd | Water resistant granular explosive composition |
| RU2231515C2 (en) * | 2001-04-09 | 2004-06-27 | Панчишин Виктор Ярославович | Blasting composition and a method for preparation thereof |
| RU2262498C1 (en) * | 2004-03-19 | 2005-10-20 | Ефремовцев Никита Николаевич | Method of preparing industrial explosive |
| RU2396240C2 (en) * | 2007-11-16 | 2010-08-10 | Николай Петрович Смагин | Explosive composition |
| WO2013071363A1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Dyno Nobel Asia Pacific Pty Ltd | Blasting compositions |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106916042A (en) * | 2017-01-22 | 2017-07-04 | 石家庄成功机电有限公司 | A kind of package-type emulsifying ammonium nitrate fuel explosive and preparation method thereof |
| RU2666426C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-07 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Composition of explosive mixture |
| RU2760534C2 (en) * | 2019-01-22 | 2021-11-26 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "ТехНаНова" | Composition of explosive based on fuel mixture emulsion and its production method |
| RU2745222C1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-03-22 | Михаил Николаевич Оверченко | Matrix emulsion for the preparation of an emulsion explosive composition |
| RU2744232C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-03-03 | Санан Мехман оглы Тагиев | Industrial emulsion explosive and method for manufacturing carbon-hydrogen phase |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014133961A (en) | 2016-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2595709C2 (en) | Compositions of explosive mixtures and methods for production thereof | |
| Mahadevan | Ammonium nitrate explosives for civil applications: slurries, emulsions and ammonium nitrate fuel oils | |
| US5505800A (en) | Explosives | |
| RU2722781C2 (en) | Composition of explosive and method of delivery to well | |
| CN104045495B (en) | Granular ammonium nitrate-fuel oil mixture of a kind of viscosity and preparation method thereof | |
| WO2014201526A1 (en) | A method of producing an explosive emulsion composition | |
| US10065898B1 (en) | Bulk pumpable granulated explosive mix | |
| RU2230724C1 (en) | Explosive mixture | |
| CA2882148A1 (en) | Explosive composition comprising heavy anfo and a plant derived, inert bulking and sensitizing additive | |
| AU2012350355B2 (en) | Explosive composition | |
| CN103922874B (en) | Primary granules of polystyrene is as the application and the mixed loading emulsion explosive and preparation method thereof of physical sensitization agent in the mixed loading emulsion explosive | |
| RU2666426C1 (en) | Composition of explosive mixture | |
| EA015055B1 (en) | Emulsion explosive composition (variants) | |
| CN1034264A (en) | Low density grainy emulsified explosive | |
| Zakusylo | Investigation of the initiating ability of conically shaped charges | |
| RU2693758C1 (en) | Method for manufacturing of mixed explosive substance on the basis of solid ammonium nitrate with particles of various shape, sizes and porosity | |
| RU2520483C1 (en) | Emulsion explosive composition for forming blasthole charges | |
| RU2773247C1 (en) | Explosive composition and method for production thereof | |
| RU2388735C1 (en) | Method of making emulsion explosive material and emulsion explosive material made using said method | |
| RU2303023C2 (en) | Composition of the granulated explosive material and the method of its preparation | |
| RU2728031C1 (en) | Composition of explosive for intermediate detonators and method of making said explosive substance | |
| RU2015135C1 (en) | Explosive composition | |
| RU2333191C2 (en) | Explosive composition | |
| RU2120928C1 (en) | Method of manufacturing explosive | |
| RU2384555C2 (en) | Manufacturing method of charge from ballistic solid propellant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180820 |