невзрывчатый разрушающий состав нрс-2
Классы МПК: | C04B7/34 гидравлические известковые цементы; романцементы C04B2/04 гашение |
Автор(ы): | Шахова С.В., Дзагоев Л.М., Пустобриков В.Н., Лисицына О.Г., Рутковский А.Л. |
Патентообладатель(и): | Северо-Кавказский государственный технологический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-27 публикация патента:
20.06.2003 |
Изобретение относится к добыче минерального сырья, отбойке и разрушению искусственных материалов открытым и подземным способом. Технический результат - повышение работоспособности, производительности и морозостойкости НРС. Невзрывчатый разрушающий состав, содержащий измельченный оксид кальция из обожженных известняка и гипса, дополнительно содержит хлорид кальция, хлорид алюминия и денатурированный этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %: хлорид кальция 0,7-7,8; хлорид алюминия 0,5-4,5; денатурированный этиловый спирт 1,0-13,0; оксид кальция из обожженного известняка и гипса - остальное. 1 табл., 1 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Невзрывчатый разрушающий состав, содержащий измельченный оксид кальция из обожженных известняка и гипса, отличающийся тем, что в него дополнительно введены хлорид кальция, хлорид алюминия и денатурированный этиловый спирт при следующем отношении компонентов, мас.%:Хлорид кальция - 0,7 - 7,8
Хлорид алюминия - 0,5 - 4,5
Денатурированный этиловый cпирт - 1,0 - 13,0
Оксид кальция из обожженных известняка и гипса - Остальное5
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к добыче природного камня, строительству или разрушению искусственных материалов, проходке выработок, установке анкеров и проведения других созидательных работ как на открытых, так и подземных горных и строительных предприятиях. Известен невзрывчатый разрушающий состав (см. А.С. СССР 1283231, кл. С 04 В 7/00, опубл. БИ 12, 1987 г.), содержащий следующие компоненты, мас.%:Хлорид кальция - 1,0-10,5
Карбонат кальция, содержащий отход сахарного производства - 5,0-20,0
Грубоизмельченная негашеная известь - Остальное
Недостатком данного состава является низкая скорость нарастания разрывающего давления (по истечении 24 ч при низких отрицательных температурах до -15oС составляет 41,0-42,5 МПа). Высокое водопорошковое отношение (0,54-0,61) и увеличенная крупность негашеной извести снижают скорость гидратации на 30%, а давление до 15%. Более близкой к заявленному составу принята "Комплексная смесь для невзрывчатых разрушающих составов" (см. Патент РФ 2147562, кл. С 04 В 7/34, 2/04, опубл. БИ 11, 2000 г.), содержащая следующие компоненты, мас.%:
Кальцинированная сода - 2,0-9,9
Глицерин - 3,0-15,1
Алюминиевая пудра - 0,25-0,30
Лигносульфанат технический модернизированный (ЛСТМ 2) - 0,10-2,35
Оксид кальция из обожженных известняка и гипса - Остальное
Недостатком прототипа является его сравнительно невысокая работоспособность при отрицательных температурах в интервале от 0 до -15oС. Давление и полное время гидратации от заливки до раскола соответственно 34,2-8,4 МПа и 720-1440 мин, что снижает производительность труда. Задачей данного технического решения является создание невзрывчатого разрушающего состава с высокими работоспособностью труда по отбойке и разрушению при круглогодичной температуре наружного воздуха. Технический результат заключается в том, что предложенный невзрывчатый разрушающий состав позволяет вести круглогодичные работы на карьерах и строительных предприятиях по добыче природного камня за счет повышения его термодинамических параметров: давления, температуры и времени гидратации и тепловыделения. Этот технический результат достигается тем, что в известный состав, содержащий измельченный оксид кальция из обожженных известняка и гипса, дополнительно вводят хлорид кальция, хлорид алюминия и денатурированный (этиловый) спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлорид кальция - 0,7-7,2
Хлорид алюминия - 0,5-4,5
Денатурированный (этиловый) спирт - 1,0-13,0
Оксид кальция из обожженных известняка и гипса - Остальное
Предложенный невзрывчатый разрушающий состав позволит горным предприятиям и строительным организациям повысить производительность труда более чем на 40% за счет своих высоких термодинамических параметров от +7 до -15oС. Введение в оксид кальция добавок хлорида кальция (CaCl26H2O), хлорида алюминия (AlCl3) и денатурированного спирта (С2Н5OН) ускоряет процесс гидратации, снижает температуру замерзания, способствует растворению оксида кальция, изменяет степень новообразований (увеличение объема) гидроксида кальция (Cа(ОН)2) за счет снижения водопорошкового показателя (pH) и ионной связи - жидкой фазы. Плотность растворов в зависимости от концентраций указанных добавок колеблется от 1,1 до 1,23 г/см3. Таким образом, введение противоморозной жидкости и ускорителей гидратации при отрицательных температурах среды оказывает положительное влияние на процесс, а в целом делают состав работоспособным и морозостойким. Сравнительные термодинамические характеристики предложенного состава и прототипа представлены в таблице. Исследование механизма гидратации - определения параметров термодинамически как с добавками, так и без них проводились в различных температурных условиях и водопорошковом отношениях по разработанной методике. Определение объемного расширения, температуры реакции, объема газопаровых выделений и времени гидратации в закрытом объеме осуществляли в установке несложной конструкции с внутренним изолирующим слоем, максимально снижающим потери тепла в период гидратации. Оксид кальция получили непосредственно перед экспериментом путем обжига известняка в шахтной печи. Полученный клинкер подвергли резкому воздушному охлаждению. Параметры обжига: температура 1210oС и время 3,5-4,0 ч. Помол гранул оксида кальция осуществляли в лабораторной шаровой мельнице до удельной поверхности 1220-3500 см2/г с последующим отсевом на ситах 0,2 (50-60%) и 0,08 (~40%). Тщательно перемешанную смесь уплотняли поршнем. Газы, выделяющиеся в период гидратации от начала заливки в шпуры до "микровзрыва", удаляли через отверстие в резиновую "грушу" с последующим определением газопарового объема. Время гидратации фиксировали секундомером, а ее температуру - термопарой. Увеличение объема расширения составов замеряли по перемещению поршня, что давало возможность сделать перерасчет развиваемого давления. Исследование процесса гидратации НРС-2 показали, что составы с меньшим водопорошковым отношением (0,30-0,45) как с добавками, так и без них, выше на 30%, а время гидратации - на 40%. Полученные термодинамические данные (табл. ) - объемное расширение (давление), время и температура гидратации и тепловыделение в зависимости от водопорошкового отношения полностью согласуются с лабораторными и практическими данными. Пример. В пробуренные шпуры диаметром 42 мм на глубину 0,85 высоты породных блоков заливали при температуре -10oС и водопорошковом отношении 0,37 состав НРС-2 (см. табл. опыт 7). Комплексная формула его:
А. До гидратации
xС2Н5ОН+yСаСl 6Н2О+zAlCl2 6Н2О+kСаО,
В. После гидратации
xC2H5OH+(k-3/2z)Ca(OH)2+zAl(OH)3+(y+3/2z)CaCl2,
где x, y, z и k - процентное содержание соответственно денатурированного (этилового) спирта, хлорида кальция, хлорида алюминия и оксида кальция до и после гидратации. Из таблицы видно, что предложенный разрушающий состав по основным параметрам при низких положительных и отрицательных температурах - давлении и скорости с уменьшенным водопорошковым отношением превосходят состав прототипа. Так, за 6 ч состав по прототипу набирает давление в среднем 16,1-18,3, а предложенный от 17,8 до 41,6 МПа. Это достигается действием всех добавок и самого оксида кальция и приводит к увеличению производительности предприятий по отбойке и разрушению монолитных объектов более чем на 40%. Количество добавок (qi) денатурированного (этилового) спирта (1), хлорида кальция (2) и хлорида алюминия (3) в зависимости от температуры среды (Ti,oC) представлены на чертеже (см. график).
Класс C04B7/34 гидравлические известковые цементы; романцементы
бесклинкерное вяжущее - патент 2308428 (20.10.2007) | |
вяжущее - патент 2255063 (27.06.2005) | |
невзрывчатый разрушающий состав нрс-1 - патент 2206532 (20.06.2003) | |
невзрывчатый разрушающий состав - патент 2148558 (10.05.2000) | |
комплексная смесь для невзрывчатых разрушающих материалов - патент 2147562 (20.04.2000) | |
невзрывчатый разрушающий состав - патент 2147561 (20.04.2000) | |
сырьевая смесь для получения гидравлического вяжущего - патент 2074133 (27.02.1997) | |
способ химической стабилизации отработанных вредных отходов, содержащих тяжелые металлы - патент 2046112 (20.10.1995) | |
вяжущее - патент 2023697 (30.11.1994) | |
вяжущее - патент 2023696 (30.11.1994) |