способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества

Классы МПК:C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка
C06B45/02 содержащие частицы различного размера или формы
F42B5/16 отличающиеся по составу, размерам или форме заряда или пороха
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Александров Юрий Викторович (RU),
Жарков Андрей Михайлович (RU),
Жученко Евгений Иванович (RU),
Иоффе Валерий Борисович (RU),
Хайрутдинов Фрад Хасылович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-01-24
публикация патента:

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, используемым в качестве скважинного заряда на открытых горных работах. Патронируемое эмульсионное взрывчатое вещество получают путем смешения водного раствора окислителя с масляным компонентом с последующим смешением охлажденной полученной эмульсии с сенсибилизатором. Водный раствор окислителя готовят при постоянном перемешивании путем введения карбамида в воду, нагретую до 35-45°С, нагревания полученного раствора до 60-70°С, постепенного введения в него нитрата натрия или нитрата кальция, нагревания полученного раствора до 75-85°С, введения нитрата аммония с последующим перемешиванием полученного раствора при 80-90°С. Масляный компонент готовят путем подачи эмульгатора в нагретое до 50-60°С индустриальное масло с последующим перемешиванием, нагреванием полученной смеси до 73-78°С и введением парафина. Изобретение позволяет повысить устойчивость эмульсии при транспортировке и хранении, а также снизить чувствительность к механическим воздействиям и увеличить чувствительность к инициирующему импульсу. 1 табл.

Формула изобретения

Способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя смешением воды, карбамида, нитрата аммония и нитрата металла, приготовления масляного компонента смешением индустриального масла, парафина и эмульгатора и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок, отличающийся тем, что водный раствор окислителя готовят при постоянном перемешивании путем введения карбамида в воду, нагретую до 35-45°С, нагревания полученного раствора до 60-70°С, постепенного введения в него в качестве нитрата металла нитрата натрия или нитрата кальция, нагревания полученного раствора до 75-85°С, введения нитрата аммония с последующим перемешиванием полученного раствора при 80-90°С, масляный компонент готовят путем подачи эмульгатора в нагретое до 50-60°С индустриальное масло с последующим перемешиванием, нагреванием полученной смеси до 73-78°С и введением парафина, затем осуществляют смешение масляного компонента с водным раствором окислителя, охлаждение полученной эмульсии до комнатной температуры и последующее ее смешение с сенсибилизатором, причем процесс проводят при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Нитрат аммония65,9-71,9
Нитрат натрия или нитрат кальция 9,9-10,7
Карбамид 1,0-3,0
Вода 9,9-10,7
Индустриальное масло1,9-4,9
Парафин0,5-2,5
Эмульгатор0,5-2,0
Сенсибилизатор1,0-5,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, используемым в качестве шпурового или скважинного заряда на подземных и открытых горных работах, в частности при разработке месторождений полезных ископаемых.

Известен способ изготовления патронируемых эмульсионных взрывчатых веществ путем диспергирования водных растворов нитратов в органической среде в присутствии эмульгатора с добавлением в качестве сенсибилизаторов нитрата гидразина (ЕР №598115). Однако нитрат гидразина неустойчив, что резко снижает технологичность способа приготовления патронируемых эмульсионных взрывчатых веществ.

Известен также способ изготовления патронируемых эмульсионных взрывчатых веществ, в котором сенсибилизатором являются стеклянные или полимерные микросферы (RU №2024468).

При реализации известного способа, так же, как и в других, предусматривающих использование таких сенсибилизаторов, возникают серьезные трудности при выборе количества сенсибилизатора, которое, с одной стороны, должно обеспечивать безопасность применения взрывчатого вещества, а с другой, - его высокую детонационную способность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя смешением воды, карбамида, нитрата аммония и нитрата металла, приготовления масляного компонента смешением индустриального масла, парафина и эмульгатора и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок (RU №37202).

Известный способ осуществляют следующим образом.

В 9,5-11,5 мас.% воды растворяют 70-76 мас.% нитрата аммония, 9,5-11,5 мас.% нитрата натрия и 1-3 мас.% карбамида и получают раствор окислителя. Отдельно смешивают 0,5-2,5 мас.% парафина и 0,5-4,0 мас.% индустриального масла. До 1 мас.% полученной смеси используют для пропитки сенсибилизатора, в остальную часть смеси вводят 1-2 мас.% эмульгатора и получают масляный компонент. Затем проводят смешение масляного компонента с раствором окислителя, в полученную эмульсию вводят пропитанные частицы сенсибилизатора. При этом количество сенсибилизатора (1-5 мас.%) рассчитывают на 100 мас.% готовой эмульсии. Получаемое эмульсионное взрывчатое вещество должно иметь плотность 1000-1180 кг/м 3.

Для достижения технического результата известного способа, заключающегося в получении эмульсионного взрывчатого вещества с низкой чувствительностью к механическим воздействиям и высокой чувствительностью к инициирующему импульсу, необходимо, осуществить процесс изготовления таким образом, чтобы дисперсная фаза эмульсии имела средний размер глобул менее 10 мкм. Размер глобул, помимо указанного, является также определяющим для устойчивости эмульсии - свойства, необходимого для обеспечения стабильности патронируемого взрывчатого вещества при его транспортировке.

Однако в результате проведенных исследований обнаружено, что даже при условии получения эмульсии со средним размером глобул дисперсной фазы менее 10 мкм необходимая устойчивость эмульсии не достигается. Очевидно, это связано с тем, что еще одним необходимым условием является распределение глобул по размерам (полидисперсность), и только при достижении оптимального значения этого показателя эмульсионное взрывчатое вещество обладает необходимой стабильностью свойств при транспортировке и хранении, имея при этом низкую чувствительность к механическим воздействиям и высокую чувствительность к инициирующему импульсу.

Поскольку полидисперсность дисперсной фазы, как один из показателей эмульсии, зависит от способа ее приготовления, задачей предлагаемого изобретения являлась разработка способа получения патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества, который позволял бы получить эмульсионное взрывчатое вещество с таким комплексом свойств, который может обеспечить его высокую стабильность при хранении и транспортировке, а также высокие эксплуатационные показатели.

Технический результат изобретения заключается в повышении стабильности свойств патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества при транспортировке и хранении, понижении его чувствительности к механическим воздействиям и повышении чувствительности к инициирующему импульсу.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления патронируемого эмульсионного взрывчатого вещества путем приготовления водного раствора окислителя смешением воды, карбамида, нитрата аммония и нитрата металла, приготовления масляного компонента смешением индустриального масла, парафина и эмульгатора и последующего смешения водного раствора окислителя, масляного компонента и сенсибилизатора, представляющего собой стеклянные или полимерные микросферы или перлитовый песок, водный раствор окислителя готовят при постоянном перемешивании путем введения карбамида в воду, нагретую до 35-45°С, нагревания полученного раствора до 60-70°С, постепенного введения в него, в качестве нитрата металла, нитрата натрия или нитрата кальция, нагревания полученного раствора до 75-85°С, введения нитрата аммония с последующим перемешиванием полученного раствора при 80-90°С, масляный компонент готовят путем подачи эмульгатора в нагретое до 50-60°С индустриальное масло с последующим перемешиванием, нагреванием полученной смеси до 73-78°С и введением парафина, затем осуществляют смешение масляного компонента с водным раствором окислителя, охлаждение полученной эмульсии до комнатной температуры и последующее ее смешение с сенсибилизатором, причем процесс проводят при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Нитрат аммония65,9-71,9
Нитрат натрия или нитрат кальция 9,9-10,7
Карбамид 1,0-3,0
Вода 9,9-10,7
Индустриальное масло1,9-4,9
Парафин0,5-2,5
Эмульгатор0,5-2,0
Сенсибилизатор1,0-5,0

В качестве эмульгатора могут быть использованы любые эмульгаторы, обычно используемые в промышленности для приготовления эмульсионных взрывчатых веществ: такие, как эмульгаторы марок ИНС-6, Span-80, Atsurf-5000, РЭМ и др. Предпочтительно использование эмульгаторов, представляющих собой композицию сложных эфиров жирных кислот и многоатомных спиртов с жирными аминами (эмульгатор марки ИНС-6 по ТУ 2483-104-05744685-94).

В качестве индустриального масла используют любые индустриальные масла, например, марок И-12А, И-20А, И-30А, И-4А, И-50А (ГОСТ 20799-88), а также С-9, С-15 (ТУ 38.10133-75). Последние масла предпочтительно использовать в зимний период, когда температура достигает значений ниже (-10)°С.

В качестве сенсибилизатора используют стеклянные или полимерные (например, из полистирола) микросферы или перлитовый песок (например, песок из вспученного перлита), технический результат при этом достигается в одинаковой степени.

Технический результат также не зависит от выбора нитрата металла (нитрат кальция или нитрат натрия).

Пример 1.

Приготовление раствора окислителя.

В емкость, снабженную мешалкой и змеевиком с горячей водой, загружают 31 кг (9,9 мас.%) воды, нагревают ее до 35°С и начинают дозирование карбамида - 6,6 кг (2,0 мас.%). Весь процесс приготовления раствора проходит при непрерывном перемешивании. После того, как весь карбамид загружен, температуру раствора поднимают до 60°С и постепенно вводят 31,0 кг (9,9 мас.%) нитрата натрия, температуру полученного раствора поднимают до 75°С и вводят 206 кг (65,9 мас.%) нитрата аммония, поднимают температуру до 80°С, полученный раствор окислителя перемешивают и подают на смешение с масляным компонентом в миксер.

Приготовление масляного компонента.

15,3 кг (4,9 мас.%) индустриального масла марки И-12А разогревают до 50°С в емкости, снабженной мешалкой и змеевиком с горячей водой. Весь процесс приготовления масляного компонента проходит при непрерывном перемешивании. В разогретое масло загружают 6,6 кг (2,0 мас.%) эмульгатора марки ИНС-6, перемешивают, доводят температуру до 73°С и вводят 7,8 кг (2,5 мас.%) парафина, содержимое емкости перемешивают и подают на смешение с раствором окислителя в миксер.

Перемешанные в миксере водный раствор окислителя и масляный компонент, образующие эмульсию, охлаждают до комнатной температуры и подают в емкость для смешения с сенсибилизатором (стеклянные микросферы), который предварительно загружен в количестве 9,0 кг (2,9 мас.%). Содержимое перемешивают, и полученный эмульсионный взрывчатый состав подают на патронирование. Патронирование осуществляют в полиэтиленовый (ПЭ) шланг, концы которого зажимают клипсами.

Примеры 2-3.

Способ осуществляют по примеру 1, температурные условия стадий выбирались из указанных выше диапазонов, массовое соотношение компонентов и характеристика продукта по примерам 1-3 приведены в таблице, показатели способа-прототипа приведены для сравнения.

Таблица
ПоказателиПрототип Пример 1Пример 2Пример 3
Состав, мас.%:      
Нитрат аммония 74,065,9 66,371,9
Нитрат натрия10,09,9 -10,0
Нитрат кальция-- 10,7-
Карбамид2,02,0 3,01,0
Вода10,09,9 10,710,0
Индустриальное масло2,04,9 2,01,9
Парафин 1,02,5 1,50,5
Эмульгатор 1,02,0 0,80,5
Стеклянные микросферы-2,9 --
Полистирол микросферы- -5,0-
Перлитовый песок2,0 (сверх100%) -- 4,2
Всего, мас.%  100100 100
Срок хранения, месяцы6Более 8 Более 8Более 8
Устойчивость эмульсии,      
80°С, ч40Более 48 Более 48Более 48
Скорость пули, вызывающая реакцию (метод «Нитро Нобель»), м/сек      
     
      
650 Более 700Более 700 Более 700
Чувствительность к удару по ГОСТ 4545-88 при 20-80°С, нижний предел, мм      
     
500 Более 500Более 500 Более 500
Критический диаметр детонации в оболочке, мм     
     
3020 2020

Класс C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка

блочный метательный заряд (варианты) и способ его изготовления -  патент 2528984 (20.09.2014)
способ получения пироксилинового сферического пороха для 7,62 мм спортивного патрона -  патент 2527781 (10.09.2014)
способ получения сферического пороха для стрелкового спортивного оружия -  патент 2527233 (27.08.2014)
способ получения сферического пороха для стрелкового оружия -  патент 2525544 (20.08.2014)
способ изготовления смеси фракций окислителя из класса перхлоратов -  патент 2521584 (27.06.2014)
устройство для снаряжения боеприпасов порошкообразными взрывчатыми составами -  патент 2520585 (27.06.2014)
способ получения сферического пороха -  патент 2516516 (20.05.2014)
флегматизированное взрывчатое вещество и способ его сухой флегматизации -  патент 2514946 (10.05.2014)
способ получения дискообразного тонкосводного пороха -  патент 2512446 (10.04.2014)
способ получения сферического пороха для стрелкового оружия -  патент 2505513 (27.01.2014)

Класс C06B45/02 содержащие частицы различного размера или формы

способ изготовления литьевого взрывчатого состава и композиционный литьевой взрывчатый состав -  патент 2382022 (20.02.2010)
зажигательный состав -  патент 2330831 (10.08.2008)
эмульсионный взрывчатый состав и способ его получения -  патент 2326100 (10.06.2008)
способ смешения компонентов взрывчатого состава -  патент 2259982 (10.09.2005)
взрывчатая смесь -  патент 2230724 (20.06.2004)
взрывчатый состав -  патент 2223254 (10.02.2004)
взрывчатый материал ( варианты) -  патент 2223253 (10.02.2004)
способ изготовления непластифицированной нитроцеллюлозной основы консолидированного заряда и консолидированный метательный заряд на такой основе -  патент 2221763 (20.01.2004)
способ формирования водонаполняемого взрывчатого вещества и заряда водонаполненного взрывчатого вещества, водонаполняемое взрывчатое вещество (варианты) -  патент 2207331 (27.06.2003)
взрывчатая смесь и способ изготовления скважинного заряда -  патент 2205168 (27.05.2003)

Класс F42B5/16 отличающиеся по составу, размерам или форме заряда или пороха

Наверх