Промислова емульсійна вибухова речовина і спосіб її приготування

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для приготовления эмульсионных взрывчатых веществ на местах и х использования. Эмульсионные взрывчатые вещества (далее ЭВВ) получили широкое распространение благодаря ряду положительных свойств: - относительная безопасность производства и применения; - высокая эффективность действия; - дешевизна основных компонентов; - водоустойчивость. Как правило, ЭВВ представляют собой обратные эмульсии типа "вода в масле", в которых водный раствор окислителя (аммиачной, натриевой или кальциевой селитр) распределен в сплошной фазе горючего компонента (нефтепродукты, поверхностно-активные вещества - эмульгаторы). Для всех ЭВВ на основе аммиачной селитры необходима сенсибилизация путем введения добавок типа тротила или образования газовых микрополостей. Последнее предпочтительней, поскольку эмульсионные составы, полученные таким способом стабильны и могут храниться длительное время. Получают такие составы введением в готовый продукт стеклянных микросфер, размолотого вспученного перлита, вспененного полистирола и других подобных соединений, нейтральных к компонентам готового состава или добавлением газогенерирующего вещества . Известно эмульсионное взрывчатое вещество марки порэмит (ТУ 84 520-107-85), в котором сенсибилизация происходит за счет реакции нитрита натрия, входящего в состав эмульсий, с окислителем при их смешении и заряжении в скважины. Недостатком этого состава являются большие энергозатраты на проведение процесса приготовления эмульсии, поскольку стабильность последней (используется эмульгатор ПТ по ТУ 84 520 - 446 - 86) можно, добиться только при температуре смеси в пределах 70 - 80°C. При снижении температуры проведения процесса происходит рекристаллизация диспергированной аммиачной селитры, кристаллы разрушают пленку нефтепродукта, которой покрыта каждая капелька аммиачной селитры, в результате чего эмульсия превращается в водорастворимую смесь, т.е. стабильность эмульсии полностью нарушается, что приводит к разрушению самого взрывчатого вещества . Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является ЭВВ (А.с. СССР №1785231, кл. C06B31/28). Процесс приготовления указанного ЭВВ: растворяют соли-окислители в воде при температуре 85 - 95°C. Отдельно готовят смесь нефтепродуктов и эмульгатора, после чего раствор солей приливают в полученную горючую смесь и энергично, со скоростью 1500мин-1 перемешивают до получения обратной эмульсии "вода в масле". После получения однородной смеси в нее вводят микросферы или вспученный перлит и также перемешивают до получения однородной массы, при этом температуру процесса контролируют с тем, чтобы она была выше температуры кристаллизации солевого раствора. Как правило, для эмульсий, эмульгатором которых являются соли синтетических жирных кислот (ТУ 6 - 02 - 750 - 78), эмульгатор ПТ (ТУ 84 520 - 446 - 86), эмульгатор ПТ-Т (ТУ 84 520 - 450 - 86) температуру процесса поддерживают в пределах 70 - 90°C. Недостатком указанного ЭВВ является значительная затрата тепловой и электрической энергий, требуемых для процесса приготовления смеси, что в условиях нынешнего энергетического кризиса не способствует широкому распространению этого состава в промышленности. Помимо этого, эмульгаторы, применяемые в прототипе, отсутствуют на Украине, что еще более затрудняет применение указанного состава. В основу заявляемого изобретения поставлена задача получения эффективного и стойкого промышленного ЭВВ, в котором, в качестве нового эмульгатора, используются оксиэтилированные жиры животного происхождения, обеспечивающие минимальные затраты электрической и тепловой энергии при получении ЭВВ. Поставленная задача решается тем, что промышленное ЭВВ, включающее водный раствор аммиачной и кальциевой селитр, эмульгатор, нефтепродукт и твердую сенсибилизирующую добавку, согласно заявляемому изобретению содержит, в качестве эмульгатора, оксиэтилированные жиры животного происхождения. При этом компоненты смеси взяты при следующем отношении (в пересчете на 100%, мас.%): Предлагаемый эмульгатор известен как продукт "Жиринокс" (ТУ 6 - 36 - 00205601 - 39 - 92), входящий в состав жирующего препарата для кожи. Он имеет следующие физико-химические показатели: При введении этого поверхностно-активного вещества в нефтепродукты (дизельное топливо, индустриальные и моторные масла, мазуты) образуется горючий компонент с высокими эмультирующими свойствами, который в готовом виде подают к месту приготовления эмульсионного взрывчатого вещества и дозируют в миксер, Количество используемого поверхностно активного вещества 1,7 - 2,1% от общей массы эмульсионного взрывчатого вещества обусловлено тем, что при введении "Жиринокса" в концентрации менее 1,7% эмульсионные свойства горючего проявляются слабо и смесь взрывчатых веществ становится физически нестабильной. Верхняя граница - 2,1% обусловлена тем, что повышение концентрации "Жиринокса" не улучшает качество сенсибилизированного продукта, а наоборот, способствуя резкому возрастанию вязкости состава ухудшает качество смеси и удорожает конечный продукт - ЭВВ. Содержание воды от 13,0 до 14% обусловлено следующим: при концентрации воды ниже 13% возникают проблемы с растворением селитр (требуется нагрев смеси до 90 - 100°C), кроме того образующееся эмульсионное взрывчатое вещество становится очень вязким уже при температурах 70°C и с трудом транспортируется по трубопроводам. Повышение концентрации воды выше 14% приводит к разжижению эмульсии, снижению ее стабильности и работоспособности взрывчатого вещества. Содержание сенсибилизирующей добавки от 2,0 до 3,0% обусловлено тем, что при концентрации микросфер ниже 2,0% эффект сенсибилизации проявляется слабо, увеличение содержания добавки выше 3,0% приводит к снижению теплоты взрыва и увеличивает чувствительность взрывчатых веществ к взрыву капсула-детонатора и механическим воздействиям, что повышает опасность в обращении с эмульсионным взрывчатым веществом. Содержание нефтепродуктов и окислителей (аммиачной и кальциевой селитр) определяется необходимостью получения эмульсионного ВВ с кислородным балансом, близким к нулю (в этом случае при взрыве практически не образуются токсичные газы) при максимальной энергии взрыва. Расчет кислородного баланса, теплоты взрыва и объема выделяющихся газов производили по общепринятым методикам (Дубнов Л.В., Ба харевич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1988. - С.358). В табл.1 и 2 даны примеры составов, иллюстрирующи х приведенные выше обоснования. Как видно из табл.2, по основным физикотехническим характеристикам предлагаемое ВВ (составы 2 - 10) превосходят известное ЭВВ, выбранное в качестве прототипа. При содержании компонентов ниже заявляемого нижнего предела за исключением аммиачной селитры (состав 11), полученное ЭВВ характеризуется повышенным кислородным балансом (это значит, что при взрыве выделяются токсичные оксиды азота), низкой теплотой взрыва и водоустойчивостью. При концентрации компонентов выше заявляемого верхнего предела (состав 1) получаемое ЭВВ характеризуется резко отрицательным кислородным балансом (при взрыве выделяется токсичный угарный газ) и низкой теплотой взрыва. Существенно, что нулевой кислородный баланс при максимальной теплоте взрыва достигается при соотношении "жиринокса" к дизельному топливу 1 : 3 (составы 7 и 8). Указанную смесь использовали в качестве горючего компонента при получении ЭВВ по следующей технологии. В зависимости от температуры окружающей среды (и, соответственно, оборудования) раствор окислителя нагревали до такой температуры, чтобы после смешения окислителя с горючим компонентом образующаяся эмульсия имела температуру 40 - 50°C. Раствор окислителя подавали непрерывной струей.в горючий компонент при постоянном перемешивании смеси. Число оборотов вала мешалки поддерживали в диапазоне 300 - 360мин -1. После образования обратной эмульсии "раствора окислителя в горючем компоненте" ее перекачивали в зарядную машину, вводили микросферы и перемешивали 10 - 12мин в том же миксере. Контрольные испытания полученного ЭВВ на ПО "Запорожвзрывпром" показали его высокую эффективность при низких затратах энергоресурсов. Физико-химические взаимодействия эмульгатора с остальными компонентами смеси еще полностью не выяснены, однако технические характеристики (табл.2) подтверждают высокую эффективность такого ЭВВ. Ме ханизм действия последнего сводится к следующему. Под действием инициирующего импульса микросферы (или газовые пузырьки, закрытые в порах вспученного перлита, полистирола и т.п.) схлопываются, адиабатически разогреваясь до 1500°C и выше, образуя так называемые "горячие точки" в эмульсионном ВВ. При этом выделяется большое количество тепла, чем и обеспечивается устойчивость распространения процесса детонации по всей массе взрывчатого вещества. Помимо этого, на энергию взрыва оказывает существенное влияние также и термическое разложения аммиачной и кальциевой селитр и горючего компонента при соприкосновении с раскисленными газами и твердыми частицами микросфер (перлита и т.п.), что способствует развитию окислительно-восстановительной реакции взрывчатого превращения продуктов газификации селитр, входящих в состав смеси. Таким образом, применяя эмульгатор на основе оксиэтилированных жиров животного происхождения, которые недефицитны для Украины и используя упрощенную технологию приготовления ЭВВ. можно существенно снизить затраты тепловой и электрической энергий без снижения эффективности ВВ.