Емульсійна вибухова речовина україніт-пп-1

Емульсійна вибухова речовина, що включає емульсійну композицію і сенсибілізатор, яка відрізняється тим, що як сенсибілізатор вона містить порошки алюмінію чи кремнію, чи феросиліцію, чи їх суміші фракцій до 1 мм, а як емульсійну композицію - емульком (ТУ У 6-13441912 006-2001) при наступному співвідношенні компонентів, мас % емульком 92-96 порошки алюмінію чи кремнію, чи феросиліцію, чи їх суміші 4-8 Винахід відноситься до емульсійних вибухових речовин, які готуються на місцях ведення підривних робіт, і може бути використаний в гірничодобувній промисловості для руйнування обводнених і необводнених, міцних і дуже міцних гірських порід на відкритих гірничих роботах Емульсійні вибухові речовини (ЕВР) являють собою зворотні емульсії типу "вода - оливи" (емульсійні композиції) змішані з сенсибілізатором [пат РФ №2120928, МПК6 С06 В 31/28, опубл 21 10 98, пат РФ №2111197, МПК6 С06 В 21/00, 31/28, опубл 20 05 98] В якості емульсійних композицій використовують дисперсії водного розчину окислювача (аміачної селітри, чи и суміші з іншими селітрами) в неперервній вуглеводневій фазі В якості сенсибілізаторів використовують газогенеруючі добавки, газоповітряні мікросфери, подрібнені вибухові речовини [Барон В Л Кантор ВХ Техника и технология взрывных работ в США -М Недра, 1989 с 82-86] ним небезпечно ВІДОМІ ЕВР, у яких сенсибілізація здійснюється введенням газоповітряних скляних мікросфер або пористих, спучених матеріалів [пат РФ №2090546, МПК6 С06 В 31/28, опубл 20 09 97, пат РФ №2120928, МПК6 С06 В 31/28,45/08,21/00, опубл 27 10 98, пат України №1943А МПК6 С 06В 31/00, опубл 25 12 97] Вадою таких сенсибілізаторів є відбирання ними тепла з зони реакції при фазових переходах інертного матеріалу аераторів, що знижує потужність вибуху Відома ЕВР, що містить в якості сенсибілізатору зернений піроксиліновий порох [пат РФ №2092473, МПК6 С 06 В 31/28, опубл 10 10 97] Однак використання пороху значно підвищує рівень небезпеки процесу одержання ЕВР Найбільш близькою за технічною суттю до ЕВР, що заявляється, є емульсійна вибухова речовина, яка включає емульсійну композицію і сенсибілізатор, при цьому емульсійна композиція, що містить аміачну, кальцієву селітри, воду, емульгатор та нафтопродукт, складає 97 - 98 мас %, а сенсибілізатор - 2 - 3 мас % [пат України №17369А МПК6 С 06 В 31/28,31/40, опубл 31 10 97 - прототип] Це ЕВР має високу ВОДОСТІЙКІСТЬ І може перекачуватись відцентрованими насосами, які встановлені на змішувально-зарядних машинах марки "Акватол", що використовуються в Україні для механізованого заряджання свердловин Основною вадою відомої ЕВР є невисока по ВІДОМІ ЕВР, сенсибілізовані мікробульбачками азоту, які утворюються ХІМІЧНИМ ШЛЯХОМ при реакції нітриту натрію з різними речовинами в процесі охолодження емульсії [пат РФ №2024468, МПК5 С06 В 31/28, опубл 15 12 94, пат РФ №2123488, МПК6 С06 В 31/28, опубл 20 12 98] Вадою цих ЕВР є нестабільність детонаційних характеристик, обумовлена неконтрольованим характером аерування суміші Крім того, нітрит натрію відноситься до токсичних речовин (2-й клас небезпеки за ГОСТ 12 1 007-76) і поводження з СО о Ю 52403 тужність, що не дозволяє застосовувати и для відбійки міцних і дуже міцних гірських порід В основу винаходу поставлена задача створення емульсійної вибухової речовини шляхом зміни сенсибілізатору і співвідношення компонентів таким чином, щоб забезпечити максимальну потужність ЕВР та близький до нуля кисневий баланс Поставлена задача вирішується тим, що ЕВР украшіт-ПП-1 включає емульсійну композицію і сенсибілізатор і, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, як сенсибілізатор використовуються порошки алюмінію чи кремнію, чи феросиліцію, чи їх суміші з розміром фракцій до 1мм При цьому як емульсійна композиція використовується емульком за ТУ У 6 13441912 006 -2001 Співвідношення компонентів украшіту-ПП-1, масою % емульсійна композиція (емульком) порошки кремнію, чи феросиліцію, 92 - 95, чи алюмінію, чи їх суміші 4 -8 У табл 1 приведені різні варіанти співвідношень складу ЕВР, що заявляється Таблиця 1 містить допустимі та позамежні значення компонентів, що входять у рецептуру, а також вибухові характеристики цих складів у порівнянні з прототипом ВІДПОВІДНО ДО пат України №17369 до складу прототипу входять, мас % аміачна селітра 37,3 - 39,4, кальцієва селітра 37,0 -3 8,5, Вода 13,0-14,0, Нафтопродукт 6,3, емульгатор - оксиетильовані тваринні жири 1,7 - 2,1, сенсибілізатор - спучений перлітовий пісок 2,0-3,0 ВІДПОВІДНО ДО ТУ У 6 - 13441912 006 - 2001, які зареєстровані Держстандартом України від 06 12 2001 р за №085/005781, композиція емульсійна - емульком містить наступні компоненти, мас % кальцієва селітра 39,8 ± 8,0, аміачна селітра 36,7 ± 8,0, емульгатор "украшіт" (розчин неюногених поверхнево-активних речовин у дизельному паливі) ТУ У 194367 11 002-96 8,7 ±1,7, вода останнє (але не менш 15%) ФІЗИКО-ХІМІЧНІ характеристики емулькому наведені в табл 2 Оптимальнім вмістом компонентів у ЕВР є таке їхнє співвідношення, при якому буде мати місце нульовий кисневий баланс реакції вибуху (стехіометричне співвідношення компонентів у вибуховій суміші) У цьому випадку буде виділятися максимальна теплота при вибуху, а у продуктах вибуху будуть присутні тільки пари води, вуглекислий газ, нітроген та оксиди металів Такі продукти вибуху забезпечують мінімальний негативний вплив на довкілля Максимальна потужність вибухової речовини (об'ємна концентрація енергії Ев, кДж/дм3) залежить не тільки від теплоти вибуху (Q, кДж/кг), а від ЩІЛЬНОСТІ заряду (рз, кг/дм3) [Демидюк Г П К вопросу о критерии оценки взрывных свойств ВВ для горных работ - "Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых", 1967, №1,с 43 -52] Таблиця 1 Склади емульсійної вибухової речовини украшіт-ПП-1 і їх властивості Компоненти(% мас) Протоі показники властитип востей Емульсійна компо98 зиція - емульком Сенсибілізатори спучений перлітНИЙ ПІСОК алюміній кремній феросиліцій Номери складів 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 97 96 95 94 96 95 94 93 94 93 92 91 3 4 5 6 4 5 6 7 6 7 8 9 2 Показники Теплота вибуху, 3199 4196 4337 кДж/кг Кисневий баланс, % 0 -0,115 -0,117 Об'єм газів вибуху, 615 800 794 дм3/кг Повнота детонації в патроні діаметром повна повна повна 200мм і більше 4476 4613 4241 4356 4469 4583 4211 4282 4353 4424 -0,119 -0,121 -0,113 -0,115 -0,117 -0,119 -0,109 -0,111 -0,113 -0,115 785 780 799 796 793 787 769 759 751 741 повна повна повна повна повна повна повна повна повна повна в якості феросиліція використані сплави ФС-65, ФС-70, ФС-75 за ГОСТ 1415 - 93 Таблиця 2 52403 Фізико - ХІМІЧНІ показники емулькому Найменування показника Кисневій баланс, % Чутливість до удару за ГОСТ 4545 - 88 нижня межа чутливості в приборі №2, мм частість вибухів у приборі №1, % Чутливість до тертя на приборі К-44-3 частість вибухів при тиску притирання 540МПа Чутливість до вибуху двох тротилових шашок Т-400Г Температура застигання емулькому, °С Фізична стабільність емулькому при температурі (70 ± 10)°С Е в = Q рз Крім того, бризантна дія вибуху залежить від тиску детонації (Рд), який визначає середній тиск в свердловині (Рс) Рс = 0 , 5 Р д Р з 5 / 2 В свою чергу тиск детонації залежить від ЩІЛЬНОСТІ вибухової речовини Рд = 0,25 рВр D2, [бар] [Крысин Р С , Домничев В Н Современные взрывчатые вещества местного приготовления Днепропетровск, «Наука и образование», 1998 с 128-129] Таким чином, підвищення ЩІЛЬНОСТІ EBP і ЩІЛЬНОСТІ заряду призводить до зростання енергії ударної хвилі Використання в якості емульсійної композиції емулькому (ТУ У 6 - 13441912 006 2001), який має середню ЩІЛЬНІСТЬ 1530КГ/М 3 , а в якості сенсибілізаторів - порошків металів фракції до 1 мм дозволяє отримати ЕВР з середньою ЩІЛЬНІСТЮ 1600 - 1660кг/м3 Це забезпечує підвищену потужність ЕВР у порівнянні з іншими вибуховими речовинами, які мають такі ж або близькі значення теплоти вибуху, але меншу ЩІЛЬНІСТЬ Розрахунки теплоти вибуху, а також кисневого балансу (КБ) й об'єму газів вибуху (VrB), наведених у т а б л і , здійснювали по відомим методикам [ Дубнов Л В , Бахаревич Н С, Романов А И Промышленные взрывчатые вещества - 3-е изд -М Недра, 1988, с 26-45] З даних табл 1 видно, що запропонована вибухова речовина як по теплоті вибуху, так і по об'єму газів, що виділяються, значно перевищує прототип Промислові випробування, проведені в кар'єрі Інгулецького гірничо-збагачувального комбінату показали, що склад №8 (емульком - 93%, феросиліцій - 7%) забезпечує відбійку дуже міцних Норма Від мінус 0,6 до плюс 0,96 500 0 0 не вибухає 20 Емульсія стійка впродовж одного місяця порід (f = 24 за шкалою проф Протод'яконова) без виходу негабариту Тому за необхідне значення теплоти вибуху прийнято Q = 4282кДж/кг Такі значення Q властиві складам 2 - 4 , 6 - 8 , 10-12 Поряд з цим збільшення КІЛЬКОСТІ порошків алюмінію вище 6% (склад 4), кремнію - 7% (склад 8), феросиліцію - 9% (склад 12) економічно необ ґрунтова не з причини великої вартості порошків металів Таким чином, оптимальний склад вибухової речовини, що пропонується, відповідає вмісту в ньому 4 - 5% алюмінію, 5 - 6% кремнію, 7-8% феросиліцію При такій КІЛЬКОСТІ сенсибілізаторів досягається потужність вибухової речовини, необхідна для відбійки міцних та дуже міцних гірських порід, забезпечується нормальна робота відцентрованих насосів, що встановлені на змішувальнозарядних машинах марки "Акватол", якими здійснюють заряджання свердловин З даних табл 1 випливає, що при будь-яких співвідношеннях емулькому і сенсибілізаторів досягається близький до нуля, але негативний кисневий баланс Останнє обумовлено тим, що в складі ЕВР міститься незначний надлишок горючого компоненту над окислювачем При вибуху має місце взаємодія розчину селітр з вуглеводневою фазою та порошками металів з утворенням пари води, СОг, N2 та незначної КІЛЬКОСТІ СО (не більше 21дм3/кг ЕВР) Негативний кисневий баланс необхідний для застереження утворення високотоксичних оксидів азоту (NO, NO2) Проведені випробування в кар'єрі Інгулецького ГЗК ЕВР, що заявляється, показали, що за роботоздатністю вона перевищує штатні тротил вміщуючі вибухові речовини і ВІДОМІ емульсійні ВР ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71