Вибухова водовмісна гелеподібна суспензія

Вибухова водовмісна гелеподібна суспензія, яка включає окиснювач - нітрат амонію, додатковий окиснювач, активне органічне пальне, теплотворне пальне, сенсибілізатор, загущаючі технологічні добавки та воду, яка відрізняється тим, що як додатковий окиснювач містить нітрат натрію та/або нітрат кальцію, та/або перхлорат амонію, та/або перхлорат калію, при співвідношенні між окиснювачем - нітратом амонію та додатковим окиснювачем від 1:1 до 3,5:1, як активне органічне пальне містить також нітрат монометиламіну 40139 числі і при закачуванні по шлангам. Проте, необхідні реологічні характеристики, а саме в'язкість, забезпечуючи литтєві властивості таких ВГВР, досягаються при температурі вище 70-90°С (З.Г. Поздняков, Б.Д. Россі. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: Недра, 1977. – С. 253., 75-81 с.). Підтримування температур вище 70-90°С, підчас проведення операцій заповнювання свердловин, шнурів і оболонок таким ВР, потребує великих енерговитрат, особливо в зимовий період. Це знижує ефективність їх застосування і створює певні технічні складності в забезпечені безпеки робіт. Крім цього, ВР типу іфзанитів, акватолів і карботолів мають критичний діаметр зарядів із них порядку 100-120 мм і являються не чутливими до первинних ініціюючих впливів від капсуля-детонатора (КД). Для їх ініціювання потрібно потужний проміжний детонатор у вигляді тротилової шашки. Теплота вибуху таких ВР не перевищує 3,75 МДж/кг. Відомі водовмістиві гелеобразні ВР, ливні при заповнюванні в свердловини, шнури і оболонки, такі як "Повергель" (Канада), "Товекс" (США), (Л.В. Дубнов, M.C. Бахаревич, А.Т. Романов. Промислові вибухові речовини. - М.: Недра, 1988. – 358 с., 265-275 с.) та їх аналоги, наприклад, патента США № 4130449, 4367103, патент Польщі № 146627, заявка Франції № 2677978. Проте, такі ВГВР або не мають потрібних реологічних властивостей, дозволяючих проводити їх механічне перекачування насосом та дозування по трубопроводам довжиною більше 2 м і діаметром менше 60 мм в умовах помірних температур 25-40°С, або вони мають низькі енергетичні характеристики - теплота вибуху менш 3,5 МДж/кг і являються не сприйнятливими до передачі детонаційного імпульсу, у тому числі і від КД. Найбільш близьким по складу аналогом до даної ВР є "Суспензійна вибухова речовина, маюча загущену водну фазу", згідно патенту США № 4380482, кл.149-21, заяв. 16.01.81., опубл. 19.04.83. Canadian Industries. Lim (Канада). Така ВР містить окислювач: нітрат амонію (аміачну селітру) - 51,6%; додатковий окислювач: нітрат натрія - 10%; активне горюче: нітрат монометіламіна - 23,7%; сенсібілізатор: пігментний алюміній - 2%; теплотворне горюче: алюмінієву фольгу - 1%; загусник і технологічну добавку: Silsonite - 1,7%; воду - 10%. Вибране співвідношення компонентів, а також використання в складі ВР фольги алюмінієвої не дозволяє достатньо ефективно проводити перекачування і дозування такої ВГВР. Особливо це відбивається на умовах заповнення свердловин, шнурів, оболонок при подаванні вибухового матеріалу по трубопроводу великої довжини - більше 2 м і малого перерізу - менше 60 мм. В цьому випадку відбувається запирання трубопроводу масою ВР, перетиск її. Це відбувається із-за великого опору підчас течі вибухового матеріалу по трубопроводу викликаному як великою в’язкістю, так і більшою неоднорідністю перекачуваного матеріалу. Результатом перетиску маси ВГВР є збільшення її густини вище критичного значення і як наслідок утрати чутливості до передачі детонації. Метою винаходу є поліпшення реологічних характеристик вибухової суспензії, а саме, зменшен ня її в'язкості, поліпшення чутливості до первинних ініціюючим застосуванням від КД, а також одержання ВР з теплотою вибуху - не менше 3,8 мДж/кг. Зазначена мета досягається для складу вибухової водовмісної гелеподібної суспензії, при використанні наступних компонентів: окислювача нітрата амонію - 25,2 - 45%; додаткового окислювача - нітрата натрію, нітрата кальцію, перхлората амонію, перхлората калію чи їх суміші 12,2-28%; активного органічного горючого - нітрата монометиламіну, нітрата монометиламонію, нітрата карбоміду, нітрата гексаміну, нітрата діметіламіну чи їх суміші 17-30%; теплотворного горючого - алюмінієвого, кремнієвого, вугільного порошків, з розміром частинок менше 200 мкм, гумових крихот з розміром частинок менше 2 мм чи їх суміші 4,0-10%; сенсибілізатора - алюмінієвої пудри чи пігметичного алюмінія з питомою поверхністю більше 2500 см2/г, перлитового піску, скляних мікросфер чи їх суміші 0,1-3%, загущаючих та технологічних добавок 0,8-2,9%; води 8-14%. Об'єкт винаходу відрізняється від прототипу тим, що в складі окислювача використовуються не тільки нітрати натрію і амонію, а також і нітрати кальцію, перхлорат амонію і перхлорат калію. В об'єкті винаходу також використовуються не тільки нітрат монометіламіну, але і нітрати монометіламонію, нітрат карбоміду, нітрат гексаміну, нітрат дметіламіну і не міститься алюміній у вигляді фольги. Істотною відзнакою об'єкту винаходу від прототипу є вибране відношення між окислювачем нітратом амонію і додатковим окислювачем, а саме від 1:1 до 3,5:1 на відміну від аналогічного відношення в прототипі - 5,16:1. Відміною також є вибране відношення поміж активними органічними і теплотворним горючим, від 1,9:1 до 7,5:1 на відміну від відношення між нітратом монометіламіну і фольги алюмінієвої в прототипі як 23,7:1. Відміною також є використання в якості компонентів теплотворного горючого порошків алюмінію, кремнію, вугілля у вигляді частин з розміром менше 200 мкм, а також гумових крихот менше 2 мм. Варіанти суміші вибухових водовмісних гелеобразних суспензій прототипу і об'єкта винаходу приведені в табл. 1. Характеристика суміші вибухових водовмісних гелеобразних суспензій прототипу і об'єкту винаходу приведені в табл. 2. Литтєві, реологічні властивості суміші оцінювались по величині динамічної в'язкості. Чутливість до КД оцінювалась по чутливості до електродетонатора ЕД №8 для патронів діаметром 45 мм в поліетиленовій оболонці. Чутливість до передачі детонації оцінювалась по величині максимальної відстані між активним і пасивним патронами з ВР діаметром 45 мм в полімерній оболонці та укладеними на відкритій поверхні, коли проходить детонація пасивного патрону. При цьому, наповнення патронів ВР проводилось після прокачки маси гіростатичним насосом по трубопровіду довжиною 3 м та діаметром 20 мм. Результати іспитів надані в актах. Як видно з таблиці 1 і 2, використання в об'єкті винаходу описаних компонентів і при вибраних співвідношеннях між компонентами, для варіантів 2 40139 Варіант Х не задовольняє вимогам, тому що має високі значення в'язкості, не дозволяючи використовувати його при закачуванні та дозуванні через трубопровід більшого подовження. Сполуки вибухових водовмісних гелеобразних суспензій, виготовлених згідно даних у винаході співвідношенням компонентів, пройшли перевірку на дослідно-промисловій дільниці виготовлення водовмісних ВР на ВО "Павлоградський хімічний завод". Установлено, що такі- сполуки надійно перекачуються простатичними, моно- та перестальтичними насосами через формуючу трубу з внутрішнім діаметром від 20 до 60 мм та довжиною від 3 до 18 м відповідно, і при цьому зберігають свої детонаційні характеристики. с II по IX, дозволяє отримати вибухову водовмісну гелеобразну суспензію з меншим: показником по в’язкості, на рівні 24¸36 Па·с, чим для прототипу (42,3 Па·с). Також варіанти об'єкту винаходу володіють кращою чутливістю до передачі детонації, максимальна відстань по чутливості до передачі детонації для них складає 3¸7 см в порівнянні з 1¸2 см для прототипу. При цьому об'єкт винаходу має більш високі енергетичні показники по теплоті вибухового перетворення - 3,8¸4,71 МДж/кг в порівнянні з 3,68 МДж/кг для прототипу та є чутливим до дії КД (див. також Акт випробувань № 1 та № 2). Варіант 1 не задовольняє вимогам, тому що не має чутливості до КД і не є сприйнятливим до передачі детонації на відстань. Таблиця 1 Вміст компонентів у варіантах суміші вибухових водовмісних гелеобразних суспензій та прототипу № Компоненти 1 2 1 Нітрат амонію 2 3 4 5 Нітрат натрію Нітрат кальцію Перхлорат амонію Перхлорат калію 6 7 8 9 10 Нітрат моно-метіламіну Нітрат моно-метіламонію Нітрат гексаміну Нітрат карбаміду Нітрат діметіламіну Прототип по патенту США № 4380482, % масс 3 51,6 10 Об'єкт винаходу, варіанти. Вміст, % масс. І II ІІІ IV V 4 5 6 7 8 Окислювач 23 33 25,2 28 30,5 Додатковий окислювач 15,8 20 24 23 18 8 15 13 Активне органічне горюче VI VII VIII ІX X 9 10 11 12 13 38 42 40 45 47,5 16 5 15 5,2 7 13 8 23,7 8 8 3 17 17 8 17 6 12 27 21 20,5 30 4 9 5 14,5 8 Сенсибілізатор 11 12 13 Алюміній пігментний або пудра Перлітовий пісок Скляні мікросфери 2 1,2 0,1 0,1 1 1 1 4 2 3 2 1 1,8 3 2 1 4,5 1 2 2 1 4 1 2 1,5 1 12 2 9 0,8 10 2 11 2,5 7 Теплотворне горюче 15 16 17 18 Алюмі-ниієва фольга Порошок алюмінію Порошок кремнію Вугільний порошок Гумовий дрібняк 19 20 Додатки Вода 14 1 1,7 10 4 3 0,7 Загущаючі 0,5 15 3 4,8 4 8 4 4 2 1 0,5 2 та технологічні додатки 2 1,5 2,9 1,4 8 14 10 10 3 40139 Таблиця 2 Характеристика варіантів суміші вибухових водовмісних гелеобразних суспензій та прототипу № 1 1 2 Характеристика 2 Окислювач: додатковий окислювач Активне opгaнічне горюче: теплотворне горюче Прототип по патенту США №4380482 3 Властивості для варіантів I ІІ 4 5 ІІІ IV V VI VII VIII IX X 8 9 10 11 12 13 1:1 1,32:1 2,4:1 2,1:1 3,3:1 3,5:1 5,9:1 2,1:1 3,4:1 4,0:1 3,7:1 7,5:1 3,7:1 9:1 28 30 35 32 33 47,5 6 7 Співвідношення 5,16:1 0,7:1 1,08:1 1,05:1 23,7:1 2,1:1 1,9:1 4,12:1 Реологія 3 В'язкісь Па·с 42,3 18,2 35,9 22 24 Чутливість 4 5 До передачі детонації, См До капсюля детонатора 1-2 0 4-5 6-7 6-7 6-7 3-4 3-4 3-4 4-5 3-4 так ні так так так так так так так так так 4,71 3,8 4,17 3,85 4,06 3,9 Теплота вибуху 6 Теплота вибуху мДж/кг 3,68 3,9 4,27 3,9 4,44 __________________________________________________________ ДП “Український інститут промислової власності (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4