Патронована емульсійна вибухова речовина

Реферат: Патронована емульсійна вибухова речовина, до складу якої входить емульсія типу "вода в оливі", що містить водний розчин аміачної і кальцієвої селітр, масло індустріальне, неіоногенну маслорозчинну поверхнево-активну речовину на основі олеїнової кислоти і/або жирів рослинного походження, віск парафіновий нафтовий та скляні мікросфери. Крім цього, вона додатково містить порошок алюмінію і рідкий хлорпарафін. UA 114702 U (12) UA 114702 U UA 114702 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до емульсійних вибухових речовин і може бути використана в гірничодобувній промисловості для проведення вибухових робіт в шпурах та подрібнення негабаритів гірських порід патронами малого діаметра. Емульсійні вибухові речовини (ЕВР) набули широкого застосування в гірничодобувній промисловості завдяки достатньо високим детонаційним характеристикам при підвищеній безпеці виготовлення та застосування, у порівнянні з тротиловими вибуховими речовинами (ВР). Найбільш близькою до патронованої емульсійної вибухової речовини, що заявляється, є патронована емульсійна вибухова речовина "Україніт-П", до складу якої входить емульсія типу "вода в оливі", що містить водний розчин аміачної і кальцієвої селітр, рідке пальне (масло індустріальне), емульгатор, стабілізатор емульсії і сенсибілізатор, [патент України № 63689, МПК С06 В27/00, С06 В31/02, опубл. 10.10.2011], вибрана як прототип. Як емульгатор вона містить неіоногенну маслорозчинну поверхнево-активну речовину на основі олеїнової кислоти й/або жирів рослинного походження, як стабілізатор - віск парафіновий нафтовий, а як 3 сенсибілізатор - скляні або полімерні мікросфери насипною щільністю не більше 75 кг/м або їх суміш у будь-якому співвідношенні. Відома ЕВР завдяки воску парафіновому нафтовому має твердоподібну консистенцію, що забезпечує збереження високодисперсного стану та детонаційних параметрів ЕВР протягом 4-6 місяців. Досвід промислового використання патронів ЕВР "Україніт-П" в шпурових зарядах рудних шахт показав, що за працездатністю вона не поступається штатній тротиловій вибуховій речовині Грамоніту 79/21. Однак, при руйнуванні негабаритів гірських порід за допомогою відомої патронованої ЕВР її питомі витрати на 30-40 % перевершили витрати патронів амоніту № 6 ЖВ, який зазвичай використовують для подібних цілей. Амоніт № 6 ЖВ має підвищену працездатність завдяки високій теплоті вибуху Q=4312 кДж/кг і швидкості детонації D < 4,8 км/с [ГОСТ 21984-76 Межгосударственный стандарт. Вещества взрывчатые промышленные Аммонит № 6Ж и Аммонал водоустойчивые. Технические условия. Приложение 2 (справочное)]. Недоліком відомої ЕВР "Україніт-П" є недостатньо висока працездатність через те, що відома ЕВР містить до 10 % мас. води та не може мати теплоту вибуху вище ніж 3400 кДж/кг, при достатньо високій швидкості детонації D=4,7-4,9 км/с. Задачею корисної моделі, що заявляється, є підвищення працездатності патронованої ЕВР за рахунок суттєвого збільшення теплоти вибуху при забезпеченні достатньо високої швидкості детонації. Поставлена задача вирішується тим, що патронована емульсійна вибухова речовина, до складу якої входить емульсія типу "вода в оливі", що містить водний розчин аміачної і кальцієвої селітр, масло індустріальне, неіоногенну маслорозчинну поверхнево-активну речовину на основі олеїнової кислоти і/або жирів рослинного походження, віск парафіновий нафтовий та скляні мікросфери, відповідно до корисної моделі, додатково містить порошок алюмінію і рідкий хлорпарафін. При цьому вона містить компоненти в наступному співвідношенні, мас. %: селітра аміачна 38,5-51,7; селітра кальцієва - 26,0-31,0; вода - 6,0-10,0; масло індустріальне - 3,0-6,0; неіоногенна маслорозчинна поверхнево-активна речовина на основі олеїнової кислоти і/або жирів рослинного походження - 2,0-3,0; віск парафіновий нафтовий - 2,5-3,5; скляні мікросфери 3,0-3,3; порошок алюмінію - 3,0-7,0; рідкий хлор парафін - 0,5-1,0; та як порошок алюмінію вона містить порошок марки ПА-4, як рідкий хлорпарафін - хлорпарафін ХП-470. Порошок алюмінію ПА-4 [ГОСТ 6058-73] містить не менше 98 % мас. активного алюмінію, розмір часток порошку не перевищує 140 мкм. Використовується в металургії, піротехніці, при виробництві пластмас, гумових виробів тощо. Хлорпарафін ХП-470 [СТО 00203275-234-2009] є прозорою оливоподібною рідиною. Хімічна формула СnН2n+2-хСlх, де n=1030, х = 1-7, містить від 45 до 49 % мас. Застосовується як вторинний пластифікатор полімерних композицій. Порошок алюмінію здатен вступати в екзотермічні хімічні реакції як з оксидами нітрогену, що утворюються при розкладанні селітр, так і з водяною парою. При цьому теплота вибуху збільшується не менше ніж на 176 кДж/кг на кожен відсоток алюмінію у складі ЕВР. Однак, згідно з теорією детонації [Физика взрыва. В 2- т. Т. 1. Физика взрыва/ под ред. Л.П. Орленко. М.: Физматлит. 2002-832 с] алюміній вступає в реакцію з продуктами вибуху за площиною Чепмена - Жуге, і енергія такої взаємодії підвищує лише теплоту вибуху, не підтримуючи детонаційний фронт, що призводить до зниження швидкості детонації. 1 UA 114702 U 5 10 15 20 25 30 Для забезпечення високої швидкості детонації у присутності порошку алюмінію до складу ЕВР введено хлорпарафін ХП-470, який за температури понад 150 °C дегідрохлорується з утворенням НС1 [Промышленные хлорорганические продукты. Справочник, под. ред… Л.А. Ошина. М.: Химия. 1978 - с. 545-550.]. Останній є каталізатором термічного розкладу нітрату амонію і гетерогенних систем на основі NH4NO3. [И.Л. Коваленко. Влияние хлоридов феррума (III) купрума (И) на термическое разложение энергонасыщенных систем на основе аммиачной селитры / Праці Одеського політехнічного університету, 2014. Вип. 2 (36). - с 233-237]. Каталітична дія НС1 пов'язана з утворенням в системі нітрозонію хлориду [NCbJCl, який є більш активним окисником у порівнянні з оксидами нітрогену. Таким чином, введення хлорпарафіну до складу ЕВР, прискорює реакції вибухового перетворення, забезпечує збільшення температури в зоні хімічної реакції, що призводить до зростання швидкості детонації. Таким чином, підвищення працездатності досягнуто за рахунок одночасного введення до складу ЕВР порошку алюмінію і хлорпарафіну. Патроновану емульсійну вибухову речовину, що заявляється, виготовляють наступним чином. В апараті-змішувачі при температурі 70-90 °C готують наважку вуглеводневої фази: в індустріальному маслі 1-20 розчиняють необхідну кількість емульгатора і стабілізатора емульсії. В іншому апараті при 90-110 °C і безперервному перемішуванні готують водний розчин аміачної 1 та кальцієвої селітр. Далі в міксері при інтенсивному перемішуванні (до 3000 об." ) до вуглеводної фази поступово додають водний розчин селітр і готують емульсію протягом 2-3 хвилин. В готову емульсію додають наважки порошку алюмінію, хлорпарафіну та сенсибілізатора, наприклад скляні мікросфери марки К1 (фірма ЗМ), і перемішують до отримання однорідної маси. Отриманий склад патронують у полімерний рукав діаметром 32 мм для одержання дослідних зразків, які піддавали випробуванням при температурі 20±10 °C. Можливість здійснення запропонованої корисної моделі доведена на прикладах, склад та результати випробувань наведені в таблиці. Розрахунок теплоти вибуху здійснювали за відомими методиками [Физика взрыва. В 2- т. Т.1. Физика взрыва/ под ред. Л.П. Орленко. - М.: Физматлит. 2002-832 с] Швидкість детонації визначали за допомогою вимірювача швидкості детонації MikroTrap (Mrel, Canada) на полігоні ПрАТ "Промвибух", м. Запоріжжя. Таблиця Склад EBP Селітра аміачна Селітра кальцієва Вода Масло індустріальне 1-20 Неіоногенна маслорозчинна поверхнево-активна речовина на основі олеїнової кислоти і/або жирів рослинного походження Віск парафіновий нафтовий Скляні мікросфери Порошок алюмінію ПА-4 Хлорпарафін ХП-470 Показники прикладів Теплота вибуху(розрах.), кДж/кг Швидкість детонації, м/с 35 Номер прикладу 1 2 (прототип) 48,5 55,8 30,0 25,0 9,0 5,0 3,5 6,0 3 4 5 6 51,7 26,0 6,0 5,0 45,6 28,0 8,0 4,0 38,5 31,0 10,0 3,0 32,0 33,0 12,0 2,5 3,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 2,5 3,5 2,0 3,5 0,2 1 2,5 3,3 0,5 3 3,0 3,1 0,8 5 3,5 3,0 1,0 7 4,0 2,8 1,2 9 3150 4750 3650 4700 4240 5050 4430 4950 4750 4850 4850 4600 Дані таблиці свідчать, що склади запропонованої ЕВР, які відповідають заявленому співвідношенню компонентів (приклади 3-5) мають достатньо високу теплоту вибуху і швидкість детонації - на рівні штатної тротилової вибухової речовини Амоніт № 6 ЖВ. Склад, що містить порошок алюмінію і хлорпарафін у кількостях нижче заявленого мінімуму (приклад 2), має недостатню теплоту вибуху і швидкість детонації. Збільшення вмісту порошку алюмінію і хлорпарафіну вище заявлених концентрацій (приклад 6) призводить до значного 2 UA 114702 U 5 росту теплоти вибуху при одночасному суттєвому зменшенні швидкості детонації. Останнє знижує можливість фрагментації негабариту гірської породи. Завдяки досягненню зазначеного вище технічного результату, що полягає у підвищенні працездатності ЕВР, реалізується можливість заміни при подрібненні негабаритів гірських порід високотоксичних тротилових вибухових речовин на більш безпечні емульсійні ВР. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Патронована емульсійна вибухова речовина, до складу якої входить емульсія типу "вода в оливі", що містить водний розчин аміачної і кальцієвої селітр, масло індустріальне, неіоногенну маслорозчинну поверхнево-активну речовину на основі олеїнової кислоти і/або жирів рослинного походження, віск парафіновий нафтовий та скляні мікросфери, яка відрізняється тим, що додатково містить порошок алюмінію і рідкий хлорпарафін. 2. Патронована емульсійна вибухова речовина за п. 1, яка відрізняється тим, що містить компоненти, в наступному співвідношенні, мас. %: селітра аміачна 38,5-51,7 селітра кальцієва 26,0-31,0 вода 6,0-10,0 масло індустріальне 3,0-6,0 неіоногенна маслорозчинна поверхнево-активна речовина на основі олеїнової кислоти і/або жирів рослинного походження 2,0-3,0 віск парафіновий нафтовий 2,5-3,5 скляні мікросфери 3,0-3,3 порошок алюмінію 3,0-7,0 рідкий хлорпарафін 0,5-1,0. 3. Патронована емульсійна вибухова речовина за п. 1 та п. 2, яка відрізняється тим, що як порошок алюмінію містить порошок ПА-4. 4. Патронована емульсійна вибухова речовина за п. 1 та п. 2, яка відрізняється тим, що як рідкий хлорпарафін містить хлорпарафін ХП-470. 20 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3