Спосіб виготовлення двокомпонентних вибухових речовин із аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад дизельного палива

Cnociб виготовлення двокомпонентних вибухових речовин із аміачної селітри i нафтопродукту, наприклад дизельного палива, включаючи дозування компонента в заданому співвідношенні, змішування їx i наступну обробку підвищеним не менш 5 ата, тиском стиснутого повітря відрізняється тим, що аміачну селітру перед змішуванням з нафтопродуктом нагрівають до температури 33°35°С, змішують компоненти при атмосферному тиску, а обробляють суміш попередньо охолодженим до температури від 25° до 20°С стиснутим повітрям. Винахід відноситься до гірничої промисловості, до способів одержання найпростіших вибухових речовин із селітри і нафтопродукту при виготовленні на місцях виробництва вибухових робіт. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб виготовлення двокомпонентних вибухових речовин із аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад дизельного палива, що включає дозування компонентів в заданому співвідношенні, змішування їх і наступну обробку підвищеним не менше 5 ата, тиском стиснутого повітря. Крім того, суміш перед поданням в камеру спочатку піддають розрідженню не менше 0,3 ата, а потім підвищеним тиском не менш 5 ата. (А. С. № 182 66 95 А 1, МПК5 F 42 D 3/04,1990). Недоліками відомого способу, є недостатньо висока швидкість детонації з недостатньо високою стійкістю і працездатністю вибухової речовини при вибусі за рахунок створення пор і тріщин в гранулах аміачної селітри, які можуть бути вологими, і недостатньо можливого проникнення у них дизе льного палива, внаслідок утворення недостатньо можливої площини контакту гранул аміачної селітри з дизельним паливом, так як перед змішуванням аміачну селітру вакуумують до 0,7 ата, а при змішуванні аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад дизельного палива, при звичайній температурі з дозуванням компонентів в заданому співвідношенні роблять подальше вакуумування суміші до 0,3 ата, здійснюється часткове випарювання дизпалива, що порушує кисневий баланс зменшуючи паливо, а це знижує швидкість детонації при вибусі при недостатній стійкості і працездатності вибухової речовини. Крім того, при обробці указаних компонентів тиском стиснутого повітря, здійснюється нагрівання повітря при тиску до температури вище температури аміачної селітри з витісненням із них частинок дизельного палива, так як вода притягується до селітри більше, ніж дизельне паливо. Причинами, які перешкоджають одержати технічний результат заявленого винаходу є; - перед змішуванням аміачну селітру вакуумують до 0,7 ата, а при змішуванні аміачної селітри і (19) UA (11) 33544 (13) A (21) 99031272 (22) 09.03.1999 (24) 15.02.2001 (33) UA (46) 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 р. (72) Римарчук Борис Іванович, Шварцер Валерій Якович, Дробін Георгій Федорович, Єфремов Ернест Іванович, Мартиненко Володимир Петрович, Сторчак Олександр Сергійович, Прилипенко Вадим Дмитрович, Коваленко Ігор Анатолійович, Півень Володимир Олександрович, Лісицін Микола Вікторович, Биков Євген Костянтинович, Козак Леонід Григорович, Моргун Олександр Валентинович, Шевченко Сергій Васильович, Суковач Олександр Олександрович, Колодезнєв Олександр Сергійович (73) Римарчук Борис Іванович, Шварцер Валерій Якович, Дробін Георгій Федорович, Єфремов Ернест Іванович, Мартиненко Володимир Петрович, Сторчак Олександр Сергійович, Прилипенко Ва 33544 - змішують компоненти при атмосферному ти нафтопродукту, наприклад дизельного палива, при звичайній температурі з дозуванням компонентів в заданому співвідношенні роблять подальше вакуумування суміші до 0,3 ата, здійснюється часткове випарювання дизпалива, що порушує кисневий баланс , зменшуючи паливо, а це знижує швидкість детонації при вибусі при недостатній стійкості і працездатності вибухової речовини, внаслідок недостатньо можливого утворення сухих пор і тріщин в гранулах "непористої" аміачної селітри і менш глибокого проникнення у них нафтопродукту, наприклад дизельного палива; - при обробці указаних компонентів тиском стиснутого повітря здійснюється нагрівання повітря при стисненні до температури аміачної селітри з витісненням із них частинок дизельного палива, так як вода до селітри притягується більше, ніж дизпаливо, а це приводить до зниження швидкості детонації при недостатній стійкості і працездатності вибухової речовини при вибусі. Завданням винаходу є розробка способу виготовлення двокомпонентних вибухових речовин із аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад дизельного палива, в якому шляхом збільшення площини контакту гранул аміачної селітри з дизельним паливом за рахунок утворення максимально можливої кількості сухих пор і тріщин в гранулах "непористої" аміачної селітри і більш глибокого проникнення у них дизельного палива досягають збільшення швидкості детонації з забезпеченням достатньої стійкості працездатності вибухової речовини при вибусі. Поставлене завдання досягається тим, що у відомому способі виготовлення двокомпонентних вибухових речовин із аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад дизельного палива, що включає дозування компонентів в заданому співвідношенні, змішування їх і наступну обробку підвищеним не менше 5 ата, тиском стиснутого повітря, відносно винаходу, аміачну селітру перед змішуванням з нафтопродуктом нагрівають до температури 33°35°, змішують компоненти при атмосферному тиску, а обробляють суміш попередньо охолодженим до температури від 25° до 20°С стиснутим повітрям. Суттєвими ознаками заявляємого винаходу, являються; - аміачна селітра; - нафтопродукт; - дизельно паливо; - дозування компонентів в заданому співвідношенні; - змішування компонентів; - обробка компонентів підвищеним не меньш 5 ата тиском стиснутого повітря; - нагрівання до температури 33°-35°С аміачної селітри з нафтопродуктом перед їх змішуванням; - змішування компонентів роблять попередньо охолодженим стиснутим повітрям до температури від 25° до20°С. Новими суттєвими ознаками заявляємого винаходу необхідними і достатніми у всіх випадках, на які поширюється випрошуванний об' єм правової охорони, являються; - нагрівання до температури 33°-35°С аміачної селітри з нафтопродуктом перед їх змішуванням; ску; - обробляють суміш попередньо охолодженим до температури від 25° до 20°С стиснутим повітрям Завдяки тому, що аміачну селітру перед змішуванням з нафтопродуктом, наприклад дизельним паливом, нагрівають до температури 33°35°С, експериментально установили, що в гранулах "непористої" аміачної селітри утворюється максимально можлива кількість сухих пор і тріщин за рахунок повноти полімфорного перетворення кристалів у гранулі аміачної селітри, відбувається збільшення числа дрібних пор і тріщин між кристалами в гранулі. Що дозволяє збільшити площину контакту аміачної селітри з дизельнім паливом і цим саме збільшити швидкість детонації з забезпеченням достатньої стійкості і працездатності вибухової речовини при вибусі. Завдяки тому, що змішують компоненти аміачної селітри з дизпаливом при атмосферному тиску, відбувається збереження заданого співвідношення компонентів вибухової речовини, так як вилучається випарювання дизельного палива при змішуванні, а це дає можливість збільшити швидкість детонації при забезпеченні достатньої стійкості і працездатністі вибухової речовини при вибусі. Завдяки тому, що обробляють суміш попередньо охолодженим до температури від 25° до 20°С стиснутим повітрям , при цьому температура суміші на момент початку обробки тиском залишається без змін відносно заданої, то це приводить до того, що температура повітря навколо суміші нижча на 10°С, ніж температура суміші, а це дозволяє більш повно проникати дизпаливу в сухі пори і тріщини гранул аміачної селітри, так як, при цьому виключається осідання конденсата повітря на поверхню гранул, а значить і проникнення його в пори і тріщини з витісненням дизпалива з них, що приводить до збільшення швидкості детонації при забезпеченні достатньої стійкості працездатності вибухової речовини при вибусі. При нагріванні суміші до температури нижче 33°С відбувається недостатньо максимально можливе утворення кількості пор і тріщин за рахунок неповного поліморфного перетворення кристалів у гранулі аміачної селітри, що зменшує можливість утворення достатнього числа дрібних пор і тріщин між кристалами у гранулі. Внаслідок цього зменшується площина контакту аміачної селітри з дизпаливом, що приводить до зменшення швидкості детонації і недостатньої стійкості і працездатності вибухової речовини при вибусі. При нагріванні суміші до температури вищої 35°С утворення числа пор і тріщин у гранулі аміачної селітри залишається таким же по кількості, як і при температурі 35°С, так як поліморфне перетворення кристалів у гранулі аміачної селітри припиняється згідно з властивостями селітри, що при застосуванні може призвести до непотрібних витрат, а це збільшує вартість виготовлення двокомпонентних вибухових речовин із аміачної селітри і нафтопродукту без подальшого поліпшення її якості. При обробці суміші попередньо охолодженим стиснутим повітрям при температурі вищій 25°С, різниця температури повітря навколосуміші зме 2 33544 ншується і буде меншою 10°, а це приведе до часткового осідання конденсату води на поверхню гранул і його проникнення в пори і тріщини з витісненням дизпалива, що зменшить площину контакту аміачної селітри з дизпаливом і внаслідок цього зменшиться швидкість детонації при недостатній стійкості і працездатності вибухової речовини при вибусі. При обробці суміші попередньо охолодженим стиснутим повітрям при температурі нижче 20°С, різниця температур повітря навколо суміші збільшується і буде більш 10°С, конденсат води не буде осідати на поверхню гранул аміачної селітри, але витрати на охолодження повітря приведуть до значного подорожчання процесу. Сукупність відомих і нових суттєвих ознак є необхідними і достатніми у всіх випадках здійснення заявленого способу. Суттєвість винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена структурна схема пристрою для здійснення способу (див. фіг). Пристрій складається із ємкості високого тиску 1 для обробки гранульованої аміачної селітри і змішування її з нафтопаливом, наприклад дизпаливом, ємкості низького (атмосферного) тиску 2 для накопичення в ній повітря. Ємкості 1 і 2 з'єднані через холодильник 3 і холодильник - нагрівник 4, які залежно від подавання холодної або гарячої води охолоджують або нагрівають повітря, яке циркулює між ємкостями 1 і 2 по замкненому колу. Для провітрювання всієї системи служить вентилятор 5, а для стиснення повітря - компресор 6. Стиснуте повітря продувається крізь перфороване днище 7 ємкості 1, що забезпечує хороший контакт повітря з гранулами селітри. Селітра перемішується і переміщається шнеком 8, розміщеним в ємкості 1, який має можливість змінювати напрям обертання. При переміщенні селітри на стінку ємкості 1 відбувається її інтенсивне перемішування з дизпаливом (після його подачі в ємкість 1), а при обертанні в зворотному напрямі, суміш вивантажується із ємкості 1. Рух повітря перекривається вентилем високого тиску 9. Конденсат води збирається в збірнику 10. Ємкість 1 постачання отвором 11 з клапаном,що розвантажує і який його закриває і отвором ,що завантажує 12 з клапаном, який його закриває і отвором,що продувається 13 ємкості 2 з клапаном, який його закриває. Подача нафтопродуктів (дизпалива) в ємкість 1 здійснюється форсункою 14. Спосіб здійснюється таким чином. В ємкість 1 завантажується порція гранульованої аміачної селітри через отвір 12 при закритому клапані отвору 11, що розвантажує. Клапан отвору, що завантажує 12 і клапан отвору 13,що продувається, закриваються, вентиль високого тиску 9 відкривається, включається, компресор 6, шнек 8, холодильник 3 і холодильник - нагрівник 4. При цьому повітря нагрівається і подається через перфороване днище 7. Селітра нагрівається і підсушується. Потім повітря проходить через холодильник 3, при цьому частина парів води конденсується і збирається в збірнику 10 конденсату, звідки періодично виводиться. Осушене повітря, проходить через ємкість 2, холодильник - нагрівник 4 і знову проходить через селітру, нагріває її до температури 33°-35°С. Коли селітра нагрівається вище температури 32,5°С, у результаті поліморфного перетворення її кристалів об'єм гранул збільшується на 8% і в них утворюється багато дрібних сухих пор і тріщин, що збільшує вбираючу здатність гранул і загальну поверхню контакту з дизпаливом. Після декількох циклів обертання повітря, досягнувши 33°-35°С температури селітри, через форсунку 14 вприскується нафтопродукт (дизпаливо) в кількості, необхідній для одержання стехіометричного співвідношення селітри і дизпалива 94,4% і 5,6% відповідно. В процесі вприскування відбувається інтенсивне перемішування дизпалива і селітри шнеком 8 і повітряним потоком. Час перемішування вибирається дослідним шляхом. Потім вентиль високого тиску 9 закривається, холодильник - нагрівник 4 переключається на режим холодильника, повітря нагнітається в ємкість 1 і в ній створюється тиск не менше 5 ата. При цьому повітря, коли проходить холодильник нагрівник 4 охолоджується до температури 25°20°С, що на 8°-15°С нижче температури нагрітої до 33°-35°С селітри. При цьому перехід залишків вологи в селітру неможливий, що забезпечує глибоке проникнення дизпалива у всі пори і тріщини гранул селітри під дією високого тиску (не менше 5 ата). Час витримки суміші під високим тиском визначається дослідним шляхом, але не менше 10 хвилин. Так як для створення високого тиску в ємності 1 необхідна достатня кількість повітря в замкненому контурі, то ємність 2 повинна бути достатньо великого об'єму. Дослід показує, що співвідношення об'ємів ємностей 1 і 2 повинно бути не менше 1:5. Після закінчення процесу обробки суміші високим тиском вентиль 9 відкривається і тиск в ємностях 1 і 2 вирівнюється і знижується до атмосферного при включеному компресорі 6. Реверсом обертання шнека 8 готова суміш вибухової речовини вивантажується через розвантажувальний отвір 11. Після вивантаження вибухової речовини, клапани отворів 11, 12 і 13 відкриваються, включається вентилятор 5 і виводиться відпрацьоване повітря,що має деяку кількість парів нафтопродуктів із системи. Приклад. Структурна схема пристрою необхідна для здійснення заявленого способу була здійснена на дослідно - промисловій установці. Як ємність високого тиску використовувався 500 - літровий бункер доставочно-зарядної машини ДЗП,що мав перфороване "удаване" днище, через яке стиснуте повітря аерує селітру, забезпечуючи можливість її нагрівання і перемішування з дизпаливом. Як компресор застосовується нагнітальний компресор від автомашини КРАЗ, яка забезпечує розхід повітря до 1,5 м3/хв. при тиску до 7 ата. Як холодильники і нагрівачі використані 2 теплообмінники, які складаються із спіралі із мідної трубки, розміщені в металевому кожусі, через який пропускається проточна вода. При пропусканні холодної води із водопроводу повітря охолоджується до 20°С і нижче, при пропусканні гарячої води - нагрівається до 35°-40°С. Бункер машини ДЗП через теплообмінники і компресор з'єднаний з залізним ящиком -накопичувачем повітря ємністю в 3м3. 3 33544 речовини, працездатність її і швидкість детонації при подальшій обробці тиском 5 ата попередньо охолодженим стиснутим повітрям до температури від 25° до 20°С, що дозволяє одержати вибухову речовину із "непористої" дешевої селітри (при несприятливих атмосферних умовах), вибухової речовини по стійкості, працездатності і швидкості детонації порівняно з вибуховою речовиною, виготовленою із дорогої імпортної "пористої" селітри, а абсолютні значення швидкості детонації близькі до промислових вибухових речовин,що містять тротил (амоніт 6 ЖВ, грануліт 79/21). Це дозволяє розширити область застосування самих дешевих двокомпонентних вибухових речовин, типу ігданітів для дробіння порід середньої і високої міцності, які в теперішній час висаджуються вибуховими речовинами,які містять тротил, вартість яких в 3-5 разів більша вартості ігданітів. При застосуванні заявленого способу досягається збільшення швидкості детонації з забезпечнням достатньої стійкості і працездатності вибухової речовини при вибуху за рахунок утворення максимально можливої кількості сухих пор і тріщин в гранулах "непористої" аміачної селітри і глибокого проникнення у них дизельного палива, шляхом збільшення площини контакту гранул аміачної селітри з дизельним паливом, у в зв'язку з тим, що аміачну селітру перед змішуванням з нафтопродуктом нагрівають до температури 33°-35°С. Крім того змішують компоненти із аміачної селітри і нафтопродукту, наприклад дизельного палива при атмосферному тиску, а обробку суміші роблять попередньо охолодженим стиснутим повітрям до температури від 25° до 20°С. При застосуванні заявленого способу може бути використане вітчизняне типове обладнання і самі дешеві сорти аміачної селітри і нафтопродуктів. Дизпаливо вприскувалося в бункер діафрагмовим насосом. На цій установці були виготовлені декілька партій вибухової речовини по 100кг (коло 2-х стандартних мішків аміачної селітри). Для досліду бралась звичайна, так звана "непориста селітра" відчизняного виробництва, яка застосовується на рудниках Кривбасу для виготовлення ігданиту. І порція в 100 кг виготовлена звичайним змішуванням без підігрівання селітри і обробки тиском. II порція - з підігріванням селітри від 30° до 35°С, але без обробки тиском повітря. III порція - з підігріванням селітри, перемішуванням з дизпаливом і наступною обробкою тиском повітря 5 ата, нагрітим до 35°С протягом 10 хв. IV порція - аналогічно ІІІ-ій, але з обробкою тиском повітря 5 ата, охолодженим до 25° до 20°С. Для порівняння були виготовлені ще дві порції вибухової речовини із "пористої" японської селітри, V - звичайним способом і VI - з обробкою тиском повітря 5 ата, охолодженим до 25° до 20°С. Досліди проводилися в осінній період при температурі атмосферного повітря 15°С і відносній вологості повітря 85%-90%. Частину вибухової речовини поміщали в прозорий рукав довжиною 1м для спостереження за стіканням дизпалива, з метою визначення стійкості вибухової речовини, а остання частина висаджувалась, з метою визначення швидкості детонації і працездатності вибухової речовини при вибусі. Наслідки дослідів приведені в таблиці. Наслідки дослідів показали, що нагрівання селітри від 33° до 35°С перед змішуванням її з нафтопродуктом, наприклад дизпаливом значно збільшує пористість "непористої" селітри, що приводить до збільшення стійкості вибухової речовини, працездатності її і швидкості детонації при вибусі. Ще більше збільшується стійкість вибухової Тип селітри Нагрівання аміачної селітри від 33° до 35°С Тиск стиснутого повітря 5 ата, без охолодження I II III IV V VI + + + + + Тиск стиснутого повітря 5 ата, з охолодженням від 25°С до 20°С + 4 Стійкість вибухової речовини, доба Швидкість детонції при вибусі, км/с 2 15 25 40 23 43 2,1 2,5 3,3 4,2 3,4 4,3 Таблиця Працездатність вибухової речовини, м3/кг 1,5 1,8 2,3 2,5 2,2 2,5 33544 __________________________________________________________ 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 ___________________________________________________________ 5