Емульсійна запобіжна вибухова речовина

1. Емульсійна запобіжна вибухова речовина, яка складається із матриці, що являє собою емульсію типу "вода у олії", яка містить рідке пальне, воду та емульгатор, інгібітора, як інгібітор використовують хлорид натрію і/або хлорид калію, та окислювача, яка відрізняється тим, що додатково містить стабілізатор емульсії, як стабілізатор емульсії використовують поліізобутилен молекулярної маси 500-2000, а як сенсибілізатор містить скляні мікросфери, причому окислювач складається із водного розчину селітри аміачної або водного розчину суміші аміачної селітри і кальцієвої селітри в будь-якому співвідношенні, при наступному співвідношенні компонентів, у відсотках за масою: селітра аміачна 40,0-90,0 вода 6,0-20,0 U 2 43387 1 3 вибухових характеристик необхідно додавати до матриці сенсибілізатори у вигляді мікроскопічних повітряних бульбашок. А для отримання запобіжних властивостей необхідно додавати інгібітори спалаху метану та пилу. Відома емульсійна вибухова речовина, що має у своєму складі хлористий кальцій, воду, рідкі нафтопродукти, флотаційну золу, емульгатор, аміачну селітру, яку використовують при здійсненні вибухових робіт свердловинними зарядами на розрізах і копальнях. (Патент RU № 2055064 «Состав водоэмульсионого взрывчатого вещества», МПК 6 С 06 В 31/ 28, С 06 В 45 /08, публ. 1996.02.27.) Заявлена в даному винаході в якості сенсибилизатору флотаціна зола електростанцій у вигляді алюмосилікатних мікросфер діаметром від 30 до 500 мкм. Має наступні недоликі: - значна частина мікросфер має порушення герметичності у вигляді тріщин, відколів і т.і. Кількість таких мікросфер з незамкненою порожниною може досягати до 70% від загальної кількості. Таки мікросфери є інертним баластом, насичення їх нафтопродуктами, як пропонується у даному винаході, тільки сприяє видаленню з них газових включень і перешкоджає сенсибілізації емульсійного складу, у зв'язку з чим великий критичний діаметр детонації не дозволяє використовувати його в шпурових зарядах малого діаметру. Найбільш близьким до заявленої вибухової речовини за призначенням та сукупністю ознак, а також виду застосовуваної сировини і технології виготовлення є вибухова речовина, яка містить емульсію (матрицю) типу «вода у олії», виготовлену з рідкого пального, емульгатора, води та окислювача, а до матриці додають хлорид натрію або хлорид калію у кількості 4,5-5,5%. (Патент RU №2123489 «Состав эмульсии для эмульсионных взрывчатых веществ и способ ее изготовления», С 06 В 31/28, С 06 В 21/00, С 0,6 В 45/00. Публ. 1998.12.20.), прийнятий за прототип. Ознаками, спільними для прототипу та заявленої вибухової речовини, є наявність та вміст у їх складі води, вуглеводневого пального, хлориду натрію або хлориду калію, та амонійної селітри. Технічним результатом винаходу за відомим патентом є отримання емульсії для емульсійної вибухової речовини, що має спрощений склад. Недоліком прототипу є те, що його вибухові властивості зберігаються у продовж невеликого терміну. Разом з тим застосування запобіжних вибухових речовин для ведення вибухових робіт у небезпечних умовах вугільних шахт вимагає збереження фізико-хімічних та вибухових властивостей на протязі усього терміну зберігання від виготовлення та патронування вибухової речовини до її підривання у свердловинах та шпурах. Застосуванням вибухової речовини за прототипом неможливо досягти технічного результату, який досягнутий у заявленій корисній моделі тому, що відома вибухова речовина має спрощений склад, у якому не використовуються інгредієнти щодо поліпшення стійкості емульсії до розшарування та попередження втрати вибухових властивостей. 43387 4 В основу запропонованої корисної моделі покладене завдання створення запобіжної емульсійної вибухової речовини для промислового застосування, в якій, завдяки заявленій рецептурі, досягають технічного результату, що полягає у забезпеченні ії необхідної працездатності на рівні IV-V класу за класифікацією, яка застосовується в Україні, зменшенні її схильності до розшарування емульсії (тобто підвищення стабільності) та забезпечення вибухових властивостей на протязі тривалого часу. Потрібний технічний результат досягається тим, що заявлена емульсійна запобіжна речовина складається із матриці, яка являє собою емульсію типу «вода у олії», що містить рідке пальне, воду и емульгатор, інгібітор, у якості котрого використовують хлорид натрію і/або хлорид калію, и окислювача, а особливість полягає у тому, що додатково містить стабілізатор емульсії, у якості котрого використовують поліізобутиленмолекулярної маси 500-200, і сенсибілізатор –скляні мікросфери, або у інших варіантах виконання - водний розчин нітриту натрію, причому, окислювач складається із водного розчину селітри аміачної, або, в інших варіантах виконання, водного розчину суміші аміачної селітри, натрієвої і кальцієвої селітри у будьякому співвідношенні, при такому співвідношенні компонентів, у відсотках за масою: селітра аміачна 40,0-90,0 вода 6,0-20,0 рідке пальне 2,0-10,0 емульгатор 1,0-5,0 стабілізатор емульсії-поліізобутилен молекулярної маси 500-2000 0,1 -4,0 скляні мікросфери 0,5-10,0 хлорид натрію і/або хлорид калію 3,0-15,0 Ознаки п.1 є необхідними у всіх випадках реалізації заявленої вибухової речовини, тому п.1 є незалежним. Ознаки п. 2, тобто використання в окремих варіантах додатково кальцієвої або натрієвої селітри, або їх суміші, тому п. 2 є залежним Ознаки п. п. 3,4 конкретизують рідке пальне, зокрема, застосування нафтопродуктів, або рослинної олії, або їх суміші в окремих варіантах виготовлення заявленої вибухової речовини у залежності від умов їх використання; також може бути використана олія індустріальна, тому пп.3,4 є залежними. Ознаки п.5 конкретизують використання у якості емульгатора продукт термічної конверсії оліфінового полімеру з малеїновим ангідридом (І), або продукт конденсації (І) з триетаноламіном (II), або їх суміш у співвідношенні 0,1: 0,9 - 0,9:0,1 який можливо додати до складу вибухової речовини, тому відповідно п.5 також є залежним. Ознаки п. 6 конкретизують застосування водного розчину нітриту натрію в якості сенсибілізатора в окремих варіантах використання вибухової речовини, тому п. 6 також є залежним. Вказані інтервали (в відсотках за масою), встановлені на підставі даних, наведених нижче. Вода. Нижня межа обрана за умови отримання розчину окислювачів та інгібіторів. Верхня межа 5 обмежена збереженням детонаційних властивостей вибухової речовини. Рідке пальне. Нижня межа встановлена виходячи з необхідності надання вибуховій речовині певної енергії вибухового перетворення. Верхня межа обмежена збереженням кисневого балансу. Окислювачі. Верхня межа обрана за умови забезпечення кисневого балансу зразків вибухової речовини близького до нуля. Нижня межа обумовлена технологічними причинами. Інгібітори підпалювання, які введені у склад вибухової речовини, зокрема, хлорид натрію або хлорид калію, забезпечують запобіжність вибухової речовини, що заявляється. Емульгуючий склад (поверхнево-активна речовина). Нижня межа обрана за умови забезпечення утворення емульсійної матриці. Верхня межа обрана виходячи із технологічної доцільності. Для надання особливих властивостей вибуховій речовині та зменшення ії схильності до розшаровування, тобто для досягнення технічного результату щодо підвищення стабільності, у заявлений склад уведено стабілізатор, в якості якого обраний поліізобутилен молекулярної маси 500 - 2000. Нижня межа встановлена виходячи з необхідності надання вибуховій речовині стабільності при зберіганні. Верхня межа обумовлена технологічними причинами. Сенсибілізатори - скляні мікросфери, або в окремих варіантах використання - водний розчин нітриту натрію. Нижня межа встановлена виходячи з необхідності надання вибуховій речовині детонаційних властивостей. Верхня межа обмежена зростанням вартості вибухової речовини. Між суттєвими ознаками заявленої вибухової речовини та обумовленим ними технічним результатом існують наступні причинно-наслідкові зв'язки. Аміачна селітра є окислювачем і відповідно постачальником кисню у реакціях вибухового перетворення заявленої вибухової речовини. Поряд з цим аміачна селітра має деякі вибухові властивості. У зв'язку з зазначеним вище, від співвідношення аміачної селітри до інших інгредієнтів залежить енергія вибуху, детонаційна спроможність та склад продуктів вибуху. Максимальне виділення енергії, за інших рівних умов, має місце при співвідношенні, яке відповідає нульовому кисневому балансу вибухової речовини. У разі необхідності підвищити енергію вибуху зразків заявленої вибухової речовини виникає потреба збільшити вміст кисню у складі таких зразків. Для цього до їх складу додатково уводять окислювачі , більш багаті на кисень, ніж амонійна селітра - кальцієву або натрієву селітру, або їх суміш. Наведені вище зв'язки в якісному відношенні є відомими. Відомим, у принципі, є також використання запропонованих пальних добавок, зокрема нафтопродуктів, у тому числі мінеральної олії індустріальної. Проте кількісні співвідношення між інгредієнтами у складі заявленої вибухової речовини та обумовленим ними технічним результатом, які необхідні для створення цієї конкретної вибуховій 43387 6 речовини, не є часткою рівня техніки, не випливають явним чином з цього рівня і є новими. Вони були встановлені у результаті наших досліджень, проведених при розробці рецептури заявленого складу, яка також є новою. Вказані дослідження, а також доведення можливості здійснення запропонованого винаходу, були виконані на спеціальних зразках (прикладах). Зразки, що були виготовлені по технології та із матеріалів, прийнятих у виробництві подібних речовин, випробували за загально прийнятими методиками для запобіжних вибухових речовин IV класу. Можливість здійснення запропонованої корисної моделі доведена на прикладах, склад та результати випробувань яких наведені у таблиці. Приклад 1. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): - розчин окислювача: вода - 8,0; селітра аміачна - 82,0; хлорид натрію - 2,0; вуглеводнева фаза: у якості рідкого пального - масло індустріальне 5,0; емульгуючій склад - 3,0; у якості сенсибілізатора - розчин нітриту натрію - 0,2 готували таким чином (у цьому прикладі і далі вміст сенсибілізаторів додається понад 100). У апараті-змішувачі, що підігрівається від термостату, виготовляли розчин емульгуючого складу на основі емульгуючого складу (поверхневоактивної речовини (ПАР) із стабілізатором ( у цьому прикладі стабілізатор відсутній) у рідкому пальному (наприклад, індустріальному маслі марки 140). У окремому апараті при температурі 85±5°С з перемішуванням виготовляли розчин окислювачів з хлоридом натрію або калію у воді. Далі при включеному перемішуванні розчин окислювача додавали до розчину емульгатора і готували емульсію (матрицю). У готову матрицю після охолодження додавали наважку сенсибілізатора і перемішували 5-Ю хвилин до отримання однорідної маси. Отриманий склад патронували до поліетиленового рукава діаметром 32 - 36 мм для отримання дослідних зразків, які далі піддавали випробуванням. Приклад 2. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 20,0; селітра аміачна - 71,0; хлорид натрію - 3,0; вуглеводнева фаза: рідке пальне масло індустріальне - 5,0; емульгатор - 1,0; сенсибілізатор - розчин нітрату натрію - 0,4 готували та випробовували по прикладу 1. Приклад 3. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода 12,0; селітра аміачна - 61,0; селітра кальцієва - 5,0; хлорид натрію - 13,0; вуглеводнева фаза : рідке пальне - масло індустріальне - 6,0; емульгатор -1,8; стабілізатор - 1,2; сенсибілізатор розчин нітриту натрію 0,1 готували та випробовували по прикладу 1. Приклад 4. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислю 7 вача: вода - 14,0; селітра аміачна - 40,0; селітра кальцієва - 16,0; хлорид натрію - 20,0; вуглеводнева фаза - рідке пальне - масло індустріальне -6,5; емульгатор -1,5; стабілізатор - 2,0; сенсибілізатор скляні мікросфери - 7,0, готували та випробовували за прикладом 1. Приклад 5. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 6,0; селітра аміачна - 67,0; селітра натрієва -10,0; хлорид натрію - 10,0; вуглеводнева фаза: рідке пальне - масло індустріальне - 4,0; емульгатор -1,0; стабілізатор - 2,0; сенсибілізатор скляні мікросфери - 2,0, готували та випробовували за прикладом 1. Приклад 6. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 8,0; селітра аміачна - 65,0; селітра натрієва -11,0; хлорид натрію - 9,0; вуглеводнева фаза: рідке пальне - масло індустріальне - 5,0; емульгатор -1,5; стабілізатор - 0,5; сенсибілізатор скляні мікросфери - 10,0, готували та випробовували за прикладом 1. Приклад 7. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 10,0; селітра аміачна - 58,0; селітра натрієва -6,0; хлорид натрію - 18,0; вуглеводнева фаза: рідке пальне - масло індустріальне - 2,0; емульгатор -2,0; стабілізатор - 4,0; сенсибілізатор скляні мікросфери - 0,5, готували та випробовували за прикладом 1. Приклад 8. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 8,0; селітра аміачна - 73,0; селітра кальцієва -6,0; хлорид натрію -8,0; вуглеводнева фаза: рідке пальне - масло індустріальне - 3,5; емульгатор - 1,0; стабілізатор - 0,5; сенсибілізатор - скляні мікросфери - 1,0, готували та випробовували за прикладом 1. Приклад 9. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 9,0; селітра аміачна - 63,6; селітра натрієва -15,0; хлорид натрію -9,3; вуглеводнева фаза: рідке пальне - масло індустріальне - 2,0; емульгатор - 1,0; стабілізатор - 0,1; сенсибілізатор 43387 8 - розчин нітрату натрію - 0,3, готували та випробовували за прикладом 1. Приклад 10. Емульсійну запобіжну вибухову речовину наступного складу ( у від. за масою): розчин окислювача: вода - 9,0; селітра аміачна - 59,9; селітра натрієва -10,0; хлорид натрію -14,6; вуглеводнева фаза: рідке пальне - масло індустріальне - 3,0; емульгатор -1,5; стабілізатор - 2,0; сенсибілізатор скляні мікросфери - 4,0, готували та випробовували за прикладом 1. Як видно з таблиці приклади 1 и 2, які містять хлорид натрію у кількості 3 відсотки за масою і менше, не витримують випробування на запобіжні властивості. Крім того, ці приклади мають незначний термін придатності тому, що не містять стабілізатора емульсії. Приклади 3, 7, 9 мають недостатню передачу детонації. Це обумовлено малим вмістом скляних мікросфер (0,5 від. за масою), або застосуванням малої кількості нітриту натрію (0,3 від. за масою і менше). Приклади 4 и 6 мають хороші детонаційні та запобіжні властивості, але містять у своєму складі 7-10 відсотків за масою скляних мікросфер, що робить таки склади досить дорогими та економічно непридатними для використання. Приклади 5, 8 и 10 є найбільш оптимальними, тому що мають термін придатності вище, ніж у прототипу, зберігають детонаційні властивості на протязі тривалого часу, також є найбільш економічно придатними. Таким чином, заявлена емульсійна запобіжна вибухова речовина відповідає вимогам IV - V класу, згідно класифікації, прийнятої в Україні (див. «Единые правила безопасности при взрывных работах», вид. «Норматив», Киев, 1992 р., с. 11). Завдяки досягненню зазначеного вище технічного результату, який є основною метою створення заявленої емульсійної запобіжної вибухової речовини, з'являється споживчий результат - покращення стабільності вибухової речовини, підвищення безпеки та техніко-економічних показників вибухових робіт в умовах вугільних шахт, небезпечних за газом та пилом. Заявлену емульсійну запобіжну вибухову речовину можливо виготовляти на існуючому обладнанні заводів по виробництву вибухових речовин , які є в Україні. 9 43387 10 Таблиця Рецептурні склади та основні вибухові показники виготовлених зразків. Номер прикладу Склад та показники прикладів Розчин окислювача: - вода - селітра аміачна - селітра натрієва (кальцієва) - хлорид натрію Вуглеводнева фаза: - рідке пальне - емульгатор - стабілізатор Сенсибілізатор: - скляні мікросфери - розчин нітрату натрію 1 2 3 4 5 6 7 9 10 8,0 82,0 2,0 20,0 12,0 14,0 71,0 61,0 40,0 (5,0) (16,0) 3,0 13,0 20,0 6,0 8,0 10,0 8,0 9,0 9,0 67,0 65 58 73,0 63,6 59,9 10,0 11,0 6,0 (6,0) 15,0 10,0 10,0 9,0 18,0 9,3 14,6 8,0 5,0 3,0 5,0 1,0 6,0 1,8 1,2 6,5 1,5 2,0 4,0 1,0 2,0 5,0 1,5 0,5 2,0 2,0 4 3,5 1,0 0,5 0,4 3 1 0,1 7,0 2,0 10,0 0,5 1,0 0,2 Передача детонації патронів см* 2 1 7 4 9 0 Термін придатності, місяців 2 5 9 9 4 15 Випробування на безпечність за газом та вугіНе витрильним пилом для IV та V класів згідно зДСТУ витримують мують 7140-98 Примітки. 1. Риска у графі означає, що даний показник прикладу не визначався. 2. *- означає ,що показник визначений як середнє із 2-х - 3-х випробувань. 3. - сенсибілізуючі домішки додають після виготовлення емульсії поверх 100%. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 Підписне 2,0 1,0 0,1 3,0 1,5 2,0 - 4,0 0.3 3 4 2 2 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6 9