Патронована вибухова емульсія

1 Патронована вибухова емульсія водномасляного типу, що сенсибілізована дисперсною газовою фазою і містить нітрат амонію, нітрат натрію, воду, пальне на основі вуглеводнів, емульгатор і алюміній, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що ваговий вміст нітрату амонію складає від 6 0 % до 70%, ваговий вміст нітрату натрію складає від 8% до 14%, ваговий вміст води складає від 4 % до 7%, ваговий вміст пального на основі вуглеводнів складає від 0,5% до 5%, ваговий вміст емульгатора складає від 0,5% до 5%, ваговий вміст алюмінію складає від 12% до 18%, сума вагових ВМІСТІВ нітрату амонію та нітрату натрію складає від 70% до 80%, сума вагових ВМІСТІВ нітрату амонію, нітрату натрію, води, пального на основі вуглеводнів, емульгатора та алюмінію складає від 9 5 % до 100% 2 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що ваговий вміст води складає від 5% до 6% 3 Патронована вибухова емульсія за пп 1 або 2, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що ваговий вміст алюмінію складає від 13,5% до 16,5% 4 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка відрізняється тим, що сума вагових ВМІСТІВ нітрату амонію та нітрату натрію складає від 73% до 77% 5 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що и густина складає від 1,26 до 1,40 6 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що швидкість и детонації, виміряна в об'ємі, обмеженому діаметром 80 мм, складає від 5500 м/с до 6300 м/с 7 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що и реальна загальна енергія, визначена під водою, складає від 1100 кал/г до 1400 кал/г 8 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка відрізняється тим, що об'ємний вміст диспергованої газової фази в ній складає від 13% до 17% 9 Патронована вибухова емульсія за п 1, яка в і д р і з н я є т ь с я тим, що пальне на основі вуглеводнів вибирають із групи, до складу якої входять масла, воски, парафіни та їх суміші 10 Патронована вибухова емульсія за п 1 , яка відрізняється тим, що емульгатор вибирають із групи, до складу якої входять аміни, ефіри жирних кислот, алкіларилові ефіри сульфокислоти, полімери, що одночасно містять гідрофільні і гідрофобні ланцюги, та їх суміші Цей винахід стосується загальних питань застосування промислової вибухівки для цивільних потреб Винахід відноситься до НОВІТНІХ патронованих вибухових емульсій, які придатні, зокрема, для висаджування твердих порід в кар'єрах або на заводських майданчиках Патроновані вибухові емульсії водномасляного типу добре ВІДОМІ спеціалістам цієї галузі До їх складу входять дисперсна водна фаза у вигляді крапельок водного розчину неорганічних окисних солей, незмішувана з водою однорідна органічна фаза, в якій дисперговані згадані вище крапельки, емульгатор, що утворює емульсію водяних крапельок у всьому об'ємі однорідної органічної фази, дисперсна газова фаза, яка рівномірно диспергована в емульсії і яка підвищує чутливість ему О 00 ю 00 ю 58528 льем до запалювання, кожна бульбашка диспергованого газу діє як ділянка перегрівання В порівнянні із звичайним динамітом, який містить від 25% до 45% нітрогліцерину, згадані вище вибухові емульсії безпечні для застосування, а їх виробництво помітно вдосконалене 3 іншого боку, вони помітно менш потужні і виділяють менше вибухової енергії Фахівці цієї галузі довгий час шукали вибухові емульсії зазначеного вище виду, яким були б притаманні безпека і чутливість до запалювання відомих патронованих вибухових емульсій та потужність динамітів, тобто, швидкість детонації в області 6000м/с, виміряна в об'ємі, обмеженому діаметром 80мм, при загальній енергії, виміряній під водою, що перевищує приблизно 1100кал/г Добре відомо, що з метою підвищення швидкості детонації вибухових речовин збільшують їх густину Однак у випадку патронованих вибухових емульсій, сенсибілізованих диспергованою газовою фазою, підвищення густини тягне за собою зменшення вмісту газової фази в об'ємі, а отже, зменшує чутливість до запалювання Це зменшення чутливості можна компенсувати шляхом введення до композицій сенсибілізуючих молекул, таких, як нітрит гідразину та органічні нітрати, зокрема, нітрати аміну, наприклад, нітрат метиламіну, або введення, як альтернативи, каталізаторів реакції, таких, як хлорид МІДІ, або ж таких ще більш реактивних окислювачів, як хлорати або перхлорати Однак, використання таких стабілізуючих молекул, каталізаторів та/або ХІМІЧНО активних окислювачів тягне за собою помітний ризик непередбачуваних піротехнічних випадків Це спричинено тим, що органічні нітрати, хлорати та перхлорати є особливо небезпечними при поводженні з ними, нітрат гідразину нестабільний, а металеві каталізатори можуть реагувати з нітратом амонію, неорганічною окисною сіллю, яку на практиці завжди застосовують в композиціях, окремо або в суміші з ІНШИМИ ОКИСНИМИ СОЛЯМИ Наприклад, в документі ЕР 598 115 описано потужні вибухові емульсії на основі нітрату амонію, що містять нітрат аміну та/або нітрат гідразину як сенсибілізатор В патенті США 4 371 408 описано вибухові емульсії на основі нітрату амонію та нітрату натрію, сенсибілізованих нітратом аміну із вмістом СиСЬ як каталізатора детонації Відомим практичним заходом є також уведення алюмінію у вибухові емульсії з метою підвищення їх енергії Однак, на практиці збільшення вмісту алюмінію обмежується тим фактом, що енергетичний вихід, який є відношенням між виміряною енергією і теоретично розрахованою енергією, в цьому разі сильно зменшується Крім того, відомо, що при зростанні вмісту алюмінію швидкість детонації зменшується через зменшення вмісту за масою газоподібних продуктів у продуктах розпаду На основі цієї теорії і цих експериментальних даних для обізнаного спеціаліста видається неймовірним отримати емульсії, які мали б усі бажані властивості та особливості, що були відмічені вище Однак, ця упереджена думка була подолана Виявилося, зокрема, несподівано, що шляхом комбінування вагового вмісту нітрату амонію і нітрату натрію в досить конкретних межах, у відсутності інших неорганічних солей, сенсибілізуючих молекул, як наприклад, органічних нітратів або нітрату гідразину, та металевих каталізаторів, а також шляхом ретельного вибору природи та вагового вмісту інших складових, особливо вмісту води та алюмінію, можна отримати вибухові емульсії, які мають чутливість до запалювання та безпечність застосування і виробництва, характерні для стандартних патронованих вибухових емульсій, і в той же час вони мають робочі характеристики звичайних динамітів, тобто, швидкість детонації в області 6000 м/с, виміряну в об'ємі, обмеженому діаметром 80мм, і загальну енергію, виміряну під водою, понад 1100кал/г, яка може перевищувати навіть 1200кал/г, при енергетичному виході, що перевищує 80% Таким чином, предметом цього винаходу є НОВІТНІ патроновані вибухові емульсії водномасляного типу, які сенсибілізовані диспергованою газовою фазою і які містять нітрат амонію, нітрат натрію, воду, пальне на основі вуглеводнів, емульгатор і алюміній Характерними особливостями НОВІТНІХ вибухових емульсій є ваговий вміст нітрату амонію - між 60% та 70%, ваговий вміст нітрату натрію - між 8% та 14%, ваговий вміст води - між 4% та 7%, ваговий вміст пального на основі вуглеводнів між 1% та 4%, ваговий вміст емульгатора - між 0,5% та 4%, ваговий вміст алюмінію між-12%та 18%, сума вагових ВМІСТІВ нітрату амонію та нітрату натрію складає між 70% та 80%, сума вагових ВМІСТІВ нітрату амонію, нітрату натрію, води, пального на основі вуглеводнів, емульгатора та алюмінію складає між 95% та 100%, переважно, між 98% та 100%, а ще краще - між 99% та 100% Наведені вище вагові вмісти показані відносно сенсибілізованої вибухової емульсії, і потрібно розуміти, що границі включаються до розгляду Запропоновані згідно з винаходом НОВІТНІ вибухові емульсії, зокрема, не мають у своєму складі хлоратів та перхлоратів, наприклад, хлоратів та перхлоратів амонію, лужних металів або лужноземельних металів, не мають сенсибілізуючих молекул, таких, як органічні нітрати, наприклад, нітрати алкіламшу та нітрати алканоламшу, або таких, як нітрати гідразину, наприклад, нітрат гідразину та нітрат метилпдразину, а також не мають металічних каталізаторів реакції, таких, як хлорид МІДІ Крім того, пальним на основі вуглеводнів може бути суміш кількох видів пального на основі вуглеводнів, а емульгатором може бути суміш кількох емульгаторів Пальне на основі вуглеводнів може бути аліфатичним, циклоаліфатичним або ароматичним, а також насиченим або ненасиченим Можна ВІДМІТИТИ, наприклад, толуол, ксилоли, уайт-спірит, керосин, мазут, парафіни, масла, зокрема, пара 58528 фінові масла або нафтенові масла, жирні кислоти та їх ПОХІДНІ, воски та їх суміші, тобто, будь-яка суміш принаймні двох згаданих складових Пальне на основі вуглеводнів вибирається, переважно, з групи, до складу якої входять масла, воски та парафіни, а також їх суміші Емульгатором може бути будь-який емульгатор, добре відомий фахівцям як такий, що сприяє фізичній стабільності водно-масляних емульсій шляхом зниження міжфазного натягу між двома фазами емульсії Емульгатор вибирають переважно з групи, до складу якої входятьполімерні емульгатори, які одночасно мають і гідрофільні, і гідрофобні ланцюги, наприклад, ПОХІДНІ поліізобутилену та ПОХІДНІ бурштинового ангідриду, аміни, особливо ті, що містять від 12 до 24 атомів вуглецю, ефіри жирних кислот, такі, як сорбітан моноолеат, сорбітан лаурат, сорбітан пдльмітат та сорбітан стеарат, алкіларилові ефіри сульфокислоти та їх суміші АЛЮМІНІЙ у контексті даного винаходу використовують мілко подрібненим, переважно у вигляді порошку Розміри його часточок загалом складають від 0,1 ммк до 250ммк, а краще між 0,5ммкта 150ммк Вибухові емульсії згідно з винаходом сенсибілізують диспергованою газовою фазою за способом, добре відомим фахівцям галузі Серед найбільш відомих способів введення газової фази у вибухові емульсії можна ВІДМІТИТИ механічне змішування, виділення газу на МІСЦІ З допомогою ХІМІЧНИХ реактивів та введення пористого матеріалу, що містить закриті комірки, наприклад, скляних або пластикових мікросферичних газоконтейнерів, крупинок пінополістиролу або зольного пилу Можна також комбінувати різні способи, наприклад, одночасно застосовувати ХІМІЧНІ реактиви і мікросфери Згідно З даним винаходом перевага віддається способу виділення газу на МІСЦІ З ДОПОМОГОЮ ХІМІЧ НИХ реактивів, зокрема, з використанням нітритів, таких, як нітрит натрію, який при реакції з амонієвими іонами нітрату амонію зразу починає виділяти азот Ця реакція може бути прискорена підвищенням температури та/або каталізатором, таким, як сечовина, тюсечовина або тюціанат У варіанті здійснення винаходу, якому віддається найбільша перевага, вибухові емульсії згідно з винаходом містять від 13 до 17 об'ємних ВІДСОТКІВ диспергованої газової фази, а краще від 14 до 16 об'ємних ВІДСОТКІВ Згідно З ОДНИМ ІЗ варіантів здійснення винаходу, якому віддається перевага, сума вагового вмісту нітрату амонію і нітрату натрію складає між 73% та 77%, а краще - між 74% та 76% Згідно З ІНШИМ варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, ваговий вміст нітрату амонію складає між 6 1 % та 67%, а краще - між 62% та 65% Згідно ще з одним варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, ваговий вміст води складає між 4,5% та 6,5%, а краще - між 5% та 6% Згідно ще з одним варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, ваговий вміст алюмінію складає між 13% та 17%, краще - між 13,5% та 16,5%, а ще краще - між 14% та 16% Згідно ще з одним варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, ваговий вміст емульгатора складає між 1,5% та 4%, а краще між 2% та 3,5% Згідно ще з одним варіантом здійснення винаходу, якому віддається перевага, ваговий вміст пального на основі вуглеводнів складає між 0,7% та 4%, краще - між 0,8% та 3%, а ще краще - між 1%та2% Крім того, густина вибухових емульсій згідно з винаходом переважно знаходиться між 1,26 та 1,40, в кращому варіанті між 1,28 та 1,37, їх швидкість детонації, виміряна в об'ємі, обмеженому діаметром 80 мм, складає від 5500м/с до 6300м/с, в кращому варіанті від 5750м/с до 6300м/с, а їх реальна загальна енергія, визначена під водою, складає від 1100кал/гдо 1400кал/г, в кращому варіанті від 1200кал/гдо 1400кал/г Вибухові емульсії згідно з винаходом можуть бути отримані по аналогії з будь-яким процесом, вже відомим для отримання вибухових водномасляних емульсій, які сенсибілізовані диспергованою газовою фазою і містять нітрат амонію, нітрат натрію, воду, пальне на основі вуглеводнів, емульгатор і алюміній На першому етапі можна, наприклад, приготувати 1) водну фазу шляхом розчинення нітрату амонію і нітрату натрію у воді при температурі, наприклад, між 100°С та 105°С, в резервуарі, обладнаному системою нагрівання та системою перемішування У випадку ХІМІЧНОГО газоутворення на цьому етапі до газової фази може бути доданий в оптимальних кількостях згаданий вище каталізатор реакції, як то сечовина, тюсечовина або тюціанат 2) жирну фазу, що складається з пального на основі вуглеводнів і, звичайно, емульгатора, шляхом перемішування складових разом при температурі, наприклад, в області 95°С в резервуарі, обладнаному системою нагрівання та системою перемішування На цьому етапі емульгатор можна також не вводити до пального на основі вуглеводнів Далі на другому етапі готується водномасляна емульсія, безперервним або періодичним способом Згідно З періодичним способом приготування після введення у змішувач необхідних кількостей водної фази, жирної фази і емульгатора, якщо він не був уведений в жирну фазу, можна отримати емульсію, використовуючи для цього турбоміксер, і одночасно гомогенізувати м, наприклад, з допомогою змішувача з лопатями у вигляді листка конюшини Згідно З безперервним способом приготування обидві фази і емульгатор, якщо він не був уведений в жирну фазу, закачуються з допомогою дозувальних насосів у ПІДВІДНІ трубопроводи емульсієутворюючої машини Після ЦЬОГО на третьому етапі в отриману емульсію вводяться різні активуючі присадки, тобто, алюміній, хімічне джерело газу та/або мікросфери Згідно З періодичним способом приготування 58528 алюміній, мікросфери та/або хімічне джерело газу вводяться в емульсію, переважно, шляхом змішування у змішувачі, який використовується для приготування емульсії, або в змішувачі з планетарною системою перемішування Згідно З безперервним способом приготування активуючі присадки вводяться, переважно, безперервно, наприклад, з допомогою шнека в перемішуючий пристрій, в який наливається також водномасляна емульсія з емульсієутворюючої машини Далі приготовані таким чином сенсибілізовані вибухові емульсії закладаються, після першого охолодження, яке не є обов'язковим, вручну або автоматично, в оболонки, наприклад, паперові або пластикові, з допомогою патроно-оснащувального обладнання, що добре знайоме спеціалістам Після ЦЬОГО отримані патрони піддаються загальному охолодженню, наприклад, за допомогою холодної води або холодного повітря, залежно від природи оболонки, аби стабілізувати отриману кінцеву емульсію Наведені нижче приклади, які не вносять обмежень, ілюструють винахід та переваги, що він їх надає Приклади 1 і 2 Вибухові емульсії згідно з винаходом Нижче наведено ваговий склад приготованих вибухових емульсій Нітрат амонію Нітрат натрію Вода Пальне на основі вуглеводнів Емульгатор АЛЮМІНІЙ Хімічне джерело газу (нітрат натрію) з реагуючим каталізатором (тюсечовина) Приклад 1 63,1% 11,7% 5,6% Приклад 2 63,6% 11,8% 5,7% 1,4% 1,1% 3,1% 15,0% 2,7% 15,0% 1200Дж Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна