Запобіжна вибухова речовина

1. Запобіжна вибухова речовина (ЗВР), що містить рідкі нітроефіри, натрієву або калієву селітру або їх суміш у будь-якому співвідношенні, пальне іонообмінної пари, інгібітор підпалюваності, амонійну селітру (АС) у вигляді порошкоподібної АС, яка відрізняється тим, що як порошкоподібну АС містить здрібнену неводостійку кристалічну АС та (або) здрібнену неводостійку гранульовану АС, та (або) здрібнену пористу АС або суміш здрібненої водостійкої АС з будь-якою іншою із вказаних видів здрібненої АС при будь-якому їх співвідношенні у суміші, при наступному співвідношенні інгредієнтів ЗВР, мас. %: рідкі нітроефіри 8,0-15,0 порошкоподібна АС 2,0-30,0 пальне іонообмінної пари 10,0-33,0 інгібітор підпалюваності 3,0-12,0 натрієва або калієва селітра або їх суміш решта, і при цьому вміст частинок порошкоподібної АС, розмір яких менше 0,5 мм, становить не менше 15 мас. %. 2. ЗВР за п. 1, яка відрізняється тим, що як рідкі U 2 (19) 1 3 0,5-1,1; нітроцелюлоза 0,2-0,6. Згідно з технологічним регламентом виготовлення вугленіту 13П, АС у складі цієї ЗВР використовують у змельченому (порошкоподібному) вигляді. Вугленіт 13П в цілому відповідає вимогам до ЗВР 5 класу по рівню запобіжності та стійкості до підпалювання, які визначають на підставі спеціальних випробувань (див. нормативний документ "Технические требования к патронированным ВВ 5 и 6 классов с повышенной устойчивостью к выгоранию и методики их испытаний", МакНДІ, Макіївка, 1984). В усіх виготовляємих в Україні ЗВР, які вміщують АС, використовують особливий вид цього продукту - водостійку АС. Завдяки цьому забезпечується підвищення стабільності і водостійкості ЗВР, вміщуючих цю АС. Проте на цей час в Україні виробництво водостійкої АС припинено, обладнання для її виготовлення, наскільки відомо, демонтовано, і для виготовлення ЗВР цю селітру імпортують. Останнє у рази підвищило вартість цього продукту і призвело до численних організаційних труднощів у виробництві ЗВР. У зв'язку з цим виникла гостра потреба повністю або хоч частково замінити водостійку АС у складі ЗВР іншими видами АС, які виготовляють в Україні. З такої причини в основу заявленої корисної моделі покладене завдання створення ЗВР, в рецептурі яких виключений або зменшений вміст водостійкої АС і, завдяки цьому, досягнутий заявлений технічний результат, який залягає у розширенні сировинної бази ЗВР. Поставлене завдання вирішено тим, що: 1. ЗВР, що містить рідкі нітроефіри, натрієву або калієву селітру, або їх суміш у будь-якому співвідношенні, пальне іонообмінної пари, інгібітор підпалюваності, амонійну селітру (АС) у вигляді порошкоподібної АС, яка відрізняється тим, що як порошкоподібну АС містить здрібнену неводостійку кристалічну АС, та (або) здрібнену неводостійку гранульовану АС та (або) здрібнену пористу АС, або суміш здрібненої водостійкої АС з будь-якою іншою із вказаних видів здрібненої АС при будьякому їх співвідношенні у суміші, при наступному співвідношенні інгредієнтів ЗВР, мас. %: рідкі нітроефіри 8,0-15,0 порошкоподібна АС 2,0-30,0 пальне іонообмінної пари 10,0-33,0 інгібітор підпалюваності 3,0-12,0 натрієва або калієва селітра або їх суміш решта і при цьому вміст частинок порошкоподібної АС, розмір яких менше 0,5 мм, становить не менше 15 мас. %. 2. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, як рідкі нітроефіри, містить суміш нітрогліцерину з діетиленглікольдинітратом у співвідношенні від 60:40 до 70:30. 3. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, як пальне іонообмінної пари, містить хлорид амонію або сульфат амонію, або їх суміш. 4. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, як інгібітор підпалюваності містить речовину, вибрану із ряду: карбонат кальцію, фосфогіпс, суміш карбо 67083 4 нату кальцію з фосфогипсом. 5. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, додатково містить енерговидільну добавку, вибрану із ряду: полістирол або пінополістирол, та (або) поліпропілен, та (або) поліетилен і, при цьому, вміст цієї добавки становить 0,1-5,0 мас. %. 6. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, додатково містить водостійку добавку, вибрану із ряду: NaKMЦ, борошно злаків, суміш NaKMЦ з борошном злаків, поліакриламід, і при цьому вміст водостійкої добавки становить 0,3-5,0 мас. %. 7. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, додатково містить стеарат кальцію або цинку при його вмісті 0,1-1,5 мас. %. 8. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, додатково містить нітроцелюлозу при її вмісті 0,1-1,0 мас. %. 9. ЗВР за п. 1, згідно корисної моделі, додатково містить висівки злаків і при цьому вміст висівок злаків становить 0,5-10,0 мас. %. 10. ЗВР за п. 9, згідно корисної моделі, як висівки злаків містить пшеничні або житні висівки. Ознаки п. 1 є необхідними у всіх випадках реалізації заявленої ЗВР. Тому п. 1 є незалежним. Ознаки пп. 2, 3, 4, 10 конкретизують речовини, які можна використати, як інгредієнти, охарактеризовані у пп. 1, 9 узагальнюючими поняттями, тому пп. 2, 3, 4, 10, є залежними. Ознаки пп. 5, 6, 7, 8, 9 характеризують додаткові складові частини заявленої ЗВР. Відповідно, вони також з залежними. Між суттєвими ознаками заявленої ЗВР та обумовленим ними технічним результатом існують наступні причинно-наслідкові зв'язки. Рідкі нітроефіри у складі заявленої ЗВР є сенсибілізатором і визначають детонаційну спроможність даної ЗВР. Їх найчастіше використовують у складі сучасних ЗВР з високим рівнем запобіжності (наприклад, ЗВР 5 та 6 класів). Хлорид та (або) сульфат амонію або їх суміш (пальне) та нітрат натрію або їх суміш (окислювач) створюють іонообміну пару, яку найчастіше використовують у складі сучасних ЗВР і яка забезпечує прийнятну працездатність цих ЗВР при збереженні їх високої запобіжності. Функції інших інгредієнтів заявленої ЗВР наступні: - енерговидільна добавка - висококалорійне вуглеводневе паливо - підвищує енергію вибуху. Її уводять до складу заявленої ЗВР у випадку, коли потрібно підвищити працездатність ЗВР і це припустимо по іншим факторам, наприклад, по умовам забезпечення заданого рівня запобіжності; - водостійка добавка підвищує водостійкість ЗВР, тобто її здатність детонувати при підриві в обводнених свердловинах. У таких умовах речовини цієї добавки, при змочуванні їх водою, створюють зовнішній шар водонепроникної маси, який перешкоджає подальшій фільтрації води у глиб заряду ЗВР, і тим самим, зменшує флегматизацію ЗВР водою. Підвищують водостійкість ЗВР також стеарат кальцію або цинку, але по іншому механізму - за рахунок їх гідрофобності. Питання про те, чи слід уводити до складу ЗВР ці обидва інгредієнти, чи досить тільки одного із них, чи вони взагалі непотрібні, вирішують окре 5 мо для кожного конкретного випадку, у залежності від ступеню обводненості вибоїв де використовують ЗВР. Нітроцелюлоза у складі заявленої ЗВР призначена для розчинення у рідких нітроефірах, які при цьому густішають, і це перешкоджає їх ексудації. Відповідно, нітроцелюлоза у складі ЗВР потрібна тільки у тому випадку, коли інші інгредієнти ЗВР самі не в змозі удержати на своєї поверхні уведену кількість нітроефірів. Основна функція АС у складі заявленої ЗВР суттєве підвищення енергії вибуху. Останнє має місце, як безпосередньо, завдяки вибуховим властивостям АС, так і опосередковано, через використання кисню, який постачає АС як додатковий окислювач. Як зазначено вище, на цей час у складі вітчизняних ЗВР, як АС, використовують тільки водостійку АС (ГОСТ 14702). Остання є складною відомою речовиною, у якої принаймні 2 активних інгредієнти - власно амонійна селітра (нітрат амонію) і сіль жирної кислоти - сплавлені між собою. Завдяки рецептурі і технології виготовлення водостійкої АС досягається підвищення її стабільності і, відповідно, стабільності ЗВР, вміщуючих цю АС, зокрема, знижується їх схильність до злежування, тобто твердіння при зберіганні. Крім того водостійка АС має дещо підвищені енергію вибуху та детонаційну спроможність. Існуюча неводостійка АС таких переваг не має. Тому повністю відмовитись від водостійкої АС у виробництві ЗВР на цей час неможливо. Проте зробити це, або хоч би зменшити вміст водостійкої АС у складі деяких ЗВР, зокрема ЗВР, подібних до штатних ЗВР 5 класу - згаданого вище вугленіту 13П і вугленіту П-52 (патент України на корисну модель № 20005, ТУ У 24.6-14312683-00 - цілком реально. Найбільш складним при зміні водостійкої АС неводостійкою є перешкоджання злежуванню ЗВР. Слід відзначити, що досягти цього у випадку ЗВР, подібних до згаданих вище штатних ЗВР 5 класу, легше, ніж у інших ЗВР, наприклад, у ЗВР 4 класу амонійного типу, з наступних причин. По-перше вміст АС у заявленої ЗВР у кілька разів менший, по-друге, інші основні інгредієнти заявленої ЗВР (нітрат натрію або калію, хлорид амонію, карбонат кальцію, желатиновані нітроефіри і.т. ін) менш схильні до злежування, ніж інші, (тобто ті, які не є амонійною селітрою) інгредієнти амонітів, особливо хлорид натрію. Вказані рецептурні фактори, що зменшують схильність до злежування, доцільно доповнити відповідними організаційними і технологічними заходами, зокрема: - при визначенні періодів виготовлення ЗВР, 67083 6 вміщуючих неводостійку АС, у більшій мірі враховувати метеорологічні фактори, ніж при виготовленні ЗВР на водостійкій АС; - підвищити надійність влагоізоляції ЗВР у патронах, пакетах і тарі; - забезпечити мінімально можливу вологість ЗВР. Одним із шляхів зменшення витрат водостійкої АС у складі ЗВР, є її використання у суміші з неводостійкою АС. Важливо, що існуюче обладнання виробництва, у принципі, дозволяє створювати цю суміш безпосередньо у процесі підготовки і при цьому, в залежності від погодних умов та інших факторів, що впливають на злежування ЗВР, змінювати вміст неводостійкої АС у суміші від 0 до 100 %. У формулі заявленої ЗВР передбачена можливість в окремих випадках вводити до складу ЗВР висівки злаків. Останні є порівняно новим інгредієнтом ЗВР і мають численні корисні властивості. Зокрема нами встановлена здатність висівок, а також NaКМЦ, знижувати летючість рідких нітроефірів. Останнє відкриває перспективу зниження токсичного впливу цих речовин на людей, що є дуже важливим і корисним для будь-якої нітроефіровміщуючої ВР. Проте у складі деяких ЗВР висівки можуть погіршити стійкість до підпалювання. Тому питання про доцільність використання висівок має вирішуватись окремо для кожної конкретної рецептури ЗВР. У зв'язку з цим ознака наявності висівок у складі заявленої ЗВР приведена у залежному пункті формули. Аналіз наведеного вище показує, що ускладнення, пов'язані з повноцінною заміною водостійкої АС у складі ЗВР неводостійкою, є суттєво меншими, ніж труднощі, обумовлені імпортом водостійкої АС. Відповідно, така заміна є технічно і економічно доцільною. Можливість здійснення заявленої корисної моделі доведена на спеціально виготовлених зразках (прикладах). Для виготовлення прикладів використовували наступні речовини: - як порошкоподібну АС - спеціально здрібнені до потрібної дисперсності різновидності АС, які запропоновані для виготовлення порошкоподібної АС, а саме: неводостійку гранульовану АС по ҐОСТ-2, водостійку гранульовану АС марки ЖВГ по ГОСТ 14702, пористу АС по ТУ 2143-635. Як всі інші інгредієнти, використано підготовлену сировину з виробництва вугленіту 13П. Випробування прикладів проводили по загальноприйнятим методикам. Рецептура та результати випробувань прикладів на вибухові показники наведені у табл. 1, а на схильність до злежування - у табл. 2. 7 67083 8 Таблиця 1 Інгредієнти та показники прикладів нітроефіри хлорид амонію сульфат амонію карбонат кальцію фосфогіпс пінополістірол поліетилен поліпропілен борошно злаків поліакриламід NаКМЦ висівки ПАС-1 ПАС-2 ПАС-3 стеарат кальцію нітроцелюлоза натрієва селітра калієва селітра ПД* сухих патронів, см ПД* мокрих патронів, см запобіжність у кутовій мортирі, клас підпалюваність, П50, г швидкість детонації, км/с номери прикладів 5 6 7 вміст інгредієнтів 13,0 8,0 15,0 10,0 25,0 10,0 33,0 15,0 15,0 5,0 5,0 2,5 5,0 2,5 0,1 1,0 5,0 5,0 1,0 2,0 0,3 1,0 15,0 5,0 2,0 15,0 15,0 0,7 1,5 0,5 0,5 0,4 0,1 1,0 0,3 36,4 21,0 20,0 34,2 21,3 7,7 15,0 значення показників 7 5 8 6 3 3 5 3 1 (ПТ) 2 3 13,0 25,0 5,0 2,5 2,0 15,0 0,7 0,4 36,4 13,0 25,0 2,0 2,5 2,0 15,0 0,7 0,4 36,4 13,0 25,0 12,0 2,5 6 3 6-7 4 6 4 5 5 5 5 5 5 1,40 2,50 1,42 2,48 1,42 2,52 1,35 2,60 1,47 2,10 1,42 2,75 2,0 7,5 7,5 0,7 0,4 36,4 4 8 9 10 10,0 30,0 5,0 1,0 2,0 2,0 0,5 0,3 49,2 12,5 25,0 5,0 2,5 1,5 0,5 10,0 10,0 0,5 0,3 34,7 12,5 25,0 5,0 5,0 0,5 10,0 10,0 10,0 0,1 0,3 26,6 5 3 7 3-4 6 4 6 6 5 5 1,53 1,90 1,51 1,92 1,36 2,10 1,40 2,20 Примітки: 1. Риски у графах означають, що інгредієнт відсутній, або показник не визначався. 2. ПТ - прототип; ПАС-1 - порошкоподібна АС, здрібнена із гранульованої меводостійкої АС; ПАС-2 - із гранульованої водостійкої АС; ПАС-3 - із пористої АС; ПД - передача детонації. Як видно з табл. 1 всі приклади відповідають існуючим нормам до ЗВР 5 або 6 класу, при чому як у середині, так і на межах заявлених інтервалів вмісту інгредієнтів. Результати випробувань на схильність до злежування характерних прикладів 1, 2, 3, 4, рецептура яких зазначена у табл. 1, приведені у табл. 2. У таблиці прийняті наступні абревіатури: НЗ ЗВР у патронах не затверділа; МЗ (малозатверділа) - ЗВР у патронах злегка затверділа у вигляді окремих кусочків оточених порошкоподібним ЗВР. При надавлюванні пальцем кусочки розсипаються. Вміст затверділих патронів не більше 10 %; ПЗ (припустимо затверділа) - ЗВР затверділа не тільки у вигляді окремих кусочків, але містами і по всій масі патрону або частини патрону. Проте патрон у цілому легко розминається від руки і снаряження патронів-бойовиків не утруднюється. Вміст затверділих патронів не більше 10 %. Затвердіння ЗВР до стадій МЗ та ПЗ практично не знижує вибухові показники ЗВР, які визначають при випробуваннях. При більшому, ніж на стадії ПЗ, затвердінні ЗВР, коли знижуються вибухові показники та (або) утруднюється снаряження патронів-бойовиків, ЗВР бракують. 9 67083 10 Таблиця 2 № прикладу 1 2 3 4 Різновидність АС у прикладі Водостійка АС Неводостійка АС Пориста АС Суміш водостійкої та неводостійкої АС 50:50 Стан ЗВР у патронах після зберігання протягом 3 міс. після виготовлення у різних умовах сприятливі умо- середні (звичайні) складні умови дуже складні ви (t від +6 до умови (t від +7 до (t від +24 до умови (t+25 й будь-якої міну- +23, w від 80-65 до +30, w від 90вище, дощ) сової, сухо) 60) 95 до 60) НЗ НЗ НЗ МЗ-НЗ* НЗ МЗ-НЗ* МЗ ПЗ-МЗ* НЗ Н3*-М3 МЗ* ПЗ* НЗ НЗ МЗ-НЗ* МЗ-НЗ* Примітки: 1. t - температура повітря, град. С; w - вологість повітря, %. 2. Знак * після літери 3 означає, що при виготовленні даного прикладу були посилені заходи перешкоджування твердінню ЗВР. Як видно із табл. 2, заміна у складі заявленої ЗВР імпортної водостійкої АС неводостійкими різновидностями АС, які виготовляють в Україні, є можливою і доцільною. Інтервали вмісту інгредієнтів, мас. %, встановлені на підставі наступних даних. Нітроефіри 8,015,0. Нижня межа встановлена по умовам забезпечення необхідного рівня передачі детонації, верхня - по умовам безпеки виробництва. Пальне іонообмінної пари 10,0-33,0. Нижня межа встановлена по умовам створення необхідної кількості інгібітору підпалення метану, верхня - по умовам забезпечення прийнятної флегматизації ЗВР. Амонійна селітра 2,0-30,0. Нижня межа вибрана по умовам техніко-економічної доцільності, верхня забезпечення необхідного рівня запобіжності та підпалюваності ЗВР. Інтервали вмісту усіх інших інгредієнтів, прийняті у заявленої ЗВР, є звичайними і загальноприйнятими для таких речовин у складі нітроефіровміщуючих ЗВР подібних до заявленої. Заявлену ЗВР можна виготовляти по існуючий технології виробництва нітроефіровміщуючих ЗВР на наявному в Україні відповідному обладнанні. При цьому, враховуючи особливості складу заявленої ЗВР, доцільно існуючу технологію її виготовлення доповнити наступним. 1. При використанні у складі ЗВР суміші водостійкої та неводостійкої АС, в залежності від обсягу виготовляємої ЗВР, поряд з існуючою технологією послідовної підготовки та змішування різних видів АС, може бути доцільним також варіант створення суміші безпосередньо у процесі підготовки. Для цього потрібно на вході процесу загружати обидва види підготовляємої селітри у прийнятій пропорції і тоді на виході, при додержанні певних умов, може бути одержана готова усеред Комп’ютерна верстка А. Крулевський нена суміш. 2. Нами встановлено, що висівки злаків, а також NaKMЦ, і, у деякій мірі, деревинне борошно, здатні інтенсивно всмоктувати і досить міцно удержувати значну кількість рідких нітроефірів. Використовуючи таку властивість даних інгредієнтів нітроефіровміщуючих ЗВР, зокрема заявленої ЗВР, у принципі, можливо попередити ексудацію, тобто підвищити стабільність ЗВР. Проте, з другого боку, при цьому необхідно враховувати наступне. На цей час при виготовленні нітроефіровміщуючих ЗВР у началі змішують усі сухі інгредієнти і після цього, як кінцеву операцію, здійснюють уведення у створену суху суміш і змішування з нею рідких нітроефірів. При цьому не виключено, що завдяки своїм, вказаним вище властивостям, висівки або NаКМЦ, всмокчуть відносно більшу частину нітроефірів, ніж інші інгредієнти ЗВР і, навіть, максимально можливу їх кількість. Останнє може призвести до нерівномірності розподілу нітроефірів по масі ЗВР і знецінити вказані вище, потенційно корисні властивості висівок та NaKMЦ. У зв'язку з цим, рідкі нітроефіри слід уводити до сухої суміші, яка ще не містить висівок або NаКМЦ, змішувати їх з цією сумішшю, і вже після цього загружати у змішувач і змішувати висівки або NаКМЦ. На підставі всього наведеного вище можливо дійти висновку, що завдання, поставлене при створенні заявленої ЗВР - забезпечити можливість повної або часткової заміни імпортної водостійкої АС неводостійкою АС, виготовляємою в Україні, тобто розширити сировинну базу нітроефіровміщуючих ЗВР 5 та 6 класів, є виконаним. В наслідок цього виникає споживчий результат - здешевлення ЗВР і підвищення техніко-економічних показників підривних робіт у вугільних шахтах. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601