Спосіб одержання вибухових речовин на місці

1. Спосіб одержання вибухових речовин на місці, що включає транспортування до місця одержання невибухового або малочутливого в'яжучого продукту, який містить водний розчин або суспензію солі-окиснювача, загусник та, необов'язково, пальний матеріал та/або активатор, стабілізатор повітряних бульбашок та, необов'язково, неорганічний окиснювач у гранульованій формі або суміш окиснювача та пального матеріалу у гранульованій формі та/або рідкий пальний матеріал, змішування першого та другого і, необов'язково, третього та/або четвертого вищезгаданих продуктів у цистерні, що дозволяє змішувати і захоплювати атмосферне повітря контрольованим способом для одержання придатної для закачування вибухової суміші з кисневим балансом від 10% до +10% з густиною, яка може регулюватися шляхом контролювання кількості повітря, яке включають у вищезгадану суміш, і завантаження C2 2 (11) 1 3 75381 4 картриджах, як правило капсульних, до застосутинок нітратів, як правило, є вищим за 50%, вравання менш чутливих продуктів, які приводяться в ховуючи те, що для нижчого вмісту густина отридію запальником. Для полегшення транспортуванманої в результаті суміші значною мірою зростає ня було започатковано тенденцію до виробництва відразу по заповненню проміжків рідким продукабо активації на місці. том, а це призводить до втрати сумішшю необхідПершими патентами, що стосувалися виробної для активації чутливості. При вмісті частинок ництва на місці, тобто, у машині, яку застосовують нітратів, меншому за 50%, отриманий в результаті для закачування вибухових речовин у підривну продукт, як правило, може закачуватися, і активасвердловину, були [патенти від IRECO US цію здійснюють або перед заповненням підривних 3,303,738 та US 3,338,033]. У цих патентах описасвердловин порожніми мікросферами, або ж шляно одержання всередині машини суспензійної вохом утворення газу відразу після заповнення піддовмісної вибухової речовини шляхом дозування ривних свердловин через хімічну реакцію. У [патенті WO 99/00342] (Uniòn Española de та змішування рідкого розчину солей та окиснювачів з твердим матеріалом, що містить соліExplosivos S.A.) описано спосіб та установку для окиснювачі та солі-загусники. У [патенті США активації на місці вибухових речовин на водній 3,610,088] (IRECO) застосовано такий самий спооснові до заповнення підривних свердловин з засіб, як і в попередніх патентах, для утворення сустосуванням невибухового суспензійного водовміспензійної водовмісної вибухової речовини на міссного в'яжучого матеріалу. Активацію здійснюють ці, який включає одночасне додавання повітря або шляхом змішування дозованої кількості в'яжучого шляхом механічного захоплення, або через утвопродукту з газом та стабілізатором газових бульрення газу через хімічну реакцію. У [патенті ЕР 0 башок. Так само, у [патентній заявці WO 01/04073] (Uniòn Española de Explosivos S.A.) описано спосіб 203 230] (IRECO) описано змішувач, який складається з рухомих та нерухомих лопатей, які дозвоодержання на місці вибухових речовин на водній ляють одержувати на місці вибухову речовину у основі до заповнення підривних свердловин із суформі водоолійної емульсії. спензійного водовмісного в'яжучого окиснювача з Основним недоліком цього першого покоління кисневим балансом, більшим за 14%, пального технологій одержання на місці є те, що в них заматеріалу, газу та стабілізатора газових бульбастосовували розчини солей-окиснювачів при висошок. кій температурі, і вони мали транспортуватися в Мета винаходу полягає в забезпеченні процеабсолютно термостійких цистернах з додаванням дури одержання на місці придатних для закачутеплоти. Складність машини для транспортування вання сумішей на водній основі з вибухових речовин та (I) невибухового суспензійного та процесу одержання вимагала наявності висококваліфікованого персоналу, який гарантував би водовмісного в'яжучого матеріалу, (II) стабілізатоуспішність функціонування. ра бульбашок і, необов'язково, (III) окиснювача З початком застосування емульсій почалася або суміші окиснювача та пального матеріалу у тенденція до транспортування в'яжучих емульсій, гранульованій формі та/або (IV) рідкого пального класифікованих як невибухові, та їх активації на матеріалу. Густина кінцевого продукту може регумісці шляхом змішування з порожніми мікросфелюватися згідно з умовами процесу. Цей процес рами або утворення газу шляхом хімічної реакції. дозволяє контролювати густину, а отже, і якість Однією з характеристик емульсій є те, що вони не вибухового продукту, до заповнення підривних можуть використовуватися після газифікації, оскісвердловин, таким чином, дозволяючи уникати льки це викликає міграцію газових бульбашок, а помилок чутливості через недостатню густину. Він отже, збільшення густини. З цієї причини закачутакож дозволяє варіювати енергію одержаного в вання та обробку емульсії слід здійснювати перед результаті вибухового продукту через співвіднотим, як відбудеться реакція газифікації, як описано шення вибухового в'яжучого матеріалу та окиснюв [патенті США 4,008,108]. Основним недоліком є вача або суміші окиснювача та пального матеріалу проміжок часу між заповненням підривних сверду гранульованій формі. ловин та досягненням остаточної густини, що не На кресленні показано схему одного варіанта дає можливості для маневрування у разі, коли втілення установки для одержання на місці вибуотримана густина є неправильною, створює ймохових сумішей, які забезпечуються цим винаховірність помилкової активації або неправильного дом. розподілу вибухових речовин у стовбурі підривної Винахід забезпечує спосіб безперервного одесвердловини. ржання на місці придатних для закачування вибуІншою альтернативою є транспортування перхових речовин (далі — спосіб винаходу), який вісного продукту та активація його у шахті з застовключає: суванням суміші нітратних частинок низької густиа) транспортування до місця одержання: ни або суміші нітрату амонію з олією (ANFO). У (I) малочутливого, невибухового в'яжучого ма[патентах США 4,555,278 та ЕР 0 194 775] описано теріалу, який включає водний розчин або суспенвибухові речовини цього типу, утворені з емульсій зію солі-окиснювача, загусник та, необов'язково, та водовмісних суспензій відповідно. У цьому типі пальний матеріал та/або активатор; вибухових речовин, відомих як "важкі ANFO", акти(II) стабілізатора бульбашок та, необов'язково вація відбувається завдяки пористості гранул ніт(III) неорганічного окиснювача у гранульованій рату амонію та повітря, яке закупорює їх проміжки. формі або суміші окиснювача та пального матеріЦі типи сумішей не піддаються закачуванню, підалу у гранульованій формі та/або ривні свердловини завантажуються за допомогою (IV) рідкого пального матеріалу шпинделів, і водостійкість обмежується. Вміст часб) змішування вищезгаданих продуктів (I), (II) 5 75381 6 та, необов'язково, (III) та/або (IV), у пристрої, який ал, становить від 1% до 20% за масою від загальної кількості в'яжучого продукту, в оптимальному дозволяє змішування та збирання атмосферного варіанті—від 3% до 7%. Через те, що придатна повітря контрольованим способом з метою одердля закачування вибухова суміш, одержана за жання вибухової суміші, яка може закачуватися, з допомогою процедури згідно з винаходом, містить кисневим балансом від -10% до +10% і з густиною, один або кілька пальних матеріалів, якщо вищеяка може регулюватися шляхом контролювання згаданий пальний матеріал або матеріали не міскількості повітря, яке включають у вищезгадану тились у в'яжучому продукті, виникає необхідність суміш; і їх додавання у змішувач. Кисневий баланс придав) завантаження одержаної в результаті притної для закачування вибухової суміші, досягнутий датної для закачування вибухової суміші безпосеспособом згідно з винаходом, становить від -10% редньо у підривні свердловини. З точки зору цього опису, "одержання на місці" до +10%. В'яжучий продукт містить, якщо потрібно, один стосується одержання вибухової речовини до заповнення підривних свердловин на місці, де вони або кілька активаторів. Необов'язковими активаторами можуть бути активатори, які зазвичай замають бути застосовані, або поруч із ним, що означає змішування різних компонентів на місці в стосовують у виробництві цього типу вибухових речовин на водній основі. У конкретному варіанті установці, яка може транспортуватися, наприклад, на вантажівці, а не у стаціонарній установці (завтілення вищезгаданими активаторами можуть бути алкіламіннітрати або, наприклад, метиламінводське виробництво), як правило, на значній відстані від місця, призначеного для застосування винітрат, диметиламіннітрат і т. ін., алканоламіннітрати, наприклад, етаноламіннітрат, діетаноламінбухівки. Невибуховий або низькочутливий в'яжучий нітрат, триетаноламіннітрат і т. ін., а також інші розчинні у воді аміни, такі як гексамін, діетилентпродукт, який далі називається в'яжучим продуктом, є продуктом на водній основі, який складаєтьриамін, етилендіамін та їхні суміші. Взагалі, загальна концентрація активатора у в'яжучому продукся з води, солі-окиснювача та загусника. Якщо потрібно, вищезгаданий в'яжучий продукт також ті, якщо він його містить, може становити від 0,5% до 40% за масою, в оптимальному варіанті—від може містити пальний матеріал та/або активатор. В'яжучий продукт транспортують до місця одер2% до 30%. В'яжучий продукт може бути присутній у прижання придатної для закачування вибухової суміші у відповідній тарі, такій як цистерна. датній для закачування вибуховій суміші, одержаній способом згідно з винаходом, у широкому діаЯк солі-окиснювачі застосовують нітрати, хлорати та перхлорати амонію, або лужних металів пазоні концентрації, в оптимальному варіанті—у співвідношенні, вищому за 50% за масою від загаабо металів зі ступенем лужності, та їхні суміші. Тобто, такими солями, крім інших, можуть бути льної кількості суміші, в оптимальному варіанті— від 55% до 95% за масою. нітрати, хлорати та перхлорати амонію, натрію, Як стабілізатори бульбашок застосовують рокалію, літію, магнію, кальцію та їхні суміші. Загальзчини або суспензії поверхнево-активних речовин, на концентрація солей-окиснювачів може становитаких як похідні амінів жирних кислот, наприклад, ти від 30% до 90% за масою в'яжучого продукту, в амінлаурилацетат і т. ін., білки, наприклад, яєчний оптимальному варіанті—від 40% до 75%. альбумін, лактальбумін, колаген, модифікована Як засоби загуснення для одержання цього гуарова смола гідроксипропілового типу і т. ін., або типу вибухових речовин застосовують традиційні суміші вищезгаданих продуктів. Концентрація стазагусники, наприклад, продукти, видобуті з насінбілізатора може становити від 0,01% до 5% за маня, такі як гуарова смола, галактоманан, біосинтесою відносно загальної кількості придатної для тичні продукти, такі як ксантан, крохмаль, похідні продуктів, таких як карбоксиметилцелюлоза, синзакачування вибухової суміші, одержаної способом згідно з винаходом, в оптимальному варіантетичні полімери, такі як поліакриламід, а також суміші вищезгаданих продуктів. Концентрація заті—від 0,1% до 2%. Стабілізатор бульбашок має транспортуватися до місця одержання придатної гусників може становити від 0,1% до 5% від маси в'яжучого продукту, в оптимальному варіанті—від для закачування вибухової суміші у відповідній тарі, такій як цистерна. 0,5% до 2%. В'яжучий продукт, якщо потрібно, може містиПридатна для закачування вибухова суміш, одержана способом згідно з винаходом, необов'яти один або кілька пальних матеріалів. Пальні матеріали, які необов'язково можуть бути присутні у зково має містити неорганічний окиснювач у гранульованій формі або суміш окиснювача та пальв'яжучому продукті, можуть бути твердими або рідкими, наприклад, органічними компонентами, ного матеріалу у гранульованій формі. Для неорганічних окиснювачів у гранульованій формі які належать до групи, що складається з ароматичних вуглеводнів, насичених або ненасичених застосовують неорганічні нітрати, в оптимальному варіанті—нітрат амонію. У деяких випадках грануаліфатичних вуглеводнів, олій, нафтопродуктів, або рослинного походження, такими як крохмаль, льованим неорганічним окиснювачем може бути пористий нітрат амонію, стандартний продукт для борошно, тирса, меляса та цукри, або іншими тонко диспергованими металевими пальними матеріодержання вибухових речовин. У конкретному варіанті втілення може передалами, такими як алюміній, кремній, феросиліцій. В'яжучий продукт необов'язково може містити субачатися додаткова суміш неорганічного окиснювача та пального матеріалу у гранульованій форміш із вищезгаданих пальних матеріалів. Взагалі, загальна концентрація пального матеріалу у в'ямі. У цьому разі неорганічний нітрат застосовують як неорганічний окиснювач, наприклад, гранульожучому продукті, якщо він містить пальний матері 7 75381 8 ваний нітрат амонію. Як пальний матеріал застоклад, за допомогою насоса, безпосередньо у підсовують або рідкий пальний матеріал, такий як ривні свердловини, додаючи, якщо потрібно, ретигазойль та ін., або твердий пальний матеріал, такулюючий агент для поліпшення водостійкості. кий як гранульований алюміній або смола і т. ін. У Серед ретикулюючих агентів застосовують сурм'яконкретному варіанті втілення вищезгадана суміш ні компоненти, такі як піроантимонат калію, сурма неорганічних окиснювачів та пальних матеріалів у та тартрат калію, ті, що містять хром, такі як хрогранульованій формі містить неорганічний нітрат у мова кислота, дихромат натрію або калію, ті, що гранульованій формі та рідкий пальний матеріал, містять цирконій, такі як сульфат цирконію або зокрема, суміш нітрату амонію та газойлю. діізопропіламін цирконію лактат, ті, що містять Концентрація неорганічного окиснювача у гратитан, такі як триетаноламін титану хелат, ті, що нульованій формі або суміші окиснювача та пальмістять сполуки алюмінію, такі як сульфат алюміного матеріалу у гранульованій формі у придатній нію та його суміші. для закачування вибуховій суміші є меншою за Концентрація ретикулюючих агентів, якщо такі 50% відносно загальної кількості суміші, в оптимадодаються, може становити від 0,1% до 5% за льному варіанті—від 10% до 40% за масою. масою відносно загальної кількості придатної для Неорганічний окиснювач у гранульованій фозакачування вибухової суміші, одержаної спосормі або суміш, яка складається з неорганічного бом згідно з винаходом, в оптимальному варіанокиснювача та пального матеріалу у гранульоваті—від 0,01% до 2%. ній формі, транспортують до місця одержання Спосіб згідно з винаходом здійснюють у мапридатної для закачування вибухової суміші у відшині для закачування вибухових речовин, оснаповідній тарі, такій як цистерна. щеній необхідними засобами, яка має відділення Придатна для закачування вибухова суміш, для транспортування вищезгаданих компонентів (I)-( IV). одержана способом згідно з винаходом, необов'язково може містити рідкий пальний матеріал. Цей В оптимальному варіанті втілення спосіб одепальний матеріал може бути ароматичним вуглержання на місці придатних для закачування вибуводнем, аліфатичним вуглеводнем, олією, нафтохових речовин на водній основі, описаний у цьому продуктом, продуктом рослинного походження або винаході, здійснюють у машині для транспортусумішшю вищезгаданих продуктів. Концентрація вання вибухівки до підривних свердловин, яка має рідкого пального матеріалу може становити від 0% (див. схему, показану на кресленні): до 20% за масою, в оптимальному варіанті—від - чотири цистерни, в яких можуть зберігатися 2% до 10% за масою відносно загальної кількості різні компоненти, а саме, цистерну (1) для невибупридатної для закачування вибухової суміші, одехового або низькочутливого в'яжучого продукту, ржаної способом згідно з винаходом. У відповідцистерну (2) для неорганічного окиснювача у граному разі рідкий пальний матеріал транспортують нульованій формі, цистерну (3) для рідкого пальдо місця одержання придатної для закачування ного матеріалу та цистерну (4) для стабілізатора вибухової суміші у відповідній тарі, в оптимальногазових бульбашок; му варіанті—у цистерні. - ходовий гвинт (5) для дозування неорганічноЗмішування в'яжучого продукту, стабілізатора го окиснювача у гранульованій формі; бульбашок та, необов'язково, неорганічного окис- ходовий гвинт (6) для доставления неорганінювача у гранульованій формі або суміші неоргачного окиснювача у гранульованій формі до змінічного окиснювача та пального матеріалу у грашувача (7) типу обертальної бетономішалки; нульованій формі і рідкого пального матеріалу, - насос (8) для дозування в'яжучого продукту; здійснюють у відповідному змішувачі, такому як - насос (9) для дозування стабілізатора; ротаційний змішувач (мішалка), з включенням та - насос (10) для дозування пального матеріазахопленням атмосферного повітря. Після змішулу, відповідно, у змішувач (7); вання вищезгаданих компонентів та включення - насос (11) для відсмоктування з бункера (12) повітря одержують активовану, придатну для заз метою закачування придатної для закачування качування вибухову суміш з кисневим балансом вибухової суміші (вибухового продукту) на дно від -10% до +10% з густиною, яка може регулювапідривних свердловин і тися шляхом контролювання кількості повітря, - насос (13), сполучений із цистерною (14), в включеного до вищезгаданої суміші. Характер в'яякій зберігається ретикулюючий агент. жучого продукту, разом із застосуванням стабіліСпосіб одержання на місці придатної для зазатора бульбашок, дозволяє включення повітря качування вибухової суміші, який забезпечується під час змішування різних компонентів, регулюцим винаходом, має перевагу, яка полягає в тому, вання густини вибухової суміші через дію на змінні що дозволяє негайно змінювати густину вибухової процесу, наприклад, на інтенсивність подачі різних речовини, таким чином дозволяючи визначати і компонентів та/або на швидкість обертання змішуконтролювати густину вибухової речовини до завача. Після виходу зі змішувача вибухова суміш є повнення підривних свердловин. Водночас він повністю активованою і, досягши кінцевої густини, також дозволяє варіювати пропорції суміші, регуможе бути піддана контролеві якості перед заповлюючи її енергію згідно з вимогами конкретного ненням підривної свердловини. Густина придатної випадку застосування. для закачування вибухової суміші, одержаної споВинахід пояснюється на представленому нижсобом згідно з винаходом, може бути різною у шиче прикладі, який у жодному разі не може вважароких межах, в оптимальному варіанті—від 0,7 до тися обмежувальним. 1,4г/см3, краще—від 1,0 до 1,25г/см3. Вибухові продукти (придатні для закачування Активовану вибухову суміш закачують, напривибухові речовини), описані у цьому прикладі, 9 75381 10 одержують в установці, розташованій на машині, ротаційному змішувачі (7): суспензійного водовміяка складається з таких елементів: сного в'яжучого матеріалу, нітрату амонію, газой- 8000-літрова цистерна (1), в якій зберігається лю та розчину стабілізатора бульбашок. Густину невибуховий або низькочутливий, суспензійний одержаного в результаті продукту регулюють чеводовмісний (суспензійний водовмісний в'яжучий рез інтенсивність потоку різних компонентів та матеріал) в'яжучий продукт (1); швидкість обертання змішувача (7). В Таблиці 2 - 10000-літрова цистерна (2), в якій зберігаєтьпоказано різні умови одержання та густину кожнося неорганічний окиснювач у гранульованій формі; го одержаного варіанта: - 1000-літрова цистерна (3) для рідкого пального матеріалу; Таблиця 2 - цистерна (4) на 200л для зберігання стабілізатора повітряних бульбашок; Робочі умови та густина одержаної вибухової - ходовий гвинт (5) для дозування неорганічносуміші го окиснювача у гранульованій формі; - ходовий гвинт (6) для доставления неорганіСуспенчного окиснювача у гранульованій формі до ротазійний Нітрат ційного змішувача (7); Змішу- водовмісГа- СтабіліамоГустина, - три насоси (8, 9 та 10) для доставления сувач, ний в'язойль, затор, нію, г/см3 спензійного водовмісного в'яжучого матеріалу, об./хв жучий л/хв. кг/хв. кг/хв стабілізатора бульбашок та рідкого пального маматеріал, теріалу, відповідно, до змішувача (7); кг/хв - насос (11) для відсмоктування з бункера (12) 250 150 0 5,6 1,5 1,22 з метою закачування вибухового продукту на дно 350 150 0 5,6 1,5 1,08 підривних свердловин; і 400 150 0 5,6 1,5 0,95 - насос (13), сполучений із цистерною (14), у 400 300 0 11,2 4,0 1,18 якій зберігається ретикулюючий агент. 350 150 50 9,4 2,5 1,12 Цистерну (1) заповнюють композицією суспен350 150 100 13,3 3,0 1,17 зійного водовмісного в'яжучого матеріалу, описа400 150 130 15,6 3,5 1,15 ного у Таблиці 1: 400 100 80 10,0 2,3 1,02 Таблиця 1 Склад суспензійного водовмісного в'яжучого матеріалу Компонент Вода Нітрат амонію Метиламіннітрат Гуарова смола % 11,9 78,0 9,5 0,6 Цю композицію складають із водного розчину, насиченого нітратом амонію та метиламіннітратом, і дрібними частинками нітрату амонію у суспензії, цю суспензію стабілізують з гуаровою смолою. Густина суміші в'яжучого матеріалу перед стабілізацією в описаному механізмі становила 1,50г/см3. Цистерни (2), (3) та (4) наповнюють пористим нітратом амонію, газойлем та розчином яєчного альбумін розчину по 10% відповідно. Перед початком виробничих випробувань градуюють дозувальний ходовий гвинт нітрату амонію (5) та дозувальні насоси для суспензійного водовмісного в'яжучого матеріалу (8), газойлю (10) та розчину стабілізатора бульбашок (9). Здійснюють різні виробничі випробування зі змішуванням у Комп’ютерна верстка М. Ломалова Як можна побачити в Таблиці 2, значення густини можна регулювати через зміну швидкості обертання змішувача (7). Так само, підтримуючи постійну швидкість обертання і змінюючи потік продукту, регулюють густину кінцевого вибухового продукту. Вибуховий продукт після виходу зі змішувача (7) закачують у підривні свердловини насосом (11). Для полегшення закачування подавальну трубу змащують ретикулюючим розчином триетаноламінтитанату у гліколі, щоб після змішування з вибуховим продуктом у підривній свердловині зона була більш водостійкою. Усі випробувані композиції детонували у тридюймових (7,32см) підривних свердловинах і приводилися в дію за допомогою 450г пентолітового запальника, з VOD від 3500 до 5500м/сек. Підписне Тираж 26 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