Емульсійна композиція для вибухової речовини

Реферат: Емульсійна композиція для вибухових речовин містить водні розчини неорганічних нітратів, емульгатор "Україніт", оксид кальцію та сахарозу. UA 99389 U (12) UA 99389 U UA 99389 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до емульсійних композицій, що є основою емульсійних вибухових речовин (ЕВР), і може бути використана в гірничодобувній промисловості при виготовлені ЕВР на місцях ведення підривних робіт. Емульсійні композиції є зворотними емульсіями водного розчину окисника - неорганічних нітратів (нітрату амонію або його суміші з іншими неорганічними нітратами) в непрерервній фазі горючого компоненту (відновнику) [В.Л. Барон и др. Техника и технология взрывных работ в США -М.: Недра, 1989. - С. 82]. Емульсійні композиції малочутливі до зовнішніх фізичних впливів і здатні детонувати тільки при введенні в них сенсибілізаторів. Як сенсибілізатори використовують модифікатори щільності емульсії, а саме: порожнисті мікросфери або газогенеруючі добавки (ГГД), при контакті яких з емульсійною композицією утворюється газ. В залежності від хімічної природи ГГД перед сенсибілізацією емульсійної композиції необхідно забезпечити в ній кислотне (рН=1-3) або лужне (рН≥8,0) середовище [Розробка і впровадження емульсійних вибухових речовин на кар'єрах України // Під ред. Купріна В.П. - Дніпропетровськ: ДВНЗ УДХТУ, 2012. – С. 112, 120]. Відома емульсійна композиція, що входить до складу ЕВР "Україніт -ПП-2" (патент України 7 № 52825 С2, МПК С 06В 31/00, С 06В 47/00, С 06В 21/00, опубл. 15.01.2003), яка містить водні розчини нітратів амонію та кальцію і емульгатор "Україніт" в наступному співвідношенні, мас. %: нітрат амонію - 41-64, нітрат кальцію - 15-35, емульгатор "Україніт" - 6-9, вода - до 100, але не менш 15. Як відновник використовують емульгатор "Україніт" за ТУ У 20.5-19436711-002-2012, який є розчином неіоногенних поверхнево-активних речовин на основі рослинних жирів і жирних спиртів у нафтопродуктах. Вказана емульсійна композиція має близький до нуля кисневий баланс, що забезпечує максимальну теплоту вибуху і практичну відсутність токсичних газів (NO x, СО) при застосуванні. Вадою відомої емульсійної композиції є невисока швидкість і ступінь її сенсибілізації (зменшення щільності) при введенні газогенеруючої добавки ГГД-У (ТУ У 24.6-19436711-0052004), яка являє собою водний розчин перекису водню, з метою отримання ЕВР. При контакті газогенеруючої добавки з емульсійною композицією відбувається розклад перекису водню з утворенням мікропухирців кисню: Н2О2=Н2О+½ О2. Промислові випробування показали, що швидкість наведеної реакції залежить від водневого показника середовища і оптимальна в слабо лужній області (рН=8,0-8,4), тоді як вказана емульсійна композиція має рН=6,3-6,8. Відома також емульсійна композиція ЕК (патент України № 33259U, МПК С06В 31/00, опубл. 10.06.2008), вибрана як найближчий аналог, що містить водні розчини неорганічних нітратів (нітрати амонію, кальцію і натрію), емульгатор "Україніт" і оксид кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: нітрат амонію - 40-52, нітрат кальцію 10,0-34,5; нітрат натрію - 0,5-15,0; емульгатор "Україніт" - 7-9; оксид кальцію - 0,1-0,9; вода - 15-18. Введення до складу емульсійної композиції оксиду кальцію стабілізує значення водневого показника в слабо лужній області в результаті утворення гідроксиду кальцію: СаО+Н2О=Са(ОН)2, незалежно від співвідношення нітратів, що забезпечує підвищення швидкості і ступеню газогенерації емульсії. Вказана емульсійна композиція використовується, переважно, на відкритих гірничих роботах, де термін її застосування не перевищує 10 діб. В той же час на підземних роботах гарантійний термін повинен складати не менше 30 діб. Дослідження показали, що порушення стабільності емульсії відбувається, в першу чергу, внаслідок кристалізації неорганічних нітратів з пересиченого водного розчину (дисперсна фаза емульсії) [Розробка і впровадження емульсійних вибухових речовин на кар'єрах України // Під ред… Купріна В.П. - Дніпропетровськ: ДВНЗ УДХТУ, 2012. – С. 73-76], причому зародками кристалізації виступають мікрочастинки гідроксиду кальцію, які не розчинилися у воді. Задачею корисної моделі є підвищення стійкості емульсійної композиції до кристалізації. Поставлена задача вирішується тим, що емульсійна композиція для вибухових речовин, яка містить водні розчини неорганічних нітратів, емульгатор "Україніт" і оксид кальцію, згідно з корисною моделлю, додатково містить сахарозу. При цьому вона містить компоненти при наступному співвідношенні, мас. %: нітрат амонію 43,5-48,9 нітрат кальцію 25,0-35,0 емульгатор "Україніт" 8,0-9,0 оксид кальцію 0,4-1,0 сахароза 0,5-1,5 вода 10,0-17,0. 1 UA 99389 U Сахароза С12Н22О11 суттєво (в 3-5 разів) підвищує розчинність гідроксиду кальцію Са(ОН) 2 внаслідок утворення сахаратів кальцію [Допшева Н.М. Растворимость извести в воде и сахарных растворах // Известия вузов. Сер. Пищевая технология. - 1994. № 5-6. - С. 14-16]: в осаді Са(ОН)2+2С12Н22О11 в розчині Са(С12Н22О11)2+2Н2О. 5 10 15 20 25 При цьому водневий показник розчину сахарату кальцію залишається лужним, внаслідок гідролізу. В результаті підвищення розчинності гідроксиду кальцію зменшується ймовірна кількість зародків кристалізації неорганічних нітратів і підвищується стійкість емульсійної композиції до їх кристалізації. Склади емульсійних композицій готують наступним чином: наважку нітрату кальцію, яка містить необхідну кількість Са(NO3)2, розчиняють в розрахованій кількості води при температурі 110-115 °C В отриманий розчин вносять необхідну кількість нітрату амонію та при безперервному перемішуванні доводять температуру до 80 °C, потім в розчин добавляють оксид кальцію і сахарозу. В отриманий розчин окисника безперервно при інтенсивному перемішуванні міксером (1500-2000 об/хвилину) вводять необхідну кількість емульгатора "Україніт". Час змішування складав 90-120 секунд. Отриману емульсійну композицію охолоджують до кімнатної температури. У таблиці наведені приклади складів емульсійних композицій за прототипом і що заявляється, та їх властивості, зокрема стійкість емульсійної композиції до кристалізації, яку визначали рентгенографічним методом на дифрактометрі ДРОН-3М за методикою [Колганов Е.В., Соснин В.А. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. 1-я книга (Составы и свойства) - Дзержинск Нижегородской обл., изд-во ГосНИИ "Кристалл". 2009 - С. 282-285]. Методика полягає в тому, що дифракційна картина розсіювання рентгенівських променів у речовині, що знаходиться у кристалічному стані, принципово відрізняється від картини розсіювання при других його станах. Крім того, по ширині найбільш інтенсивної дифракційної лінії можна визначити розмір кристалів селітри. Значення водного показника середовища (рН 10 %-ного водно-спиртового (1:1) розчину емульсії) визначали рН-метром ЕВ-74. Таблиця Склади емульсійних композицій і їх властивості Компоненти, мас. % Нітрат амонію Нітрат кальцію Нітрат натрію Емульгатор "Україніт" Вода Оксид кальцію Сахароза Стійкість до кристалізації при t=20 °C, діб Водневий показник, рН 30 35 Прототип 50,0 15,0 10,0 7,5 17,0 0,5 1 2 53,8 48,9 20,0 25,0 10,0 7,5 8,0 18,0 17,0 0,4 0,6 0,3 0,5 Показник властивостей Номери складів 3 45,7 30,0 8,5 14,0 0,8 1,0 4 43,5 35,0 9,0 10,0 1,0 1,5 5 38,5 40,0 9,5 9,0 1,2 2,0 12 18 32 42 36 22 8,0 7,9 8,1 8,2 8,4 8,6 Співвідношення компонентів у наведених складах відповідає нульовому кисневому балансу (стехіометричне співвідношення окисника і відновника). Це забезпечує максимальну енергію вибуху і відсутність токсичних газів (NO x, CO). Як можна бачити з таблиці, введення до складу емульсії 0,5-1,5 мас %. сахарози (склади 24) забезпечує стійкість емульсійної композиції до кристалізації на термін понад 30 діб, при збереженні значень водневого показника рН понад 8,0, що забезпечує необхідну швидкість і ступінь сенсибілізації при отриманні ЕВР. 2 UA 99389 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 1. Емульсійна композиція для вибухових речовин, що містить водні розчини неорганічних нітратів, емульгатор "Україніт" і оксид кальцію, яка відрізняється тим, що додатково містить сахарозу. 2. Емульсійна композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що містить компоненти в наступному співвідношенні, мас. %: нітрат амонію 43,5-48,9 нітрат кальцію 25,0-35,0 емульгатор "Україніт" 8,0-9,0 оксид кальцію 0,4-1,0 сахароза 0,5-1,5 вода 10,0-17,0. Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3