Вибухова речовина (варіанти)

1. Взрывчатое вещество, включающее коллоидный порох, аммиачную селитру и добавку, отличающееся тем, что содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%, коллоидный порох 14,0-32,0 добавка 0,1-1 0 аммиачная селитра Остальное, причем в качестве добавки использовано минеральное масло. 2 Взрывчатое вещество по п.1, отличающееся тем, что оно содержит порох в виде частиц произвольной формы, имеющих массу каждой частицы не более 0,3 г, среднюю массу частицы не более 0,15 г, или в виде пластинок толщиной не более 0,2 мм 3 Взрывчатое вещество, включающее коллоидный порох, аммиачную селитру и добавку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит горючее из ряда кремний, ферросилиций, сили ко кальций, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%. коллоидный порох 16.0-35,0 горючее 3,0-12,0 добавка 0.1-1,0 аммиачная селитра Остальное, причем в качестве добавки использовано минеральное масло 4. Взрывчатое вещество по п 3, отличающееся тем, что оно содержит порох в виде частиц произвольной формы, имеющих массу каждой частицы не более 0,3 г, среднюю массу частицы не более 0,15 г, или в виде пластинок толщиной не более 0.2 мм. • Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам (далее - ВВ), а именно к непредохранительным 38, преимущественно патронированным, на основе коллоидных (т е содержащих в качестве основы твердый коллоидный раствор нитроцеллюлозы в соответствующих растворителях - см. Горст А Г. "Пороха и взрывчатые вещества", Оборонгиз, М., 1949, с 152-178) порохов и пороховых твердых ракетных топлив. Вышеуказанные ВВ предназначены для использования преимущественно в виде патронов, при взрывании в сухих и обводненных скважинах как в подземных рудниках, шахтах и горных выработках, не описанных по вэрыэу газа и пыли, так и на земной поверхности. Наиболее близким к заявляемому ВВ является принятый за прототип пироксел. Пироксел представляет собой смесь коллоидного пороха (65,3%), гранулированной аммиачной селитры (32.7%) и воды (2%) Последняя в пирокселе выполняет ту же известную функцию (снижение пыления и электризации), что и минеральное масло в гранипорах и поэтому эквивалента ему. Признаками, общими для прототипа и заявляемого ВВ, является наличие в их составе коллоидного пороха, аммиачной селитры и добавки, снижающей пыление и электризацию Благодаря этому прототип может применяться как в обводненных, так и сухих скважинах. Однако общая токсичность продуктов взрыва прототипа остается слишком высокой (около 200 л/кг), он, как и аналог, относится к 1 классу и может применяться только на земной поверхности. Кроме того, прототип может применяться только в непатронированном виде. Таким образом, область применения прототипа, хотя и более широкая, чем энапога, остается более узкой, чем у заявляемого ВВ. Другие ВВ, которые содержат коллоидный порох и которые могут быть использованы как аналог заявляемого ВВ, нам неизвестны. Заявляемое ВВ, как указывалось выше, может применяться в патронированном и непатронированном виде для взрывания а сухих и обводненных скважинах как в подземных рудниках, шахтах О со 14820 и выработках, так и на земной поверхности ВВ имеющие такую область применения, должны отвечать определенным конкретным требованиям, а именно 1 ВВ, которые могут применяться в подземных условиях должны образовывать количество ядовитых газов, не превышающее установленной нормы В странах СНГ принята норма, согласно которой токсичность продуктов взрыва таких ВВ не должна превышать до 80 л/кг в пересчете на условную окись углерода {См Дубнов Л В и др "Промышленные ВВ". Недра, М . 1973. с 15-22, нормативный документ "Технические требования к патронированным ВВ V и VI классов с повышенной устойчивостью против выгорания и методики их испытаний", изд МакНИИ Макеевка-Донбасс, 1984, статью Зенина В И и др "Аммиак в продуктах взрыва промышленных ВВ", журнал "Безопасность труда в промышленности" № 3 1986, с 36-37) 2 ВВ, применяемые в пиде патронов, должны устойчиво детонировать в условиях проявления канального эффекта, т е при наличии радиального зазора между зарядом и стенками скважины Такой зазор образуется вследствие того, что диаметр патронов ВВ всегда меньше диаметра скнажины, в которую этот патрон заряжается Наличие такого зазора неблагоприятно влияет на устойчивость детонации ВВ (см Дубнов Л В и др "Промышленные ВВ", Недра, М , 1973, с 227232) Поэтому патронированные ВВ испытываются на устойчивость детонации в условиях проявления канального эффекта с помощью специальной методики (см нормативный документ "Технические требования к патронированным ВВ V и VI классов с повышенной устойчивостью против выгорания и методики их испытаний" иэд МакНИИ, Макеевка-Донбасс, 1984) и должны выдерживать это испытание Прототип не выдерживает этого испытания и поэтому, как указывалось выше, не может применяться в патронированном виде Выполнение вышеуказанных требований обеспечивается техническим результатом, который достигается в заявляемом ВВ Конкретно этот результат заключается в снижении токсичности продуктов взрыва заявляемого ВВ и обеспечении его устойчивой детонации в условиях проявления канального эффекта У прототипа этот технический результат не достигается, что обусловлено его рецептурой и дисперсностью ингредиентов В основу изобретения поставлена задача создания ВВ, а котором благодаря предложенным рецептуре и дисперсности пороха обеспечиваются снижение токсичности продуктов взрыва и устойчивая детонация в условиях проявления канального эффекта За счет этого достигается расширение области применения заявленного ВВ, а также улучшение санитарно-гигиенических условий при ведении взрывных работ на земной поверхности Приведенные выше аналог и прототип, а также поставленная задача, достигаемый технический результат и связанные с последним потребительские свойства изобретения относятся к обоим вариантам заявляемого ВВ Необходимость в указанных вариантах обусловлена следующим Заявляемое ВВ, в зависимости от того, для каких ВР оно предназначено, может иметь различную работоспособность и, следовательно, различную удельную теплоту взрыва Если ВВ предназначено для ведения ВР в мягких породах, при наличии двух открытых поверхностей и т п , удельная теплота взрыва может быть невысокой (3350-3800 кДж/кг) и в этом случае заявляемое ВВ в качестве основных активных ингредиентов может содержать только порох, аммиачную селитру и добавку минерального масла в заявляемом соотношении (вариант 1) Если же В8 предназначено для ведения ВР по крепким породам, в зажатой среде и т л , удельная теплота взрыва ВВ по варианту 1 может оказаться недостаточной В этом случае она может быть повышена известным приемом - путем добавления в состав заявляемого ВВ по варианту 1 горючего из ряда кремний, ферросилиций, силикокальций, алюминий (см . например, Дубнов Л В и др "Промышленные ВВ" М , "Недра", 198В, с 235-236) ВВ, которое помимо ингредиентов, содержащихся в варианте 1 заявляемого ВВ, дополнительно содержит вышеуказанное горючее, является вариантом 2 заявляемого ВВ В обоих вариантах заявляемого ВВ достигается основной технический результат - снижение токсичности продуктов взрыва и устойчивая детонации при канальном эффекте У ВВ (вариант 2), которое дополнительно содержит высококалорийное горючее на основе кремния или алюминия, достигается так же дополнительный технический результат - повышение работоспособности ВВ Наряду с этим при разработке заявляемого ВВ установлено, что введение в его состав кремниевого или алюминиевого горючего в сочетании с аммиачной селитрой, порохом и минеральным маслом (вариант 2), при прочих равных условиях, уменьшает образование ядовитых газов по сравнению с ВВ, содержащим только аммиачную селитру, порох и минеральное масло (вариант 1) Поставленная задача решается тем, что 1 Взрывчатое вещество (вариант 1), включающее коллоидный порох, аммиачную селитру, добавку, согласно изобретению содержит эти ингредиенты в следующем соотношении, мае % коллоидный порох 14,0-32,0 добавка 0,1-1,0 аммиачная селитра Остальное, причем в качестве добавки используют минеральное масло Признаки, содержащиеся в п 1 формулы изобретения, являются необходимыми во всех случаях реализации варианта 1 заявляемого ВВ Поэтому п 1, содержащий эти признаки, является независимым 2 Взрывчатое вещество (вариант 2), включающее коллоидный порох, аммиачную селитру, добавку, согласно изобретению дополнительно содержит горючее из ряда кремний, ферросилиций, силикокальций, алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мае % коллоидный порох 16,0-35,0 горючее 3,0-12,0 добавка 0,1-1,0 аммиачная селитра Остальное, 14820 причем в качестве добавки используют минеральное масло Признаки, содержащиеся е п 2 формулы изобретения, являются необходимыми во всех случаях реализации варианта 2 заявленного ВВ Поэтому п 2, содержащий эти признаки, является независимым 3 Взрывчатое вещество по пп 1 и 2, согласно изобретению содержит порох в виде частиц произвольной формы, имеющих массу каждой частицы не более 0,3 г и среднюю массу не более 0,15 г или в виде пластинок с толщиной не более 0,2 мм Признаки, содержащиеся в п 3 формулы изобретения конкретизируют оптимальные форму и размеры частиц пороха в составе заявленного ВВ Поэтому п 3 является зависимым Указанный выше технический результат изобретения достигается благодаря предложенной рецептуре ВВ и а определенной степени зависит также от дисперсности пороха При увеличении соотношения порох - аммиачная селитра повышается устойчивость детонации заявленного ВВ при канальном эффекте, но одновременно возрастает выделение ядовитых газов При увеличении содержания минерального масла уменьшается пыление и электризация ВВ, но наряду с этим возрастает его фпегматизация и может повыситься выделение ядовитых газов При повышении дисперсности пороха повышаются детонационные свойства заявленного ВВ (передача детонации, скорость детонации) В целом предложенное соотношение ингредиентов позволяет получить требуемый технический результат, благодаря чему в заявленных интервалах содержаний ингредиентов показатели ВВ удовлетворяют приведенным выше требованиям Вне заявленных интервалов содержаний ингредиентов требуемый технический результат не достигается и показатели ВВ этим требованиям не удовлетворяют Возможность осуществления изобретения доказана экспериментально с помощью специально приготовленных образов Образцы готовились путем смешения ингредиентов в шаровой мельнице по технологии, применяемой в производстве промышленных ВВ аммонитного типа При изготовлении образцов использовались - коллоидные пороха марок РСИ-12М (кислородный баланс минус 56%) и НТД-3 (кислородный баланс минус 70%), которые, как и другие коллоидные пороха, представляют собой твердый коллоидный раствор нитроцеллюлозы со специальными добавками, регулирующими энергетику пороха, скорость его горения, обеспечивающими необходимую химическую стабильность и т п Частицы пороха имели или произвольную форму или форму ппастинок При этом масса каждой частицы произвольной формы была не более 0,3 г а средняя масса этих частиц не превышала 0 15 г Пластинки имели толщину не более 0,2 мм При такой дисперсности пороха, с одной стороны, достигалось повышение детонационных свойств ВВ заявляемого ВВ, а с другой стороны, после измельчения пороха до таких размеров он достаточно легко высушивался, - аммиачная селитра водоустойчивая по ГОСТ 14702-79, - кремний молотый по ТУ-01-0513-001-93, содержащий не менее 97% кремния и небольшое количество примесей железа, кальция и т д , т е по существу чистый кремний, - ферросилиций (сплав кремния с железом и небольшим количеством примесей - углерода, фосфора, марганца и т л ) по ГОСТ 1415-78 Содержание кремния определяется маркой ферросилиция: - силикокальций (сплав кремния с кальцием и небольшим количеством примесей) по ГОСТ 4762-71 Содержание кремния определяется маркой силикокапьция, используются марки ферросилиция и силикокальция с содержанием кремния не менее 75%. - алюминий по ГОСТ 5592-71 или по ГОСТ 6058-73 Рецептура и результаты испытаний образцов по варианту 1 приведены в табл 1. а по варианту 2 - в табп 2 Токсичность продуктов взрыва, устойчивость детонации в условиях проявления канального эффекта и другие свойства ВВ, подобных заявляемому ранее никем не исследовались Поэтому приведенные в табл 1 и 2 результаты наших исследований, позволяющие разработать заявляемое ВВ, до проведения настоящей работы не были известны и не следуют явным образом из уровня техники Как показали эти исследования, у ВВ. подобных заявленному, с увеличением содержания пороха устойчивость детонации в условиях проявления канального эффекта повышается (табл 1 образцы 1 и 2), табл 2 - образцы 10 и 9, 16 и 15, 17 и 18). При увеличении содержания минерального масла устойчивость детонации наоборот ухудшается {табл 1 - образцы 6 и 7, табл 2 - образцы 25 и 26) С увеличением содержаний пороха, при прочих равных условиях, содержание ядовитых газов в продуктах взрыва возрастает (образцы 8, 4. 3 табл 1. образцы 11,13. 14-табл 2) Несмотря на это, внутри заявленных интервалов содержания ингредиентов, возможно достижение желаемого технического результата и получение образцов, удовлетворяющих указанным выше необходимым требованиям, т. е устойчиво детонирующих в условиях проявления канального эффекта и, наряду с этим, образующих допустимое количество ядовитых газов (образцы 1,4, 5. 6 - табл 1. образцы 11, 15, 20, 21, 22, 23 - табл 2) Ранее возмож.ность этого, а следовательно и возможность создания заявляемого ВВ, была неизвестна и явным образом не вытекала из уровня техники Таким образом, приведенные данные доказывают осуществимость заявляемого изобретения. Необходимо добавить, что наряду с вышеизложенным в результате проведенных исследований по созданию заявляемого ВВ, установлены т акже следующие, ранее неизвестные факты, которые не следуют явным образом из уровня техники а) введение в состав заявляемого ВВ кремниевого или алюминиевого горючего в сочетании с аммиачной селитрой, порохом и минеральным 14820 маслом (вариант 2) при прочих равных условиях уменьшает образование ядовитых газов по сравнению с ВВ, содержащим только аммиачную селитру, порох и минеральное маспо (вариант 1). б) при наличии вышеуказанного горючего в составе ВВ, для обеспечения устойчивой детонации в условиях проявления канального эффекта, необходимо вводить в состав количество пороха, превышающее 14% не менее, чем на величину, равную 0,66 от содержания горючего. При меньшем содержании пороха составы с горючим в условиях проявления канального эффекта не детонируют (образцы 9 и 10, 15 и 16, 17 и 1В -табл. 2). Результаты испытаний образцов, приведенные в табл. 1, позволяют установить интервалы содержания ингредиентов у варианта 1 заявляемого ВВ. Порох 14,0 - 32,0 %. Нижний предел установлен, исходя из критического уровня обеспечения устойчивой детонации при канальном эффекте (образец 1) При дальнейшем снижении содержания пороха ВВ при канальном эффекте не детонирует (образец 2). Верхний предел установлен, исходя из предельно допустимого образования ядовитых газов (образец 4). При более высоком содержании пороха ВВ образует недопустимое количество ядовитых газов (образец 3). ' Минеральное масло 0,1-1,0 %. Нижний предел установлен, исходя из минимального количества масла, необходимого для обеспечения его равномерного распределения по массе ВВ, что в свою очередь является необходимым условием предотвращения лыления и электризации ВВ. При более низком содержании масла равномерность его распределения не обеспечивается. Верхний предел установлен, исходя из критического уровня флегматиэации ВВ масла при максимально допустимом по образованию ядовитых газов содержании пороха (образец 6). При более высоком содержании масла ВВ, вследствие его флегматизации, не детонирует при канальном эффекте. Результаты испытаний образцов, приведенные в табл. 2, позволяют установить интервалы содержаний ингредиентов у варианта 2 заявляемого ВВ Порох 16,0-35,0%. Нижний предел установлен, исходя из критического уровня обеспечения устойчивой детонации при канальном эффекте (образец 9) При дальнейшем снижении содержания пороха ВВ при канальном эффекте не детонирует (образец 10). Верхний предел установлен, исходя из предельно допустимого образования ядовитых газов (образец 13). При более высоком содержании по роха ВВ образует недопустимое количество ядовитых газов (образец 14) Минеральное масло 0,1-1,0 %. Нижний предел установлен, исходя из минимального количества масла, необходимого для обеспечения его равномерного распределения по массе ВВ, что, а свою очередь, является необходимым условием предотвращений пыпения и электризации ВВ. При более низком содержании масла равномерность его распределения не обеспечивается. Верхний предел установлен, исходя из критического уровня флегматизации 8В маслам при максимально допустимом по образованию ядовитых газов содержании пороха (образец 25). При более высоком содержании масла ВВ, вследствие его фпегматизации, не детонирует при канальном эффекте Кремний 3,0-12,0 %. Нижний предел установлен, исходя из условий обеспечения реального повышения работоспособности ВВ за счет введения кремния (образец 11). При более низком содержании кремния (образец 12) работоспособность ВВ (с учетом точности дозировки) становится практически такой же, как и при его отсутствии (образец 12 - табл 2 и образец 3 - табл. 1). Верхний предел установлен, исходя из предельных условий обеспечения устойчивой детонации при канальном эффекте и одновременно образования допустимого количества ядовитых газов (образец 17). При дальнейшем увеличении содержания кремния ВВ не детонируют при канальном эффекте (образец 19) или образует недопустимое количество ядовитых газов (образец 19а). Таким образом, в пределах заявляемых интервалов содержания ингредиентов достижение требуемого технического результата и, соответственно, реализация предложенного ВВ возможно, а вне этих интервалов - не возможно. Заявленное ВВ может изготавливаться по следующей технологии: 1. Порох подготавливается путем его измельчения с последующим обезвоживанием и сушкой на оборудовании и по технологии, принятым на -пороховом производстве. Оптимальная дисперсность подготовленного пороха приведена выше. 2. Аммиачная селитра подготавливается путем ее измельчения и сушки на оборудовании и по технологии, принятым в производстве аммонитов 3. Подготовленные ингредиенты смешиваются в шаровой мельнице или лопастном смесителе и после этого ВВ патронируется на имеющемся оборудовании для патронирования порошкообразных ВВ, 14820 Таблица 1 Значение показателей у образцов Показатели Прото 1 2 4 3 5 6 7 8 тип 1 Содержание ингредиентов, мае % -порох 65.3 14.0 13,0 33.0 32,0 23.5 28.3 28 3 24,75 - минеральное масло 2% 0,1 0,1 0,25 0,25 0.5 1,0 1.1 0,25 32.7 85.9 86,9 66,75 67,75 76,0 70,7 70,6 75.0 отказ детон отк. дет дет дет. дет на пре отк дет . (вода) - аммиачная селитра 2 Устойчивость детонации при канальном эффекте 3 Содержание ядовитых газов в продуктах взрыва в пересчете на условную окись углерода, л/кг деле 63 — 4 Скорость детонации, км/с 160-180 — 85 77 3.15 5 Передача детонации, см 0 6 6 Работоспособность по Трауцлю, см 3 340 76 — 56 3.27 55 6 335 345 Таблица 2 Показатели Про 9 10 65,3 16,0 15,0 3.0 3,0 3,0 2,0 3,0 3,0 10,0 10,0 12,0 2% 0,1 0,1 0,25 0,25 0,25 0.25 0,25 0,25 0,25 32.7 80.9 81,9 63,75 64,75 61,75 60,75 68,75 69,75 65,75 отказ д& отк дет дет отк дет. 68 78 тотип 1. Содержание ингредиентов, мае % порох кремний минеральное масло аммиачная селитра 2. Устойчивость детонации при канальном эффекте 3 Содержание ядовитых газов в продуктах взрыва е пересчете на условную окись углеродг, л/кг 4 Скорость детонации, км/с 5 Передача детонации. см 6. Работоспособность по Трауцлю, см 3 Значение показателей у образцов Г~ її 14 12 13 15 33,0 33.0 35.0 36,0 21.0 16 17 20,0 22.0 (вода) дет. тон 160 77 79 93 60 — — — 0 363 343 _ 14820 Продолжение табл. 2 Значение показателей у образцов Показатели 18 19 19а 20 21 22 23 24 25 26 210 220 23Р 22,0 220 Z2jO 22,0 24,75 31.0 310 1. Содержание ингредиентов, мае. % порох • кремний 120 13,0 13,0 6,0* 6,0 fiCt бОэ 60 а о 3,0 025 025 025 025 025 025 025 025 10 . 11 , 66,75 64,75 63,75 71,75 71.75 71,75 71,75 650 64,9 отк отк дет. дет. дет Р&. дет — дет от. окись углерода, л/кг — 89 45 78 4. Скорость детонации, км/с _ минеральное масло аммиачная селитра 2 Устойчивость детонации при канальном эффекте Э. Содержание ядовитых газов е продуктах взрыва в пересчете на условную 41 44 43 38 3£9 3,17 331 337 6 •6 6 7 435 427 430 441 5, Передача детонации, см _ 6 Работоспособность по Трауцлю, см 3 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 {03122)3-72-89 (03122)2-57-03 _