Композиційний склад вибухової речовини і спосіб його одержання

Реферат: Композиційний склад вибухової речовини і спосіб його одержання належить до гірничорудної промисловості. Композиційний склад патронованої вибухової речовини містить твердий окислювач, наприклад аміачну селітру, і рідке органічне паливо, наприклад нітрометан. Додатково містить сенсибілізатор. В способі виготовлення композиційного складу вибухової речовини, переважно патронованої, розміщують в оболонці твердий окислювач, наприклад аміачну селітру, з наступним додаванням в оболонку органічного палива, наприклад нітрометану. Попередньо твердий окислювач подрібнюють до фракції 0,3-0,5 мм і змішують з твердим сенсибілізатором у вигляді мікросфер, фракції 60-90 мк до одержання однорідної суміші зі щільністю 0,82-0,995. Група винаходів дозволяє знизити собівартість і небезпеку виробництва вибухової речовини з найменшим критичним діаметром детонації та розширити область використовування вибухової речовин. UA 99330 C2 (12) UA 99330 C2 UA 99330 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до гірничорудної промисловості і може бути використаний при виготовлені вибухової речовини, переважно патронованої, яка за своїми властивостями може бути використана при заряджанні свердловин малого діаметра менше 180 мм або при зміцнюванні металевих виробів вибухом заряду вибухової речовини, або при руйнуванні та дробленні скрабів сталеплавильних або доменних шлаків та будівельних порід, при відбуванні вибухів яких потребується найменший критичний діаметр детонації вибухової речовини. Відомий вибуховий склад для проміжних детонаторів, амоніт 6ЖВ, який містить 79 % аміачної селітри і 21 % тротилу, причому компоненти амоніту 6ЖВ тонкоподрібнені [див. Поздняков З.Г., Росси Б.Л. Справочник по промышленным ВВ и средствам взрывания. - М.: Недра, 1977.]. На відміну від заявленого винаходу даний склад містить тротил амоніт 6ЖВЮ, який потребує спеціалізованих підприємств по виготовленню вибухових речовин, які небезпечні і непридатні для зберігання і транспортування без відомчої охорони. Крім того наведений вибуховий склад не відповідає вимогам щодо критичного діаметра детонації, які пред'являються до заявленого винаходу, виходячи з потреб його використовування. Найбільш близьким аналогом до заявленого винаходу за сукупністю ознак та очікуваному технічному результату є вибухова речовина за а.с. СРСР № 476745 публ. 05.07.75 р. та спосіб її виготовлення, що містить розміщення в оболонці твердого окислювача, з наступним додаванням в оболонку з аміачною селітрою рідкого органічного палива, наприклад, нітрометану у наступному співвідношенні, мас. %: твердий окислювач, наприклад 40-94 аміачна селітра рідкий органічний компонент, 6-60. наприклад нітрометан Загальним недоліком наведених вибухових речовин є те, що твердий окислювач, тобто аміачна селітра, узятий у вигляді тонкоподрібненого компонента, який гігроскопічний, схильний злежуватися. Такі властивості даної аміачної селітри, яку попередньо розміщують в оболонці, не дають можливості при введенні в неї рідкого компонента досягти рівномірного просочення нітрометаном та однорідності вибухової суміші. Ці недоліки приводять до зниження ефективності властивостей вибухової речовини та способу його виготовлення. Зокрема патрон, виготовлений з такої суміші, має велике значення критичного діаметра детонації (більше ніж 30 мм) і масу не менше 400 г. В основу винаходу поставлена задача удосконалити композиційний склад патронованої вибухової речовини шляхом зміни сукупності компонентів і їх співвідношення мас. %, досягти нової однорідної, не схильної до злежування структури композиційного складу патронованої вибухової речовини зі стабільною детонацією, яка супроводжується найменшим критичним діаметром детонації і за рахунок цього знизити собівартість і небезпеку виробництва вибухової речовини з найменшим критичним діаметром детонації, тобто патронованої вибухової речовини, та розширити область використовування вибухової речовини. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб виготовлення вибухової речовини шляхом введення нових операції і зміни їх послідовності і умов виконання, підвищити ефективність просочення суміші компонентів вибухової речовини рідким компонентом, зокрема нітрометаном, і за рахунок цього поліпшити властивості вибухової речовини з найменшими показниками щодо критичного діаметру детонації, що дозволило би розширити область її використання. Задача вирішена тим, що композиційний склад патронованої вибухової речовини, що містить твердий окислювач, наприклад аміачну селітру, і рідке органічне паливо, наприклад нітрометан, згідно з винаходом, додатково містить сенсибілізатор у наступному співвідношенні, мас. %: твердий окислювач, наприклад 64,5-79,9 аміачна селітра рідке органічне паливо, 20,0-30,0 наприклад нітрометан твердий сенсибілізатор 0,1-5,5. Згідно з винаходом як твердий сенсибілізатор використовують тверді компоненти з скла або полімерів у вигляді мікросфер. Додавання твердого сенсибілізатора у вигляді скляних або пластикових мікросфер дозволяє отримати композиційний склад патронованої вибухової речовини для виготовлення патронів зі стандартними вимогами для даного класу щодо його маси і критичного діаметра детонації. 1 UA 99330 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Задача вирішена тим, що в способі виготовлення композиційного складу вибухової речовини, переважно патронованої, що містить розміщення в оболонці твердого окислювача, наприклад аміачної селітри, з наступним додаванням в оболонку органічного палива, наприклад нітрометану, згідно з винаходом, попередньо твердий окислювач подрібнюють до фракції 0,30,5 мм і змішують з твердим сенсибілізатором у вигляді мікросфер, фракції 60-90 мк до одержання однорідної суміші зі щільністю 0,82-0,995. Завдяки тому, що твердий окислювач подрібнюють до фракції 0,3-0,5 мм, а твердий сенсибілізатор використовують у вигляді мікросфер, фракції 60-90 мк при їх змішуванні і подальшому просочуванні одержаної суміші рідким паливом, зокрема нітрометаном, досягнуто поліпшення властивостей вибухової речовини з найменшими показниками щодо критичного діаметра детонації, що дозволило розширити галузь її використання, зокрема в гірничий промисловості для свердловин діаметром менш ніж 180 мм і виготовлення шпурового заряду, будівельній промисловості для демонтажу будівель і конструкцій патронами малого діаметра менш ніж 30 мм і масою до 150 г, та металургійній - при зміцненні металів за допомогою накладних зарядів, товщина яких пропорційна критичному діаметру детонації. Відомості, які підтверджують можливість здійснення винаходу на композиційний склад вибухової речовини. Виготовлення композиційного складу вибухової речовини проводиться безпосередньо на прикар'єрному пункті або на підриваному блоці, або на полігоні. Для цього аміачну селітру, нітрометан і твердий сенсибілізатор, зокрема скляні мікросфери, завозять на пункт призначений для невибухових матеріалів. Для виготовлення композиційного складу вибухової речовини використовують гранульовану аміачну селітру фракції 0,3-0,5 мм, скляні мікросфери фракції 603 90 мк і нітрометан CH3NO2, який являє собою рідину зі щільністю 1,138 г/см . Вказані компоненти композиційного складу вибухової речовини беруть у наступному співвідношенні, мас. %: твердий окислювач, наприклад 64,5-79,9 аміачна селітра рідке органічне паливо, 20,0-30,0 наприклад нітрометан твердий сенсибілізатор 0,1-5,5. Далі згідно з рецептурою аміачну селітру фракції 0,3-0,5 мм змішують зі скляними мікросферами фракції 60-90 мк. При цьому аміачну селітру і скляні мікросфери беруть у наступному співвідношенні, мас. %: твердий окислювач, наприклад 64,5-79,9 аміачна селітра скляні мікросфери 0,1-5,5. В підготовлену суміш із аміачної селітри із скляними мікросферами вводять 20,0-30,0 мас. % рідке органічне паливо, тобто нітрометан, з можливістю забезпечення оптимальних режимів просочування суміші. В залежності від призначення, композиційний склад можливо використовувати у вигляді готової суміші аміачної селітри зі скляними мікросферами, просоченої нітрометаном або сформованої у вигляді патронів. Для чого виготовлену суміш засипають в оболонку і формують у вигляді патронів, з наступним додаванням у згадану суміш нітрометану. Розмір формованих патронів визначають в залежності від заданої свердловини. Для визначення співвідношення компонентів вибухового складу для патронів було виготовлено вісім зразків даного складу. Контрольні випробування зразків даного складу виконувались на полігоні з метою визначення критичного діаметра детонації, повноти детонації та швидкості детонації. У результаті експериментальних досліджень було встановлено, що при додаванні нітрометану до аміачної селітри в кількості до 25 %, калорійність складу досягатиме 880 ккал/кг, об'єм газів, що виділяються при вибуху, складає 949 л/кг, кисневий баланс +8,14 %, швидкість детонації 4,4 км/с. Результати випробувань наведені у таблиці 1. В ході випробувань було встановлено, композиційний склад патронованої вибухової речовини за № 2, 3 і № 6, 7 мають найкращі властивості, при цьому патрони з заявленого складу при масі 100 г, встановлені в гранітних свердловинах діаметром 180 мм і глибиною 18 метрів з зарядом емульсійної вибухової речовини масою 230 кг спрацювали нормально, подрібнення гірничої маси та проробка підошви уступу задовільні. Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу на спосіб виготовлення композиційного складу вибухової речовини. 2 UA 99330 C2 Таблиця 1 Компоненти композиційного Зразки для випробувань складу патронованої вибухової №1 №2 №3 №4 №5 №6 речовини Аміачна селітра, % 63,0 67,6 74,5 79,0 65,0 69,9 Нітрометан, % 35,0 30,0 20,0 15,0 35,0 30,0 1) Скляні мікросфери , % 2,0 2,4 5,5 6,0 – – 2) Пластикові мікросфери , % 0,0 0,10 4) Критичний діаметр детонації, мм 6-7 5-6 6-7 4) Повнота детонації повна повна повна 3) Швидкість детонації, км/с 5,1-5,3 4,5-4,8 5,1-5,3 Маса патрона, г 50-150 1) №7 №8 79,55 84,5 20,0 15,0 – – 0,45 0,5 5-6 повна 3) 4,5-4,8 3 Властивості скляних мікросфер: розмір часток, середній 65-85 мк; густина 12,5 г/см , тверді. 3 Властивості пластикових мікросфер: розмір часток, середній 60-90 мк; густина 15,0 г/см , еластичні і стисливі. 3) Спостерігалося падіння швидкості нижче ніж розрахункова, тобто менш 4,4 км/с 4) Спостерігалася не повна детонація 2) 5 10 15 20 25 30 35 Виготовлення композиційного складу вибухової речовини проводиться безпосередньо на прикар'єрному пункті або на підриваному блоці. Для цього аміачну селітру, нітрометан і твердий сенсибілізатор, зокрема скляні мікросфери, завозять на пункт призначений для невибухових матеріалів. При цьому попередньо твердий окислювач, тобто аміачну селітру, подрібніють, наприклад, в шарових млинах, просушують і просівають через сито за допомогою якого відбирають фракцію аміачної селітри 0,3-0,5 мм. Як твердий сенсибілізатор використовують скляні мікросфери фракції 60-90 мк. як рідкий органічний компонент використовують нітрометан 3 CH3NO2, що являє собою рідину з щільністю 1,138 г/см , і підготовки для виготовлення антівибухівки не потребує. Потім згідно з рецептурою змішують подрібнену до фракції 0,3-0,5 мм аміачну селітру і скляні мікросфери фракції 60-90 мк. При цьому вказані компоненти беруть у наступному співвідношенні, мас. %: твердий окислювач, наприклад 64,5-79,9 аміачна селітра твердий сенсибілізатор, тобто 0,1-5,5. скляні мікросфери Змішування вказаних компоненті у змішувачі ведуть до одержання однорідної суміші зі щільністю 0,80-0,991. Далі в одержану однорідну суміш вводять 20,0-30,0 мас. % рідке органічне паливо, тобто нітрометан, з можливістю забезпечення оптимальних режимів його просочування і доведення щільності до 0,82-0,995. Виготовлений таким чином композиційний склад вибухової речовини відповідає технічним вимогам щодо його експлуатаційних властивостей вибухових речовин даного класу зі збільшеною стабільністю детонації, а також щодо його придатності до заряджання свердловин малого діаметра менше 180 мм, завдяки найменшим показникам щодо критичного діаметра детонації. В залежності від призначення композиційний склад можливо використовувати у вигляді готової суміші аміачної селітри зі скляними мікросферами, просоченої нітрометаном або сформованої у вигляді патронів. Для чого виготовлену суміш засипають в оболонку і формують у вигляді патронів, з наступним додаванням у згадану суміш нітрометану. Розмір формованих патронів визначають в залежності від заданої свердловини. При цьому поліетиленовий рукав, тобто оболонку діаметром 30 мм, зав'язують з одного кінця кордною або шовковою ниткою, або металевою скобою (кліпсою). В рукав засипали підготовлену по вищезгаданому способу суміш, а потім в нього виливали вручну або за допомогою шприца з довгою голкою нітрометан, або через перфоровану трубку, вставлену в середину рукава. В підготовлений таким способом патрон з композиційним складом вибухової речовини вставляють детонатор на всю його висоту, а рукав зверху зав'язують ниткою або металевою кліпсою, закріплюючи таким чином детонатор по вивідним кінцям і формуючи патрон. При використанні спеціального стакану, в нього засипають суміш аміачної селітри і селітру твердого сенсибілізатору, заливають нітрометан і встановлюють кришку, яку з'єднують за допомогою клею. 3 UA 99330 C2 5 10 Також даним способом можливо забезпечити виготовлення патронів малого діаметра до 5 мм, які можна використовувати при знесені будівель, старих конструкцій тощо, виготовлення шлангового заряду для заряджання шпурів, використання для зміцнення металу, що потребує для цього наносити шар композиційного складу товщиною < 0,5 критичного діаметра. Граничні параметри фракції твердого окислювача, тобто аміачної селітри, твердого сенсибілізатора, тобто скляних мікросфер, та щільності суміші аміачної селітри зі згаданими мікросферами встановлені шляхом дослідження ряду вибухових речовин, які наведені у таблиці № 2. В результаті досліджень встановлено, що при використовуванні аміачної селітри фракції менше за 0,3 мм і мікросфер менше за 60 мк та щільності суміші 1,00 або більше спостерігається не повна детонація. При використовуванні аміачної селітри фракції більше за 0,5 мм і мікросфер більше за 90 мк та щільності суміші 0,80 спостерігається падіння швидкості нижче, ніж розрахункова. Результати досліджень наведені у таблиці № 2 Таблиця 2 Компоненти композиційного складу патронованої вибухової речовини Аміачна селітра, мм 3 Нітрометан, г/см Скляні мікросфери, мк Пластикові мікросфери, мк Критичний діаметр детонації, мм Повнота детонації Швидкість детонації, км/с Маса патрона, г №1 0,2 60 * Зразки для випробувань №3 №4 №5 №6 №7 №8 0,4 0,5 0,2 0,3 0,4 0,5 1,138 65 85 90 55 60 90 95 6-7 5-6 6-7 5-6 повна повна * повна повна 5,1-5,3 4,5-4,8 ** 5,1-5,3 4,5-4,8 ** 50-150 №2 0,3 * Спостерігалася не повна детонація ** Спостерігалося падіння швидкості нижче ніж розрахункова, тобто менш 4,4 км/с 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 1. Композиційний склад патронованої вибухової речовини, що містить твердий окислювач, наприклад аміачну селітру, і рідке органічне паливо, наприклад нітрометан, який відрізняється тим, що додатково містить сенсибілізатор у наступному співвідношенні, мас. %: твердий окислювач, 64,5-79,9 наприклад аміачна селітра рідке органічне паливо, 20,0-30,0 наприклад нітрометан твердий сенсибілізатор 0,1-5,5. 2. Композиційний склад патронованої вибухової речовини за п. 1, який відрізняється тим, що як твердий сенсибілізатор використовують тверді компоненти з скла або полімерів у вигляді мікросфер. 3. Спосіб виготовлення композиційного складу вибухової речовини, що містить розміщення в оболонці твердого окислювача, наприклад аміачної селітри, з наступним додаванням в оболонку органічного палива, наприклад нітрометану, який відрізняється тим, що попередньо твердий окислювач подрібнюють до фракції 0,3-0,5 мм і змішують з твердим сенсибілізатором у вигляді мікросфер, фракції 60-90 мк до одержання однорідної суміші зі щільністю 0,82-0,995. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 4