Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини

Реферат: Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини шляхом змішування активного продукту, що містить аміачну селітру, з цільовою добавкою на основі рідкого палива. Як цільову добавку використовують окремо взяті суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом. Активний продукт заздалегідь змішують з сумішшю з модифікатора і рідкого палива до отримання гомогенної суміші. Потім в отриману суміш в режимі змішування вводять суміш з активатора і рідкого палива. Винахід дозволяє підвищити енергетичну ефективність ПВР і розширити експлуатаційний температурний діапазон її фізичної стабільності. UA 104038 C2 (12) UA 104038 C2 UA 104038 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до промислових вибухових речовин і може бути використаний при отриманні модифікованих вибухових речовин, призначених для руйнування родовищ корисних копалин на земній поверхні і в шахтах небезпечних по газу і пилу. Відома промислова вибухова речовина (ПВР) шляхом змішування активного продукту містить аміачну селітру з цільовою добавкою на основі рідкого палива, зокрема дизельного палива (див. Вибухова речовина - ігданіт ТУ-ГП-02). Істотним недоліком приведеного ПВР є її низька фізична стабільність. Після 2-3 годин з моменту виготовлення ПВР із вмістом дизельного палива 5,5-6 % відбувається розшарування компонентів, що приводить до зменшення енергії вибуху в середньому до 30 %. Крім того, при зменшенні горючого компонента в складі ПВР знижується швидкість детонації, зростає виділення оксидів азоту. Найближчим аналогом до заявленого способу отримання модифікованої промислової вибухової речовини за сукупністю ознак і очікуваному технічному результату є спосіб підвищення фізичної стабільності ігданіту по патенту Російської Федерації №2257368, МПК 7 С06В31/28, 45/32 дата подання заявки 15.10.2001р., опубліковано 27.07.2005р., шляхом змішування активного продукту, що містить аміачну селітру, з цільовою добавкою на основі рідкого палива. На відміну від заявленого винаходу в приведеному способі як цільову добавку використовують органобентоніт в кількості 4-5 % від маси дизельного палива. Недоліком вказаного способу підвищення фізичної стабільності ігданіту є те, що органобентоніт, продукт взаємодії природних монтморилонітових глин (бентонітів) з олеофілізаторами, хімічний склад якого (Са, Na) (Mg, Al, Fe)2 [(Si, Al)4 O10] (OH)2-nH2O, сприяє виділенню оксидів металів, які входять в його склад, що знижує енергію вибуху. Крім того, досягнута при цьому стабільність ігданіту зберігається тільки за нормальних температурних умов. Унаслідок того, що стабільність даного ігданіту має обмежений температурний діапазон, він не знайшов широкого застосування. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини шляхом зміни послідовності проведення операцій з використанням нових компонентів для їх виконання, забезпечити оптимальні умови для протікання процесу модифікації в ПВР, досягти нової модифікованої структури ПВР не схильної до виділення оксидів металів, і за рахунок цього підвищити енергетичну ефективність ПВР і розширити експлуатаційний температурний діапазон її фізичної стабільності. Задача вирішена тим, що в способі отримання модифікованої промислової вибухової речовини, шляхом змішування активного продукту, що містить аміачну селітру, з цільовою добавкою на основі рідкого палива, згідно з винаходом, як компоненти цільової добавки використовують окремо взяті суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом, при цьому активний продукт заздалегідь змішують з сумішшю з модифікатора і рідкого палива до отримання гомогенної суміші, потім в отриману суміш в режимі змішування вводять суміш з активатора і рідкого палива при наступному співвідношенні, мас. %: активний продукт 94,0 цільова добавка 06,0. Згідно зі способом отримання модифікованої промислової вибухової речовини компоненти цільової добавки, за які використовують суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом, узяті при наступному співвідношенні, мас %: суміш модифікатора з рідким паливом 03,0 суміш активатора з рідким паливом 03,0. Згідно зі способом, отримання модифікованої промислової вибухової речовини як модифікатор використовують (15-25)% розчин олефінових співполімерів в мінеральному маслі. Згідно зі способом отримання модифікованої промислової вибухової речовини як активатор використовують (40-50)% розчин органічної кальцієвої солі в мінеральному маслі. Згідно зі способом, отримання модифікованої промислової вибухової речовини як рідке паливо використовують дизельне паливо. Згідно зі способом, отримання модифікованої промислової вибухової речовини як один із компонентів цільової добавки використовують (13,3-33,3)% розчин модифікатора з дизельним паливом. Згідно зі способом, отримання модифікованої промислової вибухової речовини як інший компонент цільової добавки використовують (6,7-16,7)% розчин активатора з дизельним паливом. Завдяки тому, що як компоненти цільової добавки використовують окремо взяті суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом, при цьому активний 1 UA 104038 C2 5 10 продукт заздалегідь змішують з сумішшю з модифікатора і рідкого палива до отримання гомогенної суміші, потім в отриману суміш в режимі змішування вводять суміш з активатора і рідкого палива при наступному співвідношенні, мас. %: активний продукт - 94,0, цільова добавка - 06,0, досягнута нова модифікована структура ПВР не схильна до виділення оксидів металів, із підвищеною енергетичною ефективністю ПВР, розширеним експлуатаційним температурним діапазоном його фізичної стабільності. Співвідношення модифікатор/активатор в суміші з дизельним паливом узято 2:1 виходячи з того, що одна молекула активатора (А) зв'язує дві молекули модифікатора у вигляді [М - А - М]n, що є однією з умов підвищення в'язкості дизельного палива в суміші модифікованого ПВР. Для визначення співвідношення в мас. % компонентів модифікованої промислової вибухової речовини було виготовлено 5 зразків складу даної речовини. Випробування зразків проводилося в промислових умовах. Результати випробувань приведені в таблиці. Таблиця Компоненти модифікованої ПВР Аміачна селітра Цільова добавка: - суміш модифікатора з рідким паливом - суміш активатора з рідким паливом Модифікатор: - олефіновий сополімер - мінеральне масло Активатор: - органічна кальцієва сіль - мінеральне масло Суміш модифікатора з рідким паливом: - модифікатор - дизельне паливо Суміш активатора з рідким паливом: - активатор - дизельне паливо Зразки для випробувань №3 №4 94,0 94,0 6,0 6,0 №1 94,0 6,0 №2 94,0 6,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 100 15,0 85,0 100 40,0 60,0 100 20,0 80,0 100 45,0 65,0 100 25,0 75,0 100 50,0 50,0 100 14,0 86,0 100 36,0 64,0 100 30,0 70,0 100 54,0 46,0 100 100 100 100 100 13,3 86,7 24,0 76,0 33,3 66,7 10,0 90,0 36,0 64,0 100 100 100 100 100 6,7 93,3 11,5 88,5 16,7 83,3 Падіння фізичної стабільності в широкому діапазоні експлуатаційних температур не спостерігалося. 15 20 25 30 6,0 94,0 Спостерігалося падіння фізичної стабільності при знаходженні в свердловині протягом 5-7 діб. №5 94,0 6,0 17,5 82,5 Отримана недостатня ефективність фрагментації. В ході випробувань встановлено, що модифіковані промислові вибухові речовини за зразками №№ 1-3 відрізняються якнайкращими енергетичними показниками. При заряджанні в свердловину мають високі експлуатаційні властивості, а при зберіганні не втрачають стабільності в широкому діапазоні експлуатаційних температур. Таким чином, отримана модифікована промислова вибухова речовина, яка відповідає технічним вимогам по фізичній стабільності, придатна для заряджання свердловин. Приклад отримання модифікованої промислової вибухової речовини. Заздалегідь на стаціонарному пункті, згідно з рецептурою, окремо готують модифікатор у вигляді 15-25 % розчину олефінових співполімерів в мінеральному маслі. Отриманий розчин є специфічним модифікатором в'язкості, який використовують у виробництві продуктів аміачна селітра-дизельне паливо (АСДП) для застосування в гірничій промисловості. Його використання спочатку дозволяє поліпшити утримання палива в АСДП. Хімічна основа модифікатора складається з суміші продуктів реакції етилену і пропілену з молекулярною вагою в діапазоні між 50 000 і 500 000. Мінеральне масло використовують як розчинювальне середовище, з метою ефективної обробки даної основи продукту в значенні його в'язкості і густоти. Потім згідно з рецептурою готують активатор у вигляді 40-50 % розчину органічної кальцієвої солі в 2 UA 104038 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мінеральному маслі. Отриманий розчин є спеціальною масляною добавкою, яку використовують також у виробництві АСДП продуктів для гірничої промисловості. Його переважно використовують як активатор разом з модифікатором для утримання палива в АСДП. Хімічна основа активатора - органічна кальцієва сіль. Мінеральне масло також, як і при виготовленні модифікатора, використовують як розчинювальне середовище, з метою ефективної обробки даної основи продукту в значенні його в'язкості і густоти. Приготовані суміші, тобто компоненти цільової добавки, зберігаються в стаціонарних або окремих накопичувальних місткостях. Потім окремо виготовляють згідно з рецептурою, і цільову добавку, в якості компоненті якої використовують окремо взяті суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом. Як рідке паливо використовують дизельне паливо. Як один із компонентів цільової добавки використовують (13,3-33,3)% розчин модифікатора з дизельним паливом. Як інший компонент цільової добавки використовують (6,7-16,7)% розчин активатора з дизельним паливом. Суть винаходу пояснюють кресленням, на якому представлена автоматизована зарядна машина 1 з програмним управлінням у вибуховій свердловині 2, що містить бункери 3, сполучені з поворотним шнековим змішувачем транспортної доставки 4 із зарядним на його кінці рукавом 5, і послідовно встановлені на шнековому змішувачі 4 форсунки 6, 7. Для приготування вищезгаданих розчинів цільової добавки використовують стаціонарні змішувачі, з яких приготовані розчини подають у відповідні накопичувальні ємності для подальшого їх використовування в технологічному процесі отримання промислової модифікованої вибухової речовини. Промислову модифіковану вибухову речовину виготовляють безпосередньо на вибуховому блоці за допомогою автоматизованої зарядної машини з програмним управлінням, виготовленою заявником даного способу і захищеною патентами України №№ 41784, 87003. Перед виїздом згаданої зарядної машини на вибуховий блок, її накопичувальні ємності заправляють відповідно активним продуктом, що містить аміачну селітру і компоненти цільової добавки, в якості яких використовують окремо взяті суміші модифікатора з дизельним паливом і активатора з дизельним паливом. Після чого зарядна машина виїжджає на місце вибухових робіт, де безпосередньо проводиться змішування компонентів і подача модифікованої вибухової речовини в свердловину. Зарядна машина 1 під'їжджає до свердловини 2. Включають гідросистему, системи електроустаткування і програмного управління зарядною машиною. Зарядній машині задають програму виготовлення модифікованого ПВР. Згідно з заданою програмою в зарядній машині аміачна селітра з бункера 3 певними дозами надходить в горизонтальний поворотношнековий змішувач транспортної доставки 4 з послідовно встановленими уздовж нього форсунками 6, 7. Потім в змішувач 4 дозовано з відповідного накопичувача подають одну з сумішей цільової добавки у вигляді (13,3-33,3)% розчину модифікатора з дизельним паливом через форсунку 6. На момент досягнення суміші подальшої форсунки 7 в змішувачі 4 суміш має гомогенну структуру. Після чого в процесі змішування вказаних компонентів в неї водять іншу суміш цільової добавки у вигляді (6,7-16,7)% розчину активатора з дизельним паливом. На виході шнекового змішувача 4 одержують промислову модифіковану вибухову речовину з новою модифікованою структурою ПВР не схильною до виділення оксидів металів, що забезпечило підвищення ії енергетичної ефективності і розширення експлуатаційного температурного діапазону і фізичної стабільності. Отриману модифіковану ПВР зі шнекового змішувача 4 через рукав 5 подають в свердловину 2. Вказаний технічний результат досягається при наступному співвідношенні, мас. %: активний продукт/аміачна селітра 94,0 цільова добавка 06,0 При цьому як компоненти цільової добавки використовують суміш модифікатора з дизельним паливом і суміш активатора з дизельним при наступному співвідношенні, в мас %: суміш модифікатора з дизельним паливом 03,0 суміш активатора з дизельним паливом 03,0. Співвідношення компонентів в мас. % цільової добавки, що містить суміш модифікатора з дизельним паливом і суміш активатора з дизельним паливом, встановлено виходячи з умов хімічної взаємодії активатора (А), в суміші компонентів вибраних з групи, і модифікатора (М), і дизельне паливо при яких активна група (- m - а -) утворює наступний співполімер [-m-M-m-a-Aa-m-M-m-a-] n=2-10 Установка форсунки 7 подачі одного з компонентів цільової добавки, у вигляді суміші активатора і дизельного палива, на відстані 0,6-1,2 м від форсунки 6 подачі іншого компонента 3 UA 104038 C2 5 цільової добавки, у вигляді суміші модифікатора і дизельного палива, забезпечує послідовність і певний часовий інтервал між їх введенням в змішувач з аміачною селітрою. Це дозволило досягти нової модифікованої структури ПВР не схильної до виділення оксидів металів, підвищити енергетичну ефективність ПВР і розширити експлуатаційний температурний діапазон його фізичної стабільності. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 1520 25 30 1. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини шляхом змішування активного продукту, що містить аміачну селітру, з цільовою добавкою на основі рідкого палива, який відрізняється тим, що як цільову добавку використовують окремо взяті суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом, при цьому активний продукт заздалегідь змішують з сумішшю з модифікатора і рідкого палива до отримання гомогенної суміші, потім в отриману суміш в режимі змішування вводять суміш з активатора і рідкого палива при наступному співвідношенні, мас. %: активний продукт 94,0 цільова добавка 06,0. 2. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини за п. 1, який відрізняється тим, що компоненти цільової добавки, за які використовують суміш модифікатора з рідким паливом і суміш активатора з рідким паливом, узяті при наступному співвідношенні, мас %: суміш модифікатора з рідким 03,0 паливом суміш активатора з рідким 03,0. паливом 3. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як модифікатор використовують (15-25) % розчин олефінових співполімерів в мінеральному маслі. 4. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини за пп. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що як активатор використовують (40-50) % розчин органічної кальцієвої солі в мінеральному маслі. 5. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини за пп. 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що як рідке паливо використовують дизельне паливо. 6. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини за пп. 1, 2, 3, 4, 5, який відрізняється тим, що як один із компонентів цільової добавки використовують (13,3-33,3) % розчин модифікатора з дизельним паливом. 7. Спосіб отримання модифікованої промислової вибухової речовини за пп.1, 3, 4, 5, 6, який відрізняється тим, що як інший компонент цільової добавки використовують (6,7-16,7) % розчин активатора з дизельним паливом. 4 UA 104038 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5