Зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини

Реферат: Зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини, включає активний продукт у вигляді емульсії на основі водного розчину аміачної і натрієвої селітр, рідких компонентів з групи горючих речовин і емульгатора, основну цільову добавку, що містить нітрит натрію і воду, і додаткову цільову добавку на основі розчину полімеру в маслі. Основна цільова добавка додатково містить триетаноламін, оцтову кислоту, роданід калію або натрію. UA 90248 U (12) UA 90248 U UA 90248 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до гірничорудної промисловості і може бути використана для приготування зшитого композиційного складу патронованої емульсійної вибухової речовини (ЕВР). Відома патронована емульсійна вибухова речовина "Україніт-П" по патенту України на винахід № 63689, МПК (2011/01) С06В27/00, C06D31/02 (2006/01), дата подання заявки 23.08.2011 р., дата публікації 10.10.2011 р., що включає активний продукт у вигляді емульсії на основі водного розчину аміачної і натрієвої селітри, рідких компонентів з групи горючих речовин, емульгатор і додаткову цільову добавку. На відміну від заявленої корисної моделі в приведеній патронованій емульсійній вибуховій речовині як додаткова цільова добавка, що виконує функцію загусника, використовують віск парафіновий нафтовий. Найближчим аналогом до заявленого зшитого композиційного складу патронованого ЕВР за сукупністю ознак і очікуваному технічному результату є композиційний склад патронованого ЕВР по патенту України № 48727, МПК (2009) С06В45/00, С06В31/28 (2006.01), С06В 39/00 дата подання заявки 17.11.2009р., дата публікації 25.03.2010 р., що включає активний продукт у вигляді емульсії на основі водного розчину аміачної і натрієвої селітри, рідких компонентів з групи горючих речовин і емульгатора, основну цільову добавку, що містить нітрит натрію і воду, і додаткову цільову добавку на основі розчину полімеру в маслі. На відміну від заявленої корисної моделі в приведеному композиційному складі основна цільова добавка містить нітрит натрію, нітрат кальцію і воду, і виконує в якій-то мірі функцію зшивання. Загальним і основним недоліком приведених емульсійних вибухових речовин є слабий результат зшивання і досить великий розмір сенсибілізуючих газових пузирів, одержуваних при реакції газогенерації, в результаті якого патрони, одержані згідно з приведеним складам і способам, відрізняються порівняно низькою надійністю, бризантністю і об'ємною енергією. При відносно низькій щільності вибухової речовини спостерігаються відмови від капсулядетонатора. При практично однаковій ваговій енергії, але при підвищеній робочій щільності нових складів об'ємна енергія збільшується. Для пояснення вказаних недоліків була розглянута схема зшивання через місток (див. Фіг. 1), утворений іоном Са, який містять вищенаведені склади. В результаті експериментів було встановлено, що при введенні кальцієвої селітри Са(NО3)2 в активний продукт або в основну цільову добавку при виробництві ЕВР утворюється зшивання. Це відбувається через те, що в розчині кальцієва селітра дисоціює на іони, а іон кальцію реагує з полімером з утворенням нерозчинного у водній системі з'єднання, що обумовлює слабий результат зшивання, оскільки реакція не йде до кінця. У світлі вищевикладеного встановлено, що наявність нітрату кальцію (кальцієвої селітри), як зшиваючого компонента в емульсійній вибуховій речовині, не дозволяє додатково підняти в'язкість патронованої емульсійної вибухової речовини. Просте збільшення концентрації іонів кальцію приводить до підвищеної схильності емульсійного складу до кристалізації, що не прийнятне до такого кінцевого продукту як патрон. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини шляхом зміни складу і співвідношення компонентів емульсійної вибухової речовини, підвищити ефективність зшивання емульсійної вибухової речовини, поліпшити якість газогенерації, і за рахунок цього підвищити надійність, бризантну і об'ємну енергію патронованої емульсійної вибухової речовини. Задача вирішена тим, що в зшитому композиційному складі патронованого ЕВР, що включає активний продукт у вигляді емульсії на основі водного розчину аміачної і натрієвої селітри, масла індустріального і емульгатора, основну цільову добавку, що містить нітрит натрію і воду, і додаткову цільову добавку на основі розчину полімеру в маслі, згідно з корисною моделлю, основна цільова добавка додатково містить триетаноламін, оцтову кислоту, роданід калію або натрію при наступному співвідношенні, в мас. %: триетаноламін 35,0-64,4 оцтова кислота (70 %-на) 20,0-31,9 роданід калію або натрію 0,0-15,0 нітрит натрію 3,0-15,0 вода інше, при цьому активний продукт, основна і додаткова цільові добавки узяті при наступному співвідношенні, в мас. %: активний продукт 94,5-98,5 основна цільова добавка 0,5-2,5 додаткова цільова добавка 1,0-3,0. 1 UA 90248 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Згідно з корисною моделлю, активний продукт містить аміачну і натрієву селітри, масло індустріальне, емульгатор і воду при наступному співвідношенні компонентів, в мас. %: аміачна селітра 67,6-75,6 натрієва селітра 16,0-17,9 індустріальне масло 4,5-4,7 емульгатор 0,9-1 вода інше. Згідно з корисною моделлю, в додатковій цільовій добавці зшитого композиційного складу патронованої емульсійної вибухової речовини, як полімер в маслі використовують (10-20)% розчин малєінізованого співполімеру етилену і пропілену в індустріальному маслі. Введення в основну цільову добавку таких компонентів як триетаноламін, оцтова кислота, роданід калію або натрію, при наступному співвідношенні, в мас. %: триетаноламін 35,0-64,4 оцтова кислота (70 %-на) 20,0-31,9 роданід калію або натрію 0,0-15,0 нітрит натрію 3,0-15,0 вода інше, дозволило одержати зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини з високою надійністю і бризантністю. Пояснюється це тим, що пропонована основна цільова добавка складається з двох частин - газогенератора на основі водного розчину нітриту натрію і компоненту зшивання одержуваної в результаті взаємодії тріетаноламіна і оцтової кислоти, в якій нітрит дає газ, роданід прискорює реакцію і робить її менш залежною від температури і рН. Це забезпечує швидке зшивання, що зумовило якісне зшивання і газогенерацію композиційного складу патронованої емульсійної вибухової речовини. Змішення активного продукту з додатковою цільовою добавкою в статичному змішувачі забезпечує режим рівномірного введення компонентів в процес змішування. При змішенні одержаної в статичному змішувачі суміші з основною цільовою добавкою в динамічному міксері, основна цільова добавка диспергується на дрібні краплі, порядку декілька мікрон. При цьому міцели активного продукту, що утворюються розкриваються, змішуються з основною цільовою добавкою і знову закриваються плівкою горючої речовини. В результаті основна цільова добавка "забивається" в активний продукт, причому невелика його частина входить безпосередньо в активний продукт, а велика частина існує у вигляді окремих міцел. Та частина, яка увійшла до активного продукту, відразу починає реагувати з виділенням газу. Інша частина реагує із затримкою в часі, який необхідний для дифузії основної цільової добавки зі своєї міцели в оточуючі міцели активного продукту. В цей час починають реагувати зшиваючи компоненти, які зашивають горючі речовини активного продукту в міцну плівку і тим самим блокують дифузію і гальмують газогенерацію аж до повного її припинення. Така в'язка система обмежує рух і злиття газових пузирів, що забезпечує дрібну газогенерацію композиційного складу патронованої емульсійної вибухової речовини. Крім того, встановлено, що триетаноламін є ефективним зшиванням для використовуваних в композиційному складі ЕВР даного типу полімерів, оскільки він утворює при зшиванні тримірну щільно зшиту структуру (див. Фіг. 2, на якій представлений продукт зшивання триетаноламіном). Тут при зшиванні задіяні дві спиртні групи, а третя вільна. Вона теж може захоплювати третю ланку n-полімерів. Хід реакції протікає по спиртних групах. При цьому азот триетаноламіну не здатний брати участь в реакціях утворення імідів і амідів, оскільки всі його валентні зв'язки зайняті спиртними групами. В той же час відомо, що реакції із спиртами каталізують третинними амінами, і вони можуть в цьому випадку йти при низьких температурах. Триетаноламін же сам по собі є третинним аміном і одночасно містить спиртні групи, тому в реакції зшивання він є каталізатором сам для себе, що значно прискорює процес зшивання і збільшує повноту реакції, внаслідок чого виходить кінцевий продукт - щільно зшитий композиційний склад ЕВР. Для експериментальної перевірки складу зшитої композиційної патронованої емульсійної вибухової речовини, що заявляється, було виготовлено 6 партій зразків патронів діаметром 32 мм. З кожної партії відібрано по 5 штук патронів із різною щільністю і випробувано на надійність, критичну щільність випробувань приведені в таблиці і бризантність. Склад зразків і результати 1 і таблиці 2. 2 UA 90248 U Таблиця 1 Склад зшитого композиційного складу Партія Партія Партія Партія Партія патронованої емульсійної вибухової речовини № 1 №2 №3 №4 №5 активний продукт 94 94,5 95,0 95,5 95.8 основна цільова добавка 4 3,5 3 2,5 2,2 додаткова цільова добавка 2 2 2 2 2 Компоненти активного продукту: аміачна селітра 67,6 67,6 67,6 67,6 67,6 натрієва селітра 16,9 16,9 16,9 16,9 16,9 індустріальне масло 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 емульгатор 1 1 1 1 1 вода 10 10 10 10 10 Компоненти основної цільової добавки: триетаноламін 70,0 60,0 48,0 37,0 26,0 оцтова кислота (70 %) 15,0 20,0 25,0 24,0 15,0 нітрит натрію 2,5 4,0 6,5 8,5 10,5 тіоціанат калію (натрію) 2,5 4,0 6,5 8,5 10,5 вода 10,0 12,0 14,0 32,0 38,0 Компоненти додаткової цільової добавки: 15 %-вий розчин малєїнізованого співполімеру етилену і пропілену в 100 100 100 100 100 індустріальному маслі Всього: 100 100 100 100 100 3 Робоча щільність, г/см 1,15 1,22 1,28 1,26 1,21 3 Надійність (критична щільність), г/см 1,2 1,27 1,33 1,3 1,25 Об'ємна енергія при робочій щільності, 897 952 998 983 944 3 ккал/дм 5 10 Партія №6 96 2 2 67,6 16,9 4,5 1 10 15,0 8,0 12,5 12,5 52,0 100 100 1,14 1,2 889 Як випливає з таблиці, найкращі експлуатаційні показники мають патрони, виготовлені зі складу, в якому експериментальні інтервали значень компонентів узяті в наступному співвідношенні, в мас. %: активний продукт 94,5-98,5 основна цільова добавка до 0,5-2,5 додаткова цільова добавка до 1,0-3,0 При цьому інтервали значень компонентів, що містяться в активному продукті, узяті при наступному співвідношенні, в мас. %: аміачна селітра 67,6-75,6 натрієва селітра 16,0-17,9 індустріальне масло 4,5-4,7 емульгатор 0,9-1 вода Інше. Інтервали значень компонентів основної цільової добавки узяті при наступному співвідношенні, в мас. %: триетаноламін 35,0-64,4 оцтова кислота (70 %-на) 20,0-31,9 роданід калію або натрію 0,0-15,0 нітрит натрію 3,0-15,0 вода Інше. У додатковій цільовій добавці як полімер в маслі використовують (10-20) % розчин малєінізованого співполімеру етилену і пропілену в індустріальному маслі. 3 UA 90248 U Таблиця 2 № патронів 1 2 3 4 5 6 5 10 15 20 25 30 Щільність, г/см 1,12 1,21 1,22 1,25 1,27 1,28 Бризантність Заявлений зшитий Відомий композиційний композиційний склад склад патронованого ЕВР патронованого ЕВР (партія (найближчий аналог) № 3 з таблиці 1) Задовільна Задовільна Хороша Хороша Задовільна Хороша Незадовільна Хороша Відмова Відмінна Відмова Відмінна З таблиць виходить, що заявлений зшитий композиційний склад патронованої вибухової речовини має ширший робочий діапазон щільності в порівнянні з аналогом і відповідно вищу бризантну і об'ємну енергію. На Фіг. 3 представлений графік зміни щільності патронів одержаних згідно з заявленою корисною моделлю, і патронованої емульсійної вибухової речовини, одержаної згідно з аналогом залежно від тиску при температурі t°C=constant. На Фіг. 4 представлений графік зміни щільності патронів одержаних згідно з заявленою корисною моделлю, і патронованої емульсійної вибухової речовини, одержаної згідно з аналогом, залежно від температури при тиску Р = constant. З графіків видно, що параметри патронів з низкою щільністю можуть значно мінятися, тоді як патрони із зшитого композиційного складу добре протистоять зміні тиску і температурі. В ході випробувань встановлено, що зшитий композиційний склад має дрібну газогенерацію, що дозволяє, крім поліпшення надійності роботи патронів, збільшити їх робочу щільність і об'ємну енергію. Таким чином, одержана зшита патронована емульсійна вибухова речовина відповідає технічним умовам відносно експлуатаційних властивостей ЕВР, а також придатності її роботи в широкому діапазоні температур і збереженню властивостей під впливом тиску свердловини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини, що включає активний продукт у вигляді емульсії на основі водного розчину аміачної і натрієвої селітр, рідких компонентів з групи горючих речовин і емульгатора, основну цільову добавку, що містить нітрит натрію і воду, і додаткову цільову добавку на основі розчину полімеру в маслі, який відрізняється тим, що основна цільова добавка додатково містить триетаноламін, оцтову кислоту, роданід калію або натрію при наступному співвідношенні, в мас. %: триетаноламін 35,0-64,4 оцтова кислота (70 %-на) 20,0-31,9 роданід калію або натрію 0,0-15,0 нітрит натрію 3,0-15,0 вода інше, при цьому активний продукт, основна і додаткова цільові добавки узяті при наступному співвідношенні, в мас. %: активний продукт 94,5-98,5 основна цільова добавка 0,5-2,5 додаткова цільова добавка 1,0-3,0. 2. Зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини за п. 1, який відрізняється тим, що в активному продукті як рідку горючу речовину використовують індустріальне масло, при цьому всі компоненти, що містяться в активному продукті, узяті при наступному співвідношенні, в мас. %: аміачна селітра 67,6-75,6 натрієва селітра 16,0-17,9 індустріальне масло 4,5-4,7 емульгатор 0,9-1 вода інше. 4 UA 90248 U 3. Зшитий композиційний склад патронованої емульсійної вибухової речовини за п. 1, який відрізняється тим, що в додатковій цільовій добавці як розчин полімеру в маслі використовують (10-20) % розчин малєінізованого співополімеру етилену і пропілену в індустріальному маслі. 5 UA 90248 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 6