Вибухова речовина

Реферат: Вибухова речовина містить активний продукт на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти та полімерну горючу композицію. Речовина містить інгредієнти у наступному співвідношенні, мас. %: - активний продукт - 83…93; полімерна горюча композиція - 4…17. Полімерна горюча композиція містить синтетичний полімер у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 0,1…8 мм та кисневим балансом у межах - 128 %…-343 % та інші домішки. UA 99390 U (54) ВИБУХОВА РЕЧОВИНА UA 99390 U UA 99390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до промислових вибухових речовин на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти і може застосовуватись при видобутку корисних копалин у гірничорудній промисловості. Заявнику відомо багато аналогічних вибухових речовин, серед яких за сукупністю суттєвих ознак є наступні. Відомо вибухову речовину грануліт - НМПП (патент України на винахід № 41638, опублікований 16.02.2004, бюл. № 2/2004). Вибухова речовина грануліт - НМПП містить гранульовану аміачну селітру, оксиди заліза, подрібнену суху рослинну органіку, суміш відпрацьованих індустріальних та моторних олив, воду, а також високоенергетичний компонент. Як високоенергетичний компонент вибухова речовина місить порошок силіцію або феросиліцію, а як оксиди заліза - окалину прокатну вторинну при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: гранульована аміачна 84,0-87,0 селітра окалина прокатна вторинна 1,3-3,8 подрібнена суха рослинна 3,5-4,5 органіка відпрацьовані індустріальні 2,7-3,5 та моторні оливи порошок силіцію або 3,7-5,4 феросиліцію вода решта. Недоліком вищенаведеної вибухової речовини є незадовільна сукупність кількісного вмісту та енергетичних властивостей основних горючих компонентів щодо сукупності довжини пневмотранспортування та енергетичних властивостей вибухової речовини та обмежена можливість регулювання енергетичних характеристик (теплоти вибуху, швидкості детонації) та собівартості вибухової речовини в залежності від типу та міцності гірничих порід, в яких вона застосовується. Також адгезійні властивості вибухової речовини, яка містить зазначену композицію, призводять до утворення пробок у зарядному трубопроводі при пневмотранспортуванні вибухової речовини на відстань 300-400 м до вертикальної свердловини гірничої виробки для її заряджання, що збільшує час заряджання. Також відомо промислову вибухову речовину, що містить аміачну селітру як активний продукт, полістирол як паливну добавку та клеючий розчин селітр при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: полістирол 7,5-8,5 клеючий розчин селітр 15,0-33,0 аміачна селітра решта. При цьому клеючий розчин селітр містить розчин аміачної та кальцієвої селітр і натрієву сіль карбоксиметилцелюлози [патент України № 44805 на корисну модель, опублікований 12.10.2009, у бюлетені № 19, 2009 р.]. Недоліком описаного аналогу є адгезійні властивості вибухової речовини, які обмежують її транспортування по трубопроводу до свердловини, а також обмежена можливість регулювання енергетичних характеристик вибухової речовини тільки у межах заявлених інтервалів значень. Відомо вибухову речовину, яка містить активний продукт на основі суміші твердого компонента з групи солей азотної кислоти і рідкого компонента з групи горючих речовин та води і цільову добавку на основі твердого компонента з групи високомолекулярних вуглеводневих сполук при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: активний продукт 94,5-96,8 цільова добавка 3,2-5,5. При цьому активний продукт на основі суміші твердого гранульованого компонента з групи солей азотної кислоти і рідкого компонента з групи горючих речовин містить аміачну селітру, масло, емульгатор і воду у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: аміачна селітра 93,67-94,5 масло 0,49-2,16 емульгатор 0-0,15 вода 0-0,6. Цільова добавка на основі твердих компонентів або їх суміші з групи високомолекулярних вуглеводневих сполук містить гранульовані полімери, такі як поліетилен, поліпропілен і полістирол в наступному співвідношенні компонентів, мас. %: поліетилен гранульований 0-5,0 1 UA 99390 U 5 10 15 20 25 30 35 поліпропілен гранульований 0-5,0 полістирол гранульований 0-5,5 [патент України № 44839, опублікований 12.10.2009, бюл. № 19]. Також відомо вибухову речовину, яка містить активний продукт на основі твердого компонента з групи солей азотної кислоти, рідку паливну цільову добавку та тверду паливну цільову добавку на основі вуглеводневих полімерів, при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: активний продукт 87,5-94,5 рідка паливна цільова 0,5-10,0 добавка тверда паливна цільова 0-10,0. добавка Рідка паливна цільова добавка містить рідкий нафтопродукт, аміачну селітру, кальцієву селітру, емульгатор та воду у наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: рідкий нафтопродукт 34-100,0 аміачна селітра 0-54,0 кальцієва селітра 0-5,0 емульгатор 0-6,0 вода 0-29,0. Як рідкий нафтопродукт використовують мінеральне масло, дизельне паливо чи їх суміш. Як вуглеводневі полімери використовують поліетилен, поліпропілен, полістирол або їх суміш. Як твердий гранульований компонент з групи солей азотної кислоти використовують аміачну селітру, натрієву селітру, калієву селітру, кальцієву селітру або і їх суміш [патент України № 97134, опублікований 25.02.2015, бюл. № 4]. Недоліком описаних вибухових речовин є можливість регулювання енергетичних характеристик, собівартості та довжини пневмотранспортування вибухової речовини тільки у межах заявлених інтервалів значень складу даних аналогів. За прототип прийнято вибухову речовину "Україніт ГР", яка містить активний продукт на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти та горючу композицію з вмістом полімеру [патент України № 72108 на винахід, опублікований 11.03.2008, бюл. № 5, 2008 р.]. Як активний продукт на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти використано гранульовану аміачну селітру. При цьому вибухова речовина додатково містить, поліетилен, поверхнево-активну речовину і/або високодисперсні кремнієвмісні порошки, оброблені рослинними оліями або нафтопродуктами, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: поліетилен 5,5-6,0 поверхнево-активна 0,01-0,03 речовина високодисперсні кремнієвмісні порошки, 1,5-2,0 оброблені рослинними оліями або нафтопродуктами аміачна селітра до 100,00. гранульована Недоліком прототипу є відсутність можливості регулювання теплоти вибуху та швидкості детонації вибухової речовини в залежності від виду та типу гірничої породи та недостатня надійність формування заряду вибухової речовини у вертикальних свердловинах під час проведення вибухових робіт, обумовлена капсулюванням гранули аміачної селітри плівкою поліетилену, що не дає змоги змочувати гранули селітри водою для формування стабільного заряду, при цьому вибухова речовина може висипатись з вертикальних свердловин. Також недоліком прототипу є складність виготовлення вибухової речовини зазначеного складу. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечення регулювання теплоти вибуху та швидкості детонації вибухової речовини шляхом зміни кількісного та якісного складу інгредієнтів, що дозволяє регулювати собівартість вибухової речовини та проведення вибухових робіт взагалі в залежності від виду та типу гірничої породи, з одночасним удосконаленням вибухової речовини шляхом зміни кількісного та якісного складу інгредієнтів, а також форми їх застосування, з метою забезпечення надійності пневмотранспортування вибухової речовини по зарядному трубопроводу та формування заряду при заряджанні вертикальних свердловин під час проведення видобувних робіт, а також їх безпечність з точки зору наявності небезпечних речовин, які впливають на здоров'я робітників. 2 UA 99390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Поставлена задача вирішується таким чином, що вибухова речовина, яка містить активний продукт на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти та полімерну горючу композицію, відповідно до корисної моделі, містить інгредієнти у наступному співвідношенні, мас. %: активний продукт 83…96 полімерна горюча композиція 4…17. Полімерна горюча композиція містить синтетичний полімер у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 0,1…8 мм та кисневим балансом у межах - 128 %…-343 % та інші домішки у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: синтетичний полімер 5…95 інші домішки решта. При цьому як активний продукт може бути використано аміачну селітру або натрієву селітру, або калієву селітру, або кальцієву селітру, або їх суміш. При цьому як полімер може бути використано поліетилен або поліпропілен, або полістирол, або полібутилен, або поліізобутилен, або поліметилстирол, або поліметилметакрилат, або поліметилакрилат, або полівінілхлорид, або каучук, або їх співполімери, або їх суміш. При цьому як інші домішки може бути використано регулюючі горючі домішки, зокрема мінеральне масло та/або дизельне паливо, та/або емульсію на основі рідкого нафтопродукту, розчину солі азотної кислоти і емульгатора, та/або парафін, та/або гуму, та/або вугілля, та/або стеарин, та/або стеарат натрію, та/або стеарат калію, та/або стеарат кальцію, та/або стеарат цинку, та/або тирсу рослинну, та/або борошно рослинне, та/або порошок алюмінію та/або магнію, та/або заліза, та/або кремнію, та/або їх сплаву, та/або пудру алюмінію та/або магнію, та/або заліза, та/або кремнію, та/або марганцю, та/або їх сплаву, та/або залізорудний концентрат. При цьому зазначена емульсія може містити рідкий нафтопродукт, сіль азотної кислоти, емульгатор та воду у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: рідкий нафтопродукт 5,0…75,0 сіль азотної кислоти 8,0…81,0 емульгатор 0,5…6,0 вода решта. Для емульсії як сіль азотної кислоти може бути використано аміачну та/або натрієву, та/або калієву, та/або кальцієву селітру, а як рідкий паливний нафтопродукт може бути використано мінеральне масло та/або дизельне паливо. Для забезпечення надійного пневмотранспортування кількість емульсії, мінерального масла або дизельного пального у складі полімерної композиції вираховується таким чином, щоб її кількість у вибухової речовині не перевищувала 5 %. Густина емульсії та мінерального масла залежить від кількості їх застосування у складі вибухової речовини і не повинна перевищувати 107,57 сП (на густиномірі Rheo-Viskometer) при їх кількості 5 %. При зменшенні кількості емульсії, мінерального масла у складі вибухової речовини густина емульсії та мінерального масла може бути збільшена до рівня, який дозволяє надійне пневмотранспортування. Зменшення кількості та густини емульсії, мінерального масла у складі вибухової речовини збільшує довжину та швидкість пневмотранспортування. Між сукупністю суттєвих ознак та технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Використання у вибуховій речовині полімерної композиції у кількості 4…17 мас. % на основі синтетичного полімеру у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 0,1…8 мм та кисневим балансом у межах - 128 %…-343 % та вмістом інших домішок у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: синтетичний полімер 5…95 інші домішки решта, разом з активним продуктом на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти у кількості 83…96 мас. % дозволяє, по-перше, зробити склад вибухової речовини цілком з безпечних речовин, які не впливають на організм працівника при користуванні вибухівки, подруге, забезпечити пневмотранспортування вибухової речовини одразу на 300…400 м, що зменшує затрати на виконання гірничих робіт, по-трете, регулювати теплоту вибуху та швидкість детонації вибухової речовини у досить широких межах (від 2,0 до 4,0 км/с) шляхом застосування інших добавок у кількості, визначеній дослідним шляхом, що разом із застосуванням інших компонентів (полімеру та активного продукту) у зазначеній вище кількості і 3 UA 99390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 параметрах дозволяє регулювати вибухові якості та собівартість речовини у досить широких межах, що є необхідним при застосуванні вибухової речовини при роботі з породами різної міцності. При цьому дослідження показали, що отриманий результат досягається саме одночасним застосуванням вибухової речовини заявленого складу та із заявленими параметрами складових компонентів. Шляхом численних експериментів було встановлено, що зміна складу вибухової речовини шляхом застосування полімерної горючої композиції у попередньо визначених кількістю та складом, з полімером у кількості 5…95 мас. % та вмістом інших домішок, який має кисневий баланс у межах - 128 %…-343 %, дозволяє забезпечити вибухові параметри для підривання досить міцних порід (з коефіцієнтом міцності 18-20 за шкалою проф. М.М. Протод'яконова), так і для підривання відносно слабих порід (з коефіцієнтом міцності 8-10 за шкалою проф. М.М. Протод'яконова). Також застосування полімеру збільшує довжину та швидкість пневмотранспортування та зменшує час заряджання свердловин. Результати дослідження наведені у таблиці 1. При цьому дослідження виявили, що для забезпечення вибухових параметрів вибухової речовини у випадку застосування для досить міцних порід доцільне застосування як інших домішок у полімерній горючій композиції таких регулюючих горючих домішок, як порошок алюмінію та/або магнію, та/або заліза, та/або кремнію, та/або їх сплаву, та/або пудру алюмінію та/або магнію, та/або заліза, та/або кремнію, та/або марганцю, та/або їх сплаву, та/або залізорудний концентрат. Отримані результати можуть бути обумовлені тим, що додавання металевих порошків або пудри тощо дозволяє поліпшити вибухові характеристики вибухових речовин за рахунок підвищення теплоти вибуху та швидкості детонації при одночасному забезпеченні довжини пневмотранспортування вибухової речовини на довжину 300…400 м. З іншого боку, при роботі з породами малої та середньої міцності можливе застосування як інших домішок у полімерній горючій композиції таких регулюючих горючих домішок, як мінеральне масло та/або дизельне паливо, та/або емульсія на основі рідкого нафтопродукту, розчину солі азотної кислоти і емульгатора та/або парафін, та/або гуму, та/або вугілля, та/або стеарин, та/або стеарат натрію, та/або стеарат калію, та/або стеарат кальцію, та/або стеарат цинку, та/або тирса рослинна, та/або борошно рослинне. Такий склад вибухової речовини дозволяє забезпечити вибухові характеристики на рівні, достатньому для використання в породах малої та середньої міцності, зменшити її собівартість, а також забезпечити пневмотранспортування вибухової речовини на відстань 300-400 м і зменшити час заряджання, що спрощує її заряджання та зменшує собівартість вибухових робіт. При цьому собівартість вибухових робіт зменшується і шляхом регулювання параметрів вибухової речовини, як зазначено вище, тому що використання таких регулюючих горючих домішок, як мінеральне масло та/або дизельне паливо, та/або емульсія на основі рідкого нафтопродукту, розчину солі азотної кислоти і емульгатора, та/або парафін, та/або гуму, та/або вугілля. та/або стеарин, та/або стеарат натрію, та/або стеарат калію, та/або стеарат кальцію, та/або стеарат цинку, та/або тирса рослинна, та/або борошно рослинне дозволяє зменшити собівартість вибухової речовини у порівнянні з іншими регулюючими горючими домішками, зокрема, такими як металеві порошки або пудра. При цьому використання аміачної селітри або натрієвої селітри, або калієвої селітри, або кальцієвої селітри, або саме їх суміші як активного продукту дозволяє також регулювати інші параметри вибухової речовини, зокрема теплоту вибуху, а також додатково собівартість отримання вибухової речовини. Використання поліетилену або поліпропілену, або полістиролу, або полібутилену, або поліізобутилену, або поліметилстиролу, або поліметилметакрилату, або поліметилакрилату, або полівінілхлориду, або каучуку, або їх співполімерів, або їх суміші разом з іншими домішками у складі полімерної горючої композиції, у зазначених вище межах, дозволяє регулювати її кисневий баланс, для наближення до нульового кисневого балансу вибухової речовини, при додаванні активного продукту, що дозволяє забезпечити необхідні вибухові параметри у випадку регулювання потужності вибухової речовини. Також застосування полімеру збільшує довжину та швидкість пневмотранспортування, та зменшує час заряджання свердловин. Заявлена корисна модель ілюструється наступними прикладами складу заявленої вибухової речовини та способу її отримання. Наведені нижче приклади ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть корисної моделі. Приклад 1. Для отримання вибухової речовини було взято гранульовану аміачну селітру як активний продукт та суміш поліетилену і пудри алюмінієвої як полімерну горючу композицію у наступному співвідношенні, мас. %: аміачна селітра 93,0, поліетилен 5,0, 4 UA 99390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 пудра алюмінієва 2,0. При цьому для полімерної горючої композиції поліетилен було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 3-8 мм та кисневим балансом - 343 %. Отримана вибухова речовина використовується для підривання порід з коефіцієнтом міцності 18…20 по шкалі проф. М.М. Протод'яконова. При цьому забезпечується пневмотранспортування вибухової речовини на відстань 380 м. Приклад 2. Для отримання вибухової речовини було взято гранульовану аміачну селітру як активний продукт та суміш поліетилену, тирси рослинної, порошку феросиліцію з індустріальним маслом як полімерну горючу композицію у наступному співвідношенні, мас. %: аміачна селітра 90,0 поліетилен 0,5 тирса рослинна 4,0 порошок феросиліцію 3,0 індустріальне масло 2,5. При цьому для полімерної горючої композиції поліетилен було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 2 мм та кисневим балансом - 343 %. Отримана вибухова речовина використовується для підривання порід з коефіцієнтом міцності 14…16 по шкалі проф. М.М. Протод'яконова. При цьому забезпечується пневмотранспортування вибухової речовини на відстань 300 м. Приклад 3. Для отримання вибухової речовини було взято гранульовану натрієву селітру як активний продукт та суміш полістиролу, порошку стеарину і порошку феросиліцію як полімерну горючу композицію у наступному співвідношенні, мас. %: натрієва селітра 84,0 полістирол 10,0порошок стеарину 2,0 порошок феросиліцію 4,0. При цьому для полімерної горючої композиції полістирол було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 6 мм та кисневим балансом - 308 %. Отримана вибухова речовина використовується для підривання порід з коефіцієнтом міцності 18…20 по шкалі проф. М.М. Протод'яконова. При цьому забезпечується пневмотранспортування вибухової речовини на відстань 370 м. Приклад 4. Для отримання вибухової речовини було взято гранульовану аміачну селітру як активний продукт та суміш полівінілхлориду, порошку алюмінію з індустріальним маслом як полімерну горючу композицію у наступному співвідношенні, мас. %: аміачна селітра 86,5 полівінілхлорид 8,0 порошок алюмінію 4,5 індустріальне масло 1,0. При цьому для полімерної горючої композиції полівінілхлорид було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 2 мм та кисневим балансом - 128 %. Отримана вибухова речовина використовується для підривання порід з коефіцієнтом міцності 14…16 по шкалі проф. М.М. Протод'яконова. При цьому пневмотранспортування вибухової речовини забезпечується на відстань 360 м. Приклад 5. Для отримання вибухової речовини було взято суміш гранульованих аміачної селітри та натрієвої селітри як активний продукт та суміш поліетилену та пудри алюмінієвої як полімерну горючу композицію у наступному співвідношенні, мас. %: натрієва селітра 54,0 аміачна селітра 36,0 поліетилен 9,5 пудра алюмінієва 0,5. При цьому для полімерної горючої композиції полістирол було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 8 мм та кисневим балансом - 343 %. Отримана вибухова речовина використовується для підривання порід з коефіцієнтом міцності 18…20 по шкалі проф. М.М. Протод'яконова. При цьому було забезпечене пневмотранспортування вибухової речовини на відстань 400 м. Отримання зазначених вище складів вибухової речовини та їх використання здійснюють наступним чином. Спочатку здійснюють підготовку компонентів вибухової речовини - окремо гранульованого активного продукту та окремо полімерної горючої композиції будь-якими відомими з рівня техніки методами. Після чого виготовляють вибухову речовину в умовах стаціонарних підземних 5 UA 99390 U 5 10 пунктів або розташованих на денній поверхні стаціонарних пунктів підприємств, які виготовляють вибухову речовину, шляхом змішування полімерної горючої композиції з гранульованим активним продуктом. Потім отриману вибухову речовину у потрібній кількості завантажують в зарядну машину МТЗ-3 або УТЗ-2, після чого здійснюють пневмотранспортування вибухової речовини та заряджання свердловин на відкритих або підземних гірничих видобувних роботах. Таким чином, при використанні корисної моделі забезпечують регулювання теплоти вибуху, швидкості детонації та собівартості вибухової речовини, що дозволяє регулювати собівартість вибухових робіт, та їх проведення взагалі в залежності від виду та типу гірничої породи, з одночасним удосконаленням вибухової речовини з метою забезпечення надійного пневмотранспортування вибухової речовини по зарядному трубопроводу при заряджанні вертикальних свердловин під час проведення гірничих видобувних робіт, а також безпечність вибухової речовини з точки зору наявності небезпечних речовин, які впливають на здоров'я робітників. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Вибухова речовина, яка містить активний продукт на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти та полімерну горючу композицію, яка відрізняється тим, що містить інгредієнти у наступному співвідношенні, мас. %: активний продукт 83…93 полімерна горюча композиція 4…17, причому полімерна горюча композиція містить синтетичний полімер у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 0,1…8 мм та кисневим балансом у межах - 128 %…-343 % та інші домішки у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: синтетичний полімер 5…95 інші домішки решта. 2. Вибухова речовина за п. 1, яка відрізняється тим, що як активний продукт використано аміачну селітру або натрієву селітру, або калієву селітру, або кальцієву селітру, або їх суміш. 3. Вибухова речовина за п. 1, яка відрізняється тим, що як синтетичний полімер використано поліетилен або поліпропілен, або полістирол, або полібутилен, або поліізобутилен, або поліметилстирол, або поліметилметакрилат, або поліметилакрилат, або полівінілхлорид, або каучук, або їх співполімери, або їх суміш. 4. Вибухова речовина за п. 1, яка відрізняється тим, що як інші домішки використано регулюючі горючі домішки, зокрема мінеральне масло та/або дизельне паливо,та/або емульсію на основі рідкого нафтопродукту, розчину солі азотної кислоти і емульгатора, та/або парафін, та/або гуму, та/або вугілля, та/або стеарин, та/або стеарат натрію, та/або стеарат калію, та/або стеарат кальцію, та/або стеарат цинку, та/або тирсу рослинну, та/або борошно рослинне, та/або порошок алюмінію та/або магнію, та/або заліза, та/або кремнію, та/або їх сплаву, та/або пудру 6 UA 99390 U алюмінію та/або магнію, та/або заліза, та/або кремнію, та/або марганцю, та/або їх сплаву, та/або залізорудний концентрат. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 7