Полімерна композиція для приготування вибухової речовини

Реферат: Полімерна композиція для приготування вибухової речовини містить синтетичний полімер та інші домішки. Вона 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. Як 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. Як інші домішки використано регулюючі горючі домішки, зокрема мінеральне масло та/або дизельне паливо, та/або парафін, та/або емульсію на основі рідкого нафтопродукту, розчину солі азотної кислоти і емульгатора, 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. UA 99392 U (54) ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ ДЛЯ ПРИГОТУВАННЯ ВИБУХОВОЇ РЕЧОВИНИ UA 99392 U UA 99392 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до галузі виготовлення промислових вибухових речовин на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти з використанням полімерної композиції і може застосовуватись при видобутку корисних копалин у гірничорудній промисловості. Заявнику відомо багато аналогічних композицій (сумішей) для приготування вибухової речовини, серед яких за сукупністю суттєвих ознак є наступні. Відомо композицію (суміш) горючих компонентів, умовно названу винахідником "промпродукт НМПП", у складі вибухової речовини грануліт НМПП (патент України №41638 на винахід, 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 композиції (суміші) горючих речовин 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 пневмотранспорту ванні вибухової речовини на відстань 300-400 м до вертикальної свердловини гірничої виробки для її заряджання, що збільшує час заряджання. Також відомо застосування при виготовленні промислової вибухової речовини, що містить аміачну селітру як активний продукт суміші полістиролу та клеючого розчину 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, 2009р.). Недоліком описаного аналогу є адгезійні властивості вибухової речовини, які обмежують її транспортування по зарядному трубопроводу до свердловини, а також можливість регулювання енергетичних характеристик вибухової речовини тільки у межах заявлених інтервалів значень. Відомо цільову добавку на основі твердих компонентів або їх суміші з групи високомолекулярних вуглеводневих сполук, яка містить гранульовані полімери, такі як поліетилен, поліпропілен і полістирол, в наступному співвідношенні компонентів, мас. %: поліетилен гранульований 0-5,0 поліпропілен гранульований 0-5,0 полістирол гранульований 0-5,5 (патент України № 44839, опублікований 12.10.2009, бюл. № 19). При цьому зазначена цільова добавка входить у склад вибухової речовини, яка також містить активний продукт на основі суміші твердого компонента з групи солей азотної кислоти і рідкого компонента з групи горючих речовин та води при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: активний продукт 94,5-96,8 цільова добавка 3,2-5,5. 1 UA 99392 U 5 10 15 20 25 30 35 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. Також відомо тверду паливну цільову добавку на основі вуглеводневих полімерів, а саме поліетилену, поліпропілену, полістиролу або їх суміші, яка входить до складу вибухової речовини, що додатково містить активний продукт на основі твердого компонента з групи солей азотної кислоти та рідку паливну цільову добавку 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 При цьому 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 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 вибухової речовини, собівартості та довжини пневмотранспортування тільки у межах заявлених інтервалів значень складу даних аналогів. За прототип прийнято полімерну горючу композицію, яку застосовують при виготовленні вибухової речовини "Україніт ГР", яка містить гранульовану аміачну селітру як 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.). Горюча композиція 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, оброблені рослинними 1,5-2,0 оліями або нафтопродуктами аміачна селітра до 100,00. гранульована Недоліком прототипу є відсутність можливості регулювання теплоти вибуху та швидкості детонації вибухової речовини при застосуванні описаної горючої композиції з використанням полімеру в залежності від виду та типу гірничої породи та недостатня надійність формування заряду вибухової речовини при заряджанні вертикальних свердловин 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 має можливість висипатись з вертикальних свердловин. Також недоліком є складність застосування даної горючої композиції при виготовленні вибухової речовини. В основу корисної моделі поставлено задачу створення полімерної композиції для приготування вибухової речовини, яка дозволяє регулювати теплоту вибуху та швидкість детонації вибухової речовини шляхом зміни кількісного та якісного складу інгредієнтів, та дає змогу зменшувати собівартість вибухової речовини та проведення вибухових робіт загалом в залежності від виду та типу гірничої породи, з одночасним удосконаленням полімерної 2 UA 99392 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 композиції шляхом зміни кількісного та якісного складу інгредієнтів, а також форми їх застосування, з метою підвищення надійності забезпечення пневмотранспортування вибухової речовини, отриманої за допомогою використання композиції з вмістом полімеру, по зарядному трубопроводу на відстань 300-400 м для заряджанні вертикальних свердловин під час проведення вибухових робіт і зменшені часу заряджання, а також безпечність з точки зору наявності небезпечних речовин, які впливають на здоров'я робітників. Поставлена задача вирішується таким чином, що полімерна композиція для приготування вибухової речовини, яка містить синтетичний полімер та інші домішки, відповідно до корисної моделі, 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 синтетичний 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. Причому 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, якій 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 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, для виготовлення вибухової речовини з використанням активного продукту на основі твердого компоненту з групи солей азотної кислоти дозволяє, по перше, зробити склад вибухової речовини цілком з речовин, які не завдають шкоди організму працівника при її використанні, по друге, забезпечити пневмотранспортування вибухової речовини одразу на 300…400 м, що зменшує час заряджання і 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 3 UA 99392 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шляхом, що разом із застосуванням інших компонентів (полімеру та активного продукту вже у складі вибухової речовини) у зазначеній вище кількості і 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 полімерної композиції заявленого складу та із заявленими параметрами складових компонентів. Шляхом численних експериментів було встановлено, що зміна складу полімерної композиції для виготовлення вибухової речовини, та застосування її у попередньо визначених кількістю та складом, з полімером у кількості 5…95 мас. %, який має кисневий баланс у межах - 128 % 343 % та вмістом інших домішок, 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 швидкість і довжину 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 полімерної композиції з такими регулюючими горючими домішками, 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, отриманої з використанням заявленої полімерної композиції, на довжину 300…400 м. З іншого боку, при роботі з породами малої та середньої міцності можливе застосування у полімерній композиції і 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 тирсу, та/або борошно рослинне. Застосування такої полімерної композиції при виготовленні вибухової речовини дозволяє забезпечити її вибухові характеристики на рівні, достатньому для використання в породах малої та середньої міцності, зменшити її собівартість, а також забезпечити пневмотранспортування вибухової речовини на досить велику відстань. При цьому собівартість вибухових робіт регулюється шляхом виготовлення полімерної композиції з відповідною вартістю компонентів, а регулювання параметрів вибухової речовини вмістом відповідних компонентів, як зазначено вище, тому що використання таких регулюючих горючих домішок, як мінеральне масло та/або дизельне паливо, 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, та/або борошно рослинне, дозволяє зменшити собівартість вибухової речовини у порівнянні з іншими регулюючими горючими домішками, зокрема, такими як металеві порошки або пудра. 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 композиції, у зазначених вище межах, дозволяє регулювати її кисневий баланс, для наближення до нульового кисневого балансу вибухової речовини, при додаванні солей азотної кислоти, що дозволяє забезпечити необхідні вибухові параметри у випадку регулювання потужності вибухової речовини. Також застосування синтетичного полімеру збільшує швидкість і довжину пневмотранспортування, та зменшує час заряджання свердловин. Заявлена корисна модель ілюструється наступними прикладами складу заявленої полімерної композиції 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 полімерної композиції було взято поліетилен як полімер і пудру металеву як регулюючу горючу домішку у наступному співвідношенні, мас. %: поліетилен 71,5 пудра алюмінієва 28,5. Причому поліетилен було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 3-8 мм та кисневим балансом - 343 %. Вибухова речовина з використанням такої полімерної композиції містила гранульовану аміачну селітру як активний продукт у наступній кількості: мас. %: 4 UA 99392 U 5 10 15 20 25 30 аміачна селітра 93,0 полімерна композиція 7,0. Отримана вибухова речовина, з вмістом заявленої полімерної композиції, 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 380 м. Приклад 2. Для отримання полімерної композиції було взято поліпропілен як полімер і емульсійну композицію як регулюючу горючу домішку у наступному співвідношенні, мас. %: поліпропілен 37,5 тирса рослинна 50,0 емульсія 12,5. Причому поліпропілен було взято у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 2-4 мм та кисневим балансом - 342 %. При цьому емульсія містила рідкий нафтопродукт, аміачну селітру, емульгатор та воду у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: рідкий нафтопродукт 72,0 аміачна селітра 9,0 емульгатор 5,0 вода решта. Вибухова речовина з використанням такої полімерної композиції містила гранульовану аміачну селітру як активний продукт у наступній кількості: мас. %: аміачна селітра 92,0, полімерна композиція 8,0. Отримана вибухова речовина, з вмістом заявленої полімерної композиції, використовується для підривання порід з коефіцієнтом міцності 8…10 по шкалі проф. М.М. Протод'яконова. При цьому було забезпечене пневмотранспортування вибухової речовини на відстань 360 м. Отримання зазначених вище складів полімерної композиції та вибухової речовини на їх основі з наступним використанням вибухової речовини здійснюється наступним чином. Спочатку здійснюють підготовку компонентів вибухової речовини - окремо гранульованого активного продукту та окремо полімерної композиції будь-якими відомими з рівня техніки методами. Після чого виготовляють вибухову речовину в умовах стаціонарних підземних пунктів або розташованих на денній поверхні стаціонарних підземних підприємств, які виготовляють вибухову речовину, шляхом змішування полімерної 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 та заряджання вибухової речовини 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. Полімерна композиція для приготування вибухової речовини 35 5 UA 99392 U Таблиця 1 Залежність складу полімерної композиції для виготовлення вибухової речовини від міцності порід, для яких можливе її застосування, та залежність довжини пневмотранспортування вибухової речовини від складу її полімерної композиції Аміачна Активний продукт, селітра % 93,0 Аміачна селітра 92,0 Аміачна селітра 93,5 Аміачна селітра 90,0 Полімерн Поліме Поліетиле Поліпропіл Полістиро Поліетиле р н ен л н а % 5,0 3,0 2,5 0,5 композиц ія, % Пудра Домішк Тирса Порошок Тирса алюмініє а рослинна вугілля рослинна ва % 2,0 4,0 3,5 4,0 Порошок феросилі цію 3,0 Аміачна селітра 86,5 Полівінілхлорид 8,0 Порошок алюмінію 4,5 Аміачна селітра Натрієва Кальцієва 36,0 селітра селітра Натрієва 84,0 83,0 селітра 54,0 Поліпропіл Полістиро Поліетиле Поліетиле ен л н н 8,5 10,0 9,0 9,5 Залізоруд Пудра ний Стеарин Порошок алюмінієв концентра порошок алюмінію а т 4,0 2,0 7,0 0,5 Порошок феросилі цію 4,0 Калієва селітра 86,5 Емульсія Індустріа Індустріа Індустріальне Індустріал 1,0 льне льне масло ьне масло масло масло Індустріа льне масло 0,5 Міцність порід Довжина пневмотр анспорту вання м 2,5 1,0 1,0 18-20 8-10 10-14 14-16 14-16 18-20 18-20 18-20 1,0 18-20 380 360 350 300 360 350 370 350 400 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 1. Полімерна композиція для приготування вибухової речовини, яка містить синтетичний полімер та інші домішки, яка відрізняється тим, що містить синтетичний полімер у твердій сипучій формі з розміром часток у межах 0,1…8 мм та кисневим балансом у межах від - 128 % до -343 % та інші домішки у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: синтетичний полімер 5…95, інші домішки решта. 2. Полімерна композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що як 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. 3. Полімерна композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що як інші домішки використано регулюючі горючі домішки, зокрема мінеральне масло та/або дизельне паливо, та/або парафін на основі рідкого нафтопродукту, розчину солі азотної кислоти і емульгатора, 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. 4. Полімерна композиція за п. 3, яка відрізняється тим, що емульсія містить 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. 5. Полімерна композиція за п. 4, яка відрізняється тим, що як сіль азотної кислоти використано аміачну та/або натрієву, та/або калієву, та/або кальцієву селітру. 6. Полімерна композиція за п. 4, яка відрізняється тим, що як рідкий паливний нафтопродукт використано мінеральне масло та/або дизельне паливо, та/або емульсію. 6 UA 99392 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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