Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУСТОЙЧИВОГО АММОНИТА

Изобретение относится к производству водоустойчивого аммонита, используемого для открытых и подземных работ, за исключением шахт и рудников, опасных по газу и пыли.

Известно, что аммониты трудно поддаются совершенствованию, т.к. имеют оптимизированный кислородный баланс и хорошие взрывчатые характеристики и отличаются в основном добавками (Ю.М. Михайлов, Е.В. Колганов, В.А. Соснин. Безопасность аммиачной селитры и ее применение в промышленных взрывчатых веществах, 2008 г.). Применяющиеся в настоящее время аммониты обычно состоят из 61-97% аммиачной селитры (далее АС), 3-21% тротила (тринитротолуола, ТНТ); предохранительные сорта содержат до 20% пламегасителя - NaCl. Для увеличения восприимчивости к детонации аммониты также могут содержать до 15% ТЭНа, гексогена, нитроэфиров. В качестве веществ, повышающих водоустойчивость, используют стеараты железа, кальция, цинка, мел, крахмал и др. Наиболее распространенным аммонитом для ведения взрывных работ в горном деле является аммонит №6ЖВ, допущенный Ростехнадзором РФ к постоянному применению, следующего состава: 79% аммиачной селитры (АС) и 21% тротила. Для взрывной обработки металлов используют порошкообразные аммониты серии AT, состоящие из АС и 3-7% тротила.

Основным компонентом аммонитов является водоустойчивая аммиачная селитра по ГОСТ 14702-79, полученная при введении гидрофобного компонента в взрывчатое вещество (далее ВВ) с одним из гидрофобизируемых компонентов, а именно с АС.

Практически все сорта аммонитов в России в настоящее время выпускаются на водоустойчивой АС марок ЖВГ и ЖВК.

Известен способ получения водоустойчивого аммонита №6ЖВ по ГОСТ 21984-76 путем смешения 79% аммиачной селитры водоустойчивой, кристаллической по ГОСТ 14702-79 и 21% тротила по ГОСТ 4117-78.

Тротил на стадии подготовки подвергают только просеиванию через сито для удаления инородных предметов или конгломератов продукта с размером более 10 мм. Для удаления случайно оказавшихся металлических предметов тротил пропускают через зону действия магнитных сепараторов. Гранулированную аммиачную селитру дробят до порошкообразного состояния и сушат от избыточной влаги в сушильных барабанах. Затем компоненты смешивают и измельчают. Технологические параметры процесса измельчения указываются в регламенте технологического процесса и зависят от аппаратурного оформления. Недостатками данного способа является необходимость использовать водоустойчивую аммиачную селитру по ГОСТ 14702-79, которая имеет весьма ограниченное производство и примерно на 30% более высокую стоимость в сравнении с традиционной продажной формы аммиачной селитры или нитрата аммония. Кроме того, АС не обеспечивает повышенные значения водоустойчивости аммонита, полученного данным способом.

Известен способ (пат. РФ 2301789), в котором предварительно осуществляется активизация поверхности гранул аммиачной селитры путем нагрева АС до температуры 40-70°C и последующей выдержки ее при этой же температуре в течение 3-30 мин. Добавки ПАВ, входящие в состав жидкого горючего, еще более усиливают эффект сорбции и проникновения жидкого горючего в образовавшиеся на поверхности гранул трещины. После смешивания активированной АС с жидким горючим, включающим ПАВ, получаются «сухие» (неомасленные) гранулы, которые затем смешивают с взрывчатым сенсибилизатором, гранулированным тротилом, и охлаждают до температуры 30°C.

Известен способ (пат. РФ №2125032) получения гранулированного промышленного ВВ, предусматривающий подготовку компонентов, их смешивание и гранулирование, при этом предварительно измельчают аммиачную селитру до размера частиц менее 0,5 мм и сушат до влажности не более 0,2%, после чего смешивают с тротилом при нагревании до образования однородной суспензии и гранулируют методом сухой грануляции, а полученные гранулы смешивают с гидрофобной добавкой при 50-70°C, затем охлаждают. В качестве гидрофобной добавки используют масло индустриальное, или парафин, или стеараты металлов.

Общими недостатками всех известных способов является низкая водоустойчивость получаемых продуктов, энергоемкость, многоступенчатость и длительность процесса за счет сложности процесса покрытия гранул аммиачной селитры гидрофобизаторами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения водоустойчивого аммонита путем смешения аммиачной селитры, тротила и гидрофобизатора, содержащего стеарат натрия, в количестве не менее 0,1% от массы продукта и соединение железа (III) не менее 0,03% от массы продукта (в пересчете на железо), (Пат. РФ №2457194). Аммонит, полученный данным способом, имеет высокое значение водоустойчивости - 75-85 см. в. ст. Однако при применении аммонитовых шашек для открытых и подземных взрывных работ зачастую требуется более высокое значение водоустойчивости. Процесс получения водоустойчивой аммиачной селитры осуществляли следующим образом. Гранулированную аммиачную селитру (по ГОСТ 2-85) измельчали вместе с стеаратом натрия и соединениями железа (III) в мельнице до невысокой степени измельчения и однородности помола; сушили в сушильном шкафу до постоянного веса и охлаждают в эксикаторе. Обработанная таким образом АС выдерживает испытания на водоустойчивость не менее 24 см в. ст. В приготовленную таким образом водоустойчивую аммиачную селитру путем смешения добавляют чешуированный тротил в соотношении 79% АС и 21% тротила. Далее полученную аммиачно-тротиловую смесь измельчают в мельнице до получения однородной массы желтого цвета. Это приводит к увеличению длительности процесса и дополнительным энергозатратам.

Задачей настоящего изобретения является получение аммонита с повышенным по сравнению с аналогами значением водоустойчивости, снижение энергоемкости процесса и его продолжительности.

Достижение технического результата возможно при использовании способа получения водоустойчивого аммонита путем смешения аммиачной селитры, тротила и гидрофобизатора, содержащего стеарат натрия, в количестве не менее 0,1% от массы продукта и соединение железа (III) не менее 0,03% от массы продукта (в пересчете на железо) и дальнейшего помола. Гидрофобизатор и тротил вводят в аммиачную селитру одновременно, при этом гидрофобизатор дополнительно содержит пальмитат натрия при соотношении к стеарату натрия от 0,01:0,99 до 0,99:0,01 соответственно. Возможно использование в качестве гидрофобизатора пальмитата натрия в количестве не менее 0,1% от массы продукта.

Результаты многочисленных экспериментов показали, что аммониты, содержащие гидрофобизирующую добавку, состоящую из смеси пальмитата натрия со стеаратом натрия в соотношениях от 0,01:0,99 до 0,99:0,01 соответственно и в количестве не менее 0,1% от массы аммиачной селитры по водоустойчивости показывают гораздо более высокий результат, чем аммониты, содержащие в таком же количестве чистый стеарат натрия, что говорит о синергетическом эффекте (Табл. 1 и 2).

Использование механохимического перемешивания способствует более тонкому диспергированию гидрофобизатора и более эффективному взаимодействию его с частицами аммиачной селитры. Такой способ получения аммонита переводит компоненты в мелкодисперсное состояние, а одновременное перемешивание и помол с использованием дополнительно пальмитата натрия позволяет получить более равномерное распределение гидрофобизаторов между частицами АС. Это приводит к эффективному взаимодействию гидрофобизирующих компонентов с аммиачной селитрой и удержанию молекул гидрофобизаторов в том числе и на новой незащищенной поверхности АС, появляющейся при перемешивании компонентов в результате частичного измельчения частиц аммиачной селитры.

В качестве соединений железа (III) применяют железоаммонийные квасцы (ЖАК) или хлорид железа, или сульфат железа, или оксид железа или любые другие соединения железа.

В отличие от способа получения аммонита по прототипу предлагаемый способ исключает предварительное получение гидрофобизированной аммиачной селитры, а вводят гидрофобизирующую добавку в смесь АС с тротилом. Процесс получения водоустойчивого аммонита осуществляют следующим образом. В гранулированную аммиачную селитру (по ГОСТ 2-85 или по любой другой нормативной документации) при перемешивания добавляют одновременно тротил и гидрофобизатор в виде смеси пальмитата натрия со стеаратом натрия в соотношениях от 0,01:0,99 до 0,99:0,01 соответственно и соединения железа (III). Далее полученную аммиачно-тротиловую смесь с гидрофобизирующей добавкой измельчают в мельнице до получения однородной массы. Полученный аммонит, содержащий 79% АС, 21% тротила, и заявляемый гидрофобизатор отправляют на испытания. В качестве гидрофобизатора использовали также чистый пальмитат натрия и соединения железа (III) в тех же количествах.

Изготовленный таким образом аммонит выдерживает испытания на водоустойчивость не менее 90 см в. ст.

Предлагаемая технология позволит снизить энергоемкость процесса и его длительность, увеличив при этом показатели водоустойчивости получаемого продукта.

В таблице 1 представлены результаты испытаний аммонита, полученного в соответствии с заявляемым способом.

Из таблицы 1 следует, что опыты, проведенные по разработанному способу, позволяют получить аммонит, способный выдерживать испытание на водоустойчивость до 130-150 см в. ст. и бризантность в пределах 16,5-18,5 мм (опыт 3-5). Полученные данные хорошо согласуются с результатами испытаний аммонита №6ЖВ: не менее 40 см в. ст. и 14 мм соответственно (опыт 1).

В таблице 2 представлены результаты испытаний аммонита, содержащего 1% гидрофобизирующей добавки.

Таким образом, предлагаемый способ получения водоустойчивого аммонита путем одновременного введения при перемешивании к аммиачной селитре тротила и гидрофобизатора - смеси пальмитата натрия со стеаратом натрия в соотношениях от 0,01:0,99 до 0,99:0,01 соответственно или чистого пальмитата натрия в количестве не менее 0,1% от массы продукта и соединениями железа (III) не менее 0,03% от массы продукта (в пересчете на железо), позволяет получить аммонит, обеспечивающий водоустойчивость, превышающую требования ГОСТ 21984-76 «Вещества взрывчатые промышленные. Аммониты водоустойчивые. Технические условия» и позволяет исключить стадию предварительной обработки АС гидрофобизатором и таким образом снизить энергозатраты.