Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВ ГРАНУЛИРОВАННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретения относятся к области взрывных работ и могут быть использованы при изготовлении и взрывании гранулированных взрывчатых веществ типа гранулитов для взрывания горного массива на разрезах в горнодобывающей промышленности.

В настоящее время в горнодобывающей промышленности различных стран используют гранулированные взрывчатые вещества (гранулиты), основу которых составляют гранулированная аммиачная селитра, горючие жидкие добавки (нефтепродукты) и специальные добавки для стабилизации химической и физической стойкости взрывчатых веществ.

В качестве стабилизатора обычно используются твердые мелкодисперсные вещества (алюминиевая пудра, угольный порошок и др.), которые выполняют роль горючих добавок и рыхлителей, предотвращающих стекание жидких добавок с гранул селитры и повышающих стабильность свойств ВВ.

Стабилизаторы являются важнейшим компонентом, поскольку от их эффективности зависят качества ВВ и энергия взрыва (Б.Н. Кутузов, "Взрывные работы", М., Недра, 1980 г., с.75).

Известны гранулированные взрывчатые вещества типа гранулитов, содержащие жидкое горючее 1-4%, горючие стабилизирующие добавки 1-5% и гранулированную аммиачную селитру - остальное до 100%.

Технология изготовления заключается в том, что в процессе изготовления гранулитов или в процессе их заряжания в аммиачную селитру вводятся жидкое горючее и стабилизирующие добавки, которые при этом тщательно перемешиваются с ней.

Ближайшим к предлагаемому является состав гранулированного взрывчатого вещества, используемый в России для приготовления взрывного состава 1 класса гранулит VII-1 (ТУ 12.0173903.007-99), содержащий следующие компоненты (мас. %):
гранулированная аммиачная селитра - 93,0
жидкий нефтепродукт - 3,5
угольный порошок - 3,5
Добавка в аммиачную селитру, предварительно омасленную жидким нефтепродуктом, угольного порошка производится с целью стабилизации гранулита и улучшения взрывчатых свойств гранулированного взрывчатого вещества.

Способ приготовления известного гранулированного ВВ заключается в том, что гранулированную аммиачную селитру предварительно смешивают с жидкими горючими нефтепродуктами, а затем полученную смесь опудривают угольным порошком путем перемешивания его с ней.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа заявленного способа приготовления гранулированного ВВ (Взрывчатое Вещество) является способ приготовления углегранулита (патент РФ 2005705 С1, С 06 В, 31/28, 15.01.1994 г. ), при котором сначала гранулированная селитра пропитывается дизельным топливом, а затем порошком бурого угля и смешивается с сульфатом аммония.

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

Практика смешивания гранулированной аммиачной селитры с жидкими горючими добавками показывает, что увеличение доли жидкости (дизельного топлива) при уменьшении объема аммиачной селитры из-за частичной замены ее на другой материал (сульфат аммония) приводит к стеканию жидкой горючей добавки с поверхности гранул селитры в ее межгранульное пространство, что приводит к комкованию угольного порошка при его введении в селитру, обуславливающее неравномерное его распределение на поверхности гранул селитры и тем более на сульфате аммония, вводимого в смесь в последнюю очередь. Это значительно усложняет технический процесс смешивания вышеуказанных компонентов и ухудшает взрывчатые характеристики приготовляемых смесей ВВ.

Технической задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, применение инертного вещества, улучшающего структуру ВВ, повышающего полноту детонации, снижения стоимости ВВ, а также упрощающего технологию приготовления ВВ за счет дополнительного использования в составах ВВ более дешевых компонентов.

Основным недостатком известного взрывчатого вещества является нестабильность взрывчатых свойств, т. к. угольный порошок из-за большого количества (до 3,5-4% от состава ВВ) не обеспечивает равномерность смешивания компонентов, составляющих гранулит. В случае же уменьшения в составе угольного порошка возрастает вероятность стекания жидкого нефтепродукта с гранул селитры, что приводит к расслоению состава ВВ, обуславливающего уменьшение эффективности, применения ВВ. При этом гранулит VII-1 имеет высокую экдогенную пожароопасность. Возможно воспламенение метана или угля, что приводит к экдогенным пожарам при взрыве.

Сущность изобретения заключается в том, что в состав гранулита, содержащего гранулированную аммиачную селитру, жидкий нефтепродукт и угольный порошок дополнительно введен кристаллический хлорид натрия, причем компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):
гранулированная аммиачная селитра - 72-88
хлорид натрия - 8-22
угольный порошок - 2-3
жидкий нефтепродукт - 2-3
Хлорид натрия вводится в количестве 8-22%: от состава взрывчатого вещества, при этом снижается расход более дорогих компонентов ВВ (нефтепродукты, аммиачная селитра, угольный порошок), чем хлорид натрия (поваренная соль).

Новым в способе является то, что сначала хлорид натрия смешивается с аммиачной селитрой, затем омасливается жидким нефтепродуктом и опудривается угольным порошком. Если состав ВВ готовится в другой последовательности, возникает вероятность неравномерного распределения соли в составе, что отрицательно влияет на взрывчатые свойства ВВ.

В частности за счет уменьшения нефтепродукта и угольного порошка обеспечивается равномерность смешивания их со смесью гранулированной селитры и хлорида натрия, что повышает стабильность детонации.

Кроме вышеприведенного, новым свойством является регулирование энергии взрыва гранулитов за счет изменения количества вводимого в гранулит инертного хлорида натрия, а также то, что при этом повышается пожаробезопасность гранулированных ВВ. Экдогенная пожароопасность составов определяется температурой взрыва. При неполной детонации скважинного заряда или при его выгорании за счет высокой температуры взрыва может произойти выгорание метана и рыхленного угля. В то время известно, что соли щелочных металлов (NaCl) ускоряют вторичные реакции в продуктах взрыва ВВ, способствуя завершению этих реакций. Эти же соли, выбрасываемые при взрыве в воздушно-метановую среду, тормозят взрывную реакцию окислителя метана, предотвращая воспламенение этой горючей смеси.

Таким образом, ввод хлорида натрия в составы гранулитов на основе аммиачной селитры, жидкого нефтепродукта и угольного порошка, обеспечивает достижение нового эффекта - повышение стабильности взрывчатых свойств за счет равномерного распределения нефтепродукта и угольного порошка в ВВ и повышение экдогенной пожароопасности за счет ингибирования метана.

До настоящего времени NaCl применяется как пламегаситель в предохранительных порошкообразных ВВ, где эффект достигался за счет того, что при прохождении через пламегаситель, продукты взрыва теряли часть тепла на нагрев распыленной соли и становились неспособными воспламенять метано-воздушную среду.

В предлагаемом ВВ NaCl используется по новому назначению с получением нового положительного эффекта. Количество вводимой добавки NaCl ограничено определенными пределами - от 8-22%, что обусловлено, во-первых, детонационной стабильностью ВВ в зависимости от содержания в них аммиачной селитры, нефтепродукта или угольного порошка, во-вторых, равномерностью распределения в составе ВВ хлорида натрия, а в третьих, концентрацией соли - 0,032 кг/м³, предотвращает воспламенение метано-воздушной среды.

Для определения свойств предлагаемых гранулитов были изготовлены опытные образцы различных составов. Технология изготовления, основанная на изготовлении гранулита VII-1, заключалась в том, что в одной емкости предварительно смешивали гранулированную аммиачную селитру с кристаллическим хлоридом натрия, а затем полученную смесь омасливали жидким нефтепродуктом, после чего ее перемешивали с угольным порошком до получения однородной массы.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что составы гранулитов, содержащие NaCl, обладают взрывчатыми характеристиками того же уровня, а в ряде случаев и лучше, чем составы ВВ, изготовленные на основе гранулита VII-1. Кроме того гранулиты, содержащие NaCl, более стабильны по детонационным свойствам, чем просто ВВ.

Подтвержденный в процессе испытаний положительный эффект наблюдался примерно в одинаковой степени при взрыве зарядов гранулитов с увеличением количества содержащегося в них хлорида натрия.

Предложенные гранулиты имеют следующие преимущества перед известными:
- обладают предохранительными свойствами по отношению к углю и метану;
- повышается экдогенная пожаробезопасность взрывных работ за счет снижения температуры взрыва, при этом хлорид натрия, особенно при большом его содержании в составе, проявляет свойства ингибитора горения метана и угля;
- несмотря на увеличения в составах хлорида натрия и снижения при этом горючего и окислителя (аммиачная селитра, жидкий нефтепродукт, угольный порошок) сохраняются стабильные взрывчатые свойства;
- изменения в составах содержания компонентов из-за введения в состав хлорида натрия позволяет получить гранулиты с различными детонационными характеристиками, что расширяет ассортимент гранулитов;
- обеспечивают стабильные взрывчатые свойства при хранении ВВ.