Результат интеллектуальной деятельности: ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ ГРАНОМОН ДЛЯ ОТБОЙКИ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к аммиачно-селитренным гранулированным промышленным взрывчатым веществам (ПВВ) для ручного или механизированного заряжания шпуров и скважин на открытой поверхности и в забоях подземных выработок при отбойке горных пород, в том числе содержащих сульфидные руды.

Известен взрывчатый состав «Дитолан» [1], содержащий плотную аммиачную селитру (АС) 85-93 мас. % и смесь динитротолуола с минеральным маслом или дизельным топливом (ДТ) 7-15 мас. % в соотношении соответственно R=40-90:10-60.

Недостатками известного взрывчатого состава являются:

- низкая детонационная способность - критический диаметр детонации d_кр=80-120 мм в картонной оболочке;

- низкая относительная работоспособность f=0,743-0,955 по отношению к граммониту 79/21;

- отсутствие в составе стабилизатора, ограничивающее его применение для разработки сульфидных руд;

- сложная и энергозатратная технология изготовления, связанная с приготовлением расплава динитротолуола с минеральным маслом;

- узкая сырьевая база.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является взрывчатый состав «ДИТОЛАН-С» [2], содержащий, в мас. %: гранулированную аммиачную селитру пористую или плотную, или их смесь 82,84-92,04, горючую композицию, включающую динитросоединение: динитротолуол (ДНТ) или динитронафталин (ДНН), или их смесь, и нефтепродукт: минеральное масло или дизельное топливо, или их смесь 7,31-15,57, в качестве стабилизатора карбамид, или уротропин, или другие 0,35-2,0.

Недостатками известного взрывчатого состава являются:

- сравнительно низкая детонационная способность - d_кр=30-110 мм в картонной оболочке;

- сравнительно низкая относительная работоспособность f=0,781-0,960 по отношению к граммониту 79/21;

- сложная и энергозатратная технология изготовления, связанная с приготовлением расплава динитросоединения с нефтепродуктом;

- сравнительно узкая сырьевая база.

Целью данного изобретения является создание взрывчатого состава, обладающего высокими детонационной способностью и относительной работоспособностью, более простой и менее затратной технологией изготовления, более широкой сырьевой базой.

Поставленная цель достигается тем, что взрывчатый состав «Граномон» содержит в качестве окислителя пористую аммиачную селитру или ее смесь с гранулированной плотной аммиачной селитрой в соотношении 50/50, в качестве твердого горючего - нитросоединение и жидкого горючего - нефтепродукт, выбранный из ряда, включающего минеральное масло, дизельное топливо, а качестве стабилизатора - дифениламин или карбамид, в качестве твердого горючего содержит динитросоединение: динитротолуол или динитронафталин, или смесь динитросоединения с тротилом, при этом динитросоединение и тротил содержит в виде элементов размером до 10 мм и до 20 мм соответственно, и динитросоединение введено при температуре не выше 35°С при следующем содержании компонентов, мас. %:

аммиачная селитра 76,4-97,9

динитросоединение или его смесь с тротилом 0,8-17,6

нефтепродукт 1-4

стабилизатор химической стойкости 0,3-2.

Дополнительно взрывчатый состав содержит: в качестве нефтепродукта мазут топочный и в качестве стабилизатора производное мочевины - диметилдифенилмочевину.

В качестве тротила взрывчатый состав содержит тротил чешуированный или гранулотол, или тротил-У.

Введение динитросоединения: ДНТ или ДНН с размером элементов до 10 мм или смеси динитросоединения с тротилом: тротил чешуированный или гранулотол, или тротил-У с размером элементов до 20 мм в количестве 0,8-17,6 мас. % приводит к повышению плотности (ρ), детонационной способности состава (уменьшению критического диаметра детонации) и относительной работоспособности (f), расширяет область применения состава.

Раздельное введение динитрсоединения и нефтепродукта при температуре не выше 35°С исключает стадию приготовления композиции из этих компонентов в виде расплава с использованием дополнительного смесителя [2], что способствует уменьшению энергозатрат и упрощению производства состава. Введение дополнительно стабилизатора диметилдифенилмочевины и нефтепродукта мазута топочного расширяет сырьевую базу состава.

Характеристики образцов состава «Граномон» и прототипа приведены в таблице.

Для лучшего понимания сущности изобретения приводится пример технологии получения 1000 кг образца №4 взрывчатого состава (см. таблицу), содержащего смесь плотной и пористой АС в соотношении 50/50 мас. % в количестве 893 кг, гранулотол 32 кг, динитронафталин 32 кг, минеральное масло 40 кг и диметилдифенилмочевину 3 кг.

Навески плотной и пористой аммиачной селитры по 446,5 кг каждая, а затем и навеска диметилдифенилмочевины засыпаются в смеситель периодического действия СВВ типа «пьяная бочка» [3]. После перемешивания в течение 5-6 минут в смеситель добавляется минеральное масло и снова включается привод смесителя на 5-6 минут.

После остановки привода в смеситель засыпается навеска гранулотола и после 5-6 минутного перемешивания в смеситель засыпается навеска ДНН. Окончательно состав перемешивается еще 5-6 минут и затаривается.

Аналогичным образом изготавливаются образцы №1-3 и 5-7 взрывчатого состава.

При содержании в составе, в мас. %, аммиачной селитры 76,4-83,4, динитросоединения 10,6-17,6, стабилизатора 0,3-2,0 и нефтепродукта 4 (образец №1) кислородный баланс (КБ) составляет от минус 28,1 до минус 16,9%, теплота взрыва 587-736 ккал/кг, относительная работоспособность по граммониту 0,675-0,786, плотность ρ=0,83-1,1 г/см³ и критический диаметр детонации в картонных оболочках более 130 мм (в диаметре 130 мм наблюдаются отказы).

По сравнению с прототипом образец №1 имеет более отрицательный КБ, уступает ему по работоспособности и детонационной способности, но имеет такую же плотность на нижнем ее уровне (0,83 г/см³) и более высокую на верхнем (1,1 г/см³).

При содержании в составе, в мас. %, аммиачной селитры 92,3-97,9, смеси динитросоединния и тротила 0,8-6,4, стабилизатора 0,3-2,0 и нефтепродукта 1,0 (образец №7) КБ составляет от 5,3 до 14,8%, теплота взрыва 526-799 ккал/кг, относительная работоспособность 0,608-0,831, плотность ρ=0,85-1,12 г/см³, критический диаметр детонации в картонных оболочках более 120 мм (в диаметре 120 мм наблюдаются отказы).

По сравнению с прототипом образец №7 имеет сильно положительный кислородный баланс, а также уступает ему по уровням работоспособности и детонационной способности, но превосходит по плотности.

Лучшие характеристики имеют образцы №№2-6 состава, включающего, в мас. %, аммиачную селитру 76,4-94,9, смесь динитросоединения с тротилом 0,8-17,6, стабилизатор 0,3-2,0 и нефтепродукт 1-4.

По сравнению с прототипом образцы №№2-6 состава имеют лучший по отношению к нулевому кислородному балансу на нижнем уровне его значений (КБ=минус 17,1%), на верхнем его уровне несколько уступают прототипу (КБ=6,8%), близкие или более высокие показатели нижнего уровня значений относительной работоспособности (f=0,79-0,854) и более высокие показатели значений верхнего уровня (f=0,928-0,993). По сравнению с прототипом образцы №№2-6 состава имеют более высокие значения детонационной способности (d_кр=20-105 мм) и плотности (ρ=0,84-1,11 г/см³).

При определении характеристик опытных образцов взрывчатого состава «Граномон» использовались следующие методики:

- плотность зарядов (ρ) определялась по ГОСТ 14839.18-69;

- критический диаметр детонации (d_кр) определялся по ГОСТ В 84-898-74;

- кислородный баланс состава рассчитывался по формуле:

КБ=∑кб_i⋅х_i,

где х_i - содержание i-го компонента состава в массовой доле,

x₁+x₂+…+x_n=1,

- кислородный баланс i-го компонента, % [4],

а, b, с, е - число атомов С, Н, O, Са или Mg в компоненте с формулой C_aH_bO_cN_d (Ca или Mg)_e,

М - молекулярная масса компонента состава;

- относительная работоспособность рассчитывалась по формуле Ланге-форса [5]:

где Q, Q_ref, V, V_ref - теплота и объем продуктов взрыва исследуемого и эталонного (граммонит 79/21) ВВ, рассчитываемых по методикам [6-7].

Для изготовления взрывчатого состава «Граммонит» используются:

- селитра аммиачная гранулированная марки А или Б по ГОСТ 2-85, или марки ЖВГ по ГОСТ 14702-79;

- селитра аммиачная гранулированная пористая по ТУ 113-03-00203789-16-93, или марки П ТУ 6-03-372-74, или марки МП ТУ 2143-3600203789-2003, или ТУ 113-03-27-112-95, или ТУ 2143-635-00209023-99;

- динитротолуол по ОМТУ 280-55, ТУ 7511903-600-92;

- динитронафталин по ГОСТ 6599-76;

- нефтепродукты: мазут топочный ГОСТ 10585-99 или масла соляровое по ОСТ 38157-74, или поглотительное по ГОСТ 4540-48, или мягчитель по ГОСТ 6601-53, или приборное по ГОСТ 1805-76, или индустриальные по ГОСТ 20799-88, или ГОСТ 8675-62, или дизельные топлива по ГОСТ 305-82, или по ГОСТ 4749-73, или нефтепродукты, отработанные по ГОСТ 21046-86;

- стабилизаторы (нейтрализаторы кислоты): диметилдифенилмочевина по ГОСТ 2154 или мочевина (карбамид) по ГОСТ 2081-92 (порошок), или дифениламин по ТУ 6-09-5467-90;

- тротил чешуированный ГОСТ 4117-78 или гранулотол ГОСТ 25857, или тротил-У ТУ 7511809-80-93.

Преимуществами заявляемого взрывчатого состава «Граномон» по сравнению с прототипом являются более высокие детонационная способность (d_кр=20-105 мм), относительная работоспособность (f=0,790-0,993), плотность (ρ=0,84-1,11 г/см³), близкое значение интервала изменения кислородного баланса (от минус 17,1 до 6,8%), удешевление и упрощение производства, расширение сырьевой базы и области применения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент №2216529. Взрывчатый состав «Дитолан». Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №32, 2003.

2. Патент №2305674. Взрывчатый состав «ДИТОЛАН-С». Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №25, 2007.

3. «Смеситель взрывчатых веществ СВВ. Технические условия» ТУ 7276-006-11692478-99

4. Авакян Г.А. Расчет энергетических и взрывчатых характеристик ВВ. М.: ВИА им. Дзержинского, 1964, 106 с.

5. Афанасенков А.Н., Котова Л.И., Кукиб Б.Н. О работоспособности промышленных взрывчатых веществ. ФГВ, 2001, т. 37, №3, 115 с.

6. Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1973, 208 с.

7. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: Недра, 1977, 253 с.