Результат интеллектуальной деятельности: ЭМУЛЬСИОННЫЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионным взрывчатым составам и матричным эмульсиям.

Известно эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество (патент РФ №2544680, опубл. 20.03.2015, бюл. №8). Состав содержит, в мас. %: водомасляную эмульсию 80,00-30,00, аммиачную селитру 18,60-65,70, газогенерирующую добавку в виде раствора для газификации 0,20-0,10 и нефтепродукты 1,20-4,20. В качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр и включает кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину в качестве катализатора и натр едкий 40%-ный. Эмульсионное взрывчатое вещество включает гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен эмульсионный взрывчатый состав типа "вода в масле " (патент РФ №2155094, опубл. 27.08.2000, бюл. №24), включающий аммиачную селитру, минеральное (индустриальное) масло, воду и эмульгатор для производства эмульсионного взрывчатого состава, полученный путем смешения алкиленянтарного (в частности, полиизобутиленянтарного) ангидрида с продуктом его взаимодействия с органическим моно- или полиамином.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен состав эмульсионного взрывчатого вещества (патент РФ №2252928, опубл. 27.05.2005, №15), содержащий гранулированную аммиачную селитру, нефтепродукты, эмульсию порэмита и порошкообразный ферросилиций. Во взрывчатом составе может применяться пористая гранулированная аммиачная селитра.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен состав эмульсионного взрывчатого вещества (патент РФ №2446134, опубл. 27.03.2012, бюл. №9. Состав содержит аммиачную селитру (10-45 мас. %) в газифицированной обратной эмульсии (остальное до 100), при этом газифицированная обратная эмульсия содержит, в мас. %: масло индустриальное 3,0-9,5; эмульгатор 1,0-3,5; воду 13,0-18,0; аммиачную селитру - остальное до 100; газогенерирующую добавку 0,4-2,5 сверх 100, причем обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас. % дополнительного компонента, образующего ионы металлов, например хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла. Эмульсия может содержать карбамид 0,5-2,5 мас. %, а частицы аммиачной селитры имеют среднюю удельную поверхность не менее 11900 мм²/г.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен эмульсионный взрывчатый состав типа «вода в масле» и матричная эмульсия для его приготовления, принятый за прототип (патент РФ №2258055, опубл. 10.08.2005 г., бюл. №22). Предложен состав, содержащий аммиачную селитру, минеральное масло, воду и эмульгатор. Эмульгатор получен путем смешения полиизобутиленянтарного или полиизобутиленбисянтарного ангидрида с продуктом его взаимодействия с органическим моно- или полиамином, введения в полученную смесь при постоянном перемешивании эфиров жирных кислот с многоатомными спиртами, последующего добавления алкилбензосульфонатов Са, К, Mg, Mo или их смеси в виде 20-70% раствора в индустриальном масле, перемешивания и фильтрования полученной смеси.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Техническим результатом изобретения является повышения вязкости эмульсионного взрывчатого состава после закачивания в скважину и повышение продолжительности времени жизни в скважине.

Технический результат достигается тем, что в матричной эмульсии для эмульсионного взрывчатого состава, включающей аммиачную селитру, минеральное масло, воду и эмульгатор, согласно изобретению эмульгатор получен путем смешения смачивателя - ДБ, состоящего из смеси продукта обработки дитретичных бутилфенолов окисью этилена, эмульгатора - агар-агара, стабилизатора - костного клея, и ингибитора - концентрата присадок КП при следующем соотношении компонентов, мас. %:

при этом матричная эмульсия включает компоненты в следующем соотношении, мас. %:

Матричную эмульсию для эмульсионного взрывчатого состава приготавливают следующим способом. Берут компоненты: ДБ (ДБ-1), агар-агар, костный клей, КП (КП-2), воду.

В качестве добавки ДБ применяют смачиватель ДБ, состоящий из смеси продукта обработки дитретичных бутилфенолов окисью этилена. ДБ содержит 99% основного вещества и до 1% влаги. ДБ представляет собой вязкую темно-коричневую жидкость, загустевающую при охлаждении до 5°С. Плотность вещества - 1208 кг/м³. ДБ хорошо растворяется в воде, этаноле, бензоле; плохо растворяется в диэтиловом эфире и СС14; не растворяется в уайт-спирите. Поверхностное натяжение составляет 29 мДж/м² при критической концентрации мицеллообразования, равной 0,8 г/л. Смачиватель ДБ составляет активную основу многих мощных и очищаемых композиций.

В качестве агар-агара, служащего эмульгатором, применяют смесь полисахаридов агарозы и агаропектина, получаемую путем экстрагирования из красных и бурых водорослей, образующую в водных растворах плотный студень. Агар-агар представляет собой желтовато-белый порошок или пластинки. Содержит около 1,5-4% минеральных солей, 10-20% воды и 70-80% полисахаридов, в составе которых выявлены D- и L-галактозы, 3,6-ангидрогалактозы, пентозы, D-глюкуроновая и пировиноградная кислоты. Молекулы агар-агара очень длинные, чем обусловлена высокая прочность на разрыв сделанного из него студня. Агар-агар полностью растворяется только при температурах от 95 до 100 градусов. Горячий раствор является прозрачным и ограниченно вязким. При охлаждении до температур 35-40° он становится чистым и крепким гелем, который является термообратимым. При нагревании до 85-95° он опять становится жидким раствором, снова превращающимся в гель при 35-40° градусах.

В качестве костного клея, служащего стабилизатором, применяют клей, получаемый путем переработки костей животных, результате которой имеющийся в костях коллаген переходит в глютин, который является клеящим веществом. Чтобы из сухого костного или мездрового клея приготовить жидкий, плитки разбивают на куски, дробят и замачивают на 12-24 часа в холодной воде, затем варят на водяной бане при температуре не более 70° и долго не перегревая. Внешним признаком готовности клея служит полное растворение в воде (у мездрового может оставаться некоторое кол-во нерастворимых чешуек). В процессе варки клей непрерывно перемешивают. Применяют теплый раствор клея, не ниже 30 градусов С. В сваренный клей при необходимости вводят антисептик, предварительно растворенный в горячей воде, например, пентахлорфенолонатрия или другие, в количестве от 0,5 до 1% к весу сухого клея.

В качестве добавки КП, служащей ингибитором, применяют присадки КП, КП-2. По своим технологическим и защитным свойствам данные присадки аналогичны АКОР-1. Присадку КП, подогретую до +100°С, в количестве 10-20% добавляют в масло до образования однородной смеси.

Приготавливают их компонентов эмульгатор путем смешивания в необходимых пропорциях при температуре 90 градусов Цельсия или более, например, с помощью магнитной мешалки.

Примеры 1, 2, 3, 4, 5 приготовления эмульгаторов различного состава приведены в таблице. В таблице приведены данные о времени жизни эмульсионного взрывчатого состава (ЭВС) (время до начала кристаллизации), его водоустойчивости (потеря массы с единицы поверхности эмульсии в непроточной воде при температуре 20°С), а также динамической вязкости при t=+60°C, измеренной на ротационном вискозиметре Брукфилда при частоте оборотов шпинделя 20-30 об/мин, насадкой RV6.

Для приготовления эмульгаторов в примерах 1, 2, 3, 4, 5 смешивают в подогретой до 90 градусов Цельсия воде ДБ, агар-агар, костный клей, КП, поднимают температуру до 100°С, перемешивают в течение 0,5 часа, затем фильтруют полученную смесь при той же температуре. Массовые соотношения компонентов и свойства эмульсионного взрывчатого состава с использованием полученного эмульгатора приведены в таблице. Как видно из данных таблицы в примере 1 водоустойчивость и время жизни эмульсионного взрывчатого состава меньше заявленных в составе, принятом за прототип (180 суток), поэтому данный состав эмульгатора к применению не рассматривается. В примерах 2, 3, 4, 5 можно отметить увеличение водоустойчивости и времени жизни эмульсионного взрывчатого состава, но в примере 5 вязкость полученного ЭВС значительно превышает оптимальную для перекачки насосом (до 20000-33000 СПуаз), поэтому его применение представляется невозможным при применении мобильного смесительно-зарядного оборудования.

Пропорции матричной эмульсии для эмульсионного взрывчатого состава для приготовления в лабораторных условиях принимали следующие, мас. %:

Пример получения матричной эмульсии для эмульсионного взрывчатого состава в лабораторных условиях. Матричную эмульсию изготавливают известным способом: приготовленный при температуре 80-90°С водный раствор окислителя на основе аммиачной селитры в течение 1 минуты приливают при интенсивном перемешивании к смеси из минерального масла (например, И-20) и эмульгатора, далее продолжают эмульгирование в пределах 3 минут. В полученную матричную эмульсию для эмульсионного взрывчатого состава добавляют 0,5% водного раствора нитрита натрия концентрацией 5÷15% и перемешивают в течение 10÷15 минут, затем в нее загружают предварительно приготовленную смесь из 94,5% пористой или непористой гранулированной аммиачной селитры и 5,5% дизельного топлива. Смесь перемешивали в течение 5-10 минут, и полученный эмульсионной взрывчатый состав использовали для исследования. Результаты исследований эмульсионного взрывчатого состава приведены в таблице. Основные характеристики эмульсионного взрывчатого состава определяли по известным методикам.

Применение данной матричной эмульсии для эмульсионного взрывчатого состава обеспечивает следующие преимущества:

- повышение водоустойчивости эмульсионного взрывчатого вещества;

- продление времени жизни эмульсионного взрывчатого вещества;

- повышение конечной вязкости эмульсионного взрывчатого вещества после закачки в скважину;

- повышение безопасности проведения работ.