ВОДОСОДЕРЖАЩИЙ ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ
WATER-CONTAINING EXPLOSIVE COMPOSITION

Изобретение относится к области водосодержащих промышленных взрывчатых веществ на основе загущенного водного раствора горючего и окислителей, сенсибилизированного взрывчатыми материалами.
Известен водосодержащий взрывчатый состав (патент РФ №2026272), включающий (масс.%): измельченный баллиститный порох 15-20, аммиачную селитру 45-60, воду 9-13, загуститель 0,5-2, сшивающий агент 0,05-0,1, остальное - пироксилиновый порох.
В качестве загустителя в этом составе используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламид, а в качестве сшивающего агента - бихромат калия или квасцы хромовокалиевые или сернокислое трехвалентное железо.
Недостатком этого состава является санитарная и экологическая опасность продуктов взрыва, измельчение сенсибилизатора и недостаточная стабильность детонационных характеристик в процессе хранения.
Наиболее близким к предложенному является водосодержащий взрывчатый состав (заявка на изобретение РФ №2008146037, опуб. 27.05.2010), включающий взрывчатые вещества, измельченные до размеров частиц 0,05-3,0 мм: баллиститное твердое ракетное топливо или пироксилиновые, или баллиститные артиллерийские пороха, или флегматизированный гексоген, или смеси флегматизированного гексогена с алюминием, или гексогена с тротилом, или гексогена с тротилом и алюминием, или тротил, или их смесь в любом соотношении 2,0-60,0%, растворимые в воде азотнокислые соли металлов или их смесь 6,0-2,0% (азотнокислый натрий или азотнокислый калий, или азотнокислый кальций, или их смесь), органическое горючее 15-5,0% (минеральное масло или твердые парафины, или их семь), загуститель 0,3-1,0% (полиакриламид, соли карбоксиметилцеллюлозы или гуаровую муку), сшивающий агент 0,05-0,01% (сернокислый алюминий или трехвалентное сернокислое железо), стабилизатор физической стойкости 0,05-0,1% (производные алкилполиэтиленовых эфиров изотридецилового спирта, или моно- и диалкилфенил оксиполиэтиленгликолевых эфиров, или полиоксиэтилированных эфиров жирных спиртов), вода 12,0-9,0%, аммиачная селитра остальное.
Недостатком этого состава является применение в качестве сенсибилизатора измельченных взрывчатых материалов. Технологическая операция измельчения взрывчатых материалов является опасной, низко производительной, требующей больших материальных затрат. Проведенные исследования выявили пониженную чувствительность состава к детонационному импульсу, затухание детонации в заряде (детонационное горение не переходящее в детонацию).
Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности водосодержащего взрывчатого состава к детонационному импульсу при инициировании его от любых промышленных средств инициирования: КД (капсюли-детонаторы), ЭД (электродетонаторы), НСИ (неэлектрические системы инициирования), ДШ (детонирующие шнуры), исключающие применение дополнительного детонатора, стабилизация детонационных и физико-механических характеристик состава, при обеспечении безопасности его производства и применения.
Поставленная задача решается тем, что водосодержащий взрывчатый состав, включающий пироксилиновые пороха или их смесь с тротилом в качестве сенсибилизатора, аммиачную селитру, натриевую селитру, карбамид, полиакриламид, сульфат алюминия и воду, согласно изобретению в качестве сенсибилизатора включает многоканальные пироксилиновые пороха с толщиной горящего свода 0,7-1,5 мм или их смесь с чешуированным тротилом при содержании пороха в составе 20-45 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас%:
Сенсибилизатор
25,0-65,0
Натриевая селитра
5,0-8,0
Карбамид
4,0-6,0
Вода
9,0-12,0
Полиакриламид
0,5-1,5
Сульфат алюминия
0,02-0,3
Аммиачная селитра
Остальное
2
Технический результат, достигаемый предложенным изобретением, заключается в повышении инициирующей способности пороховых элементов за счет капсулирования в них воздуха. Технический результат достигается применением в составе водосодержащего взрывчатого вещества определенного количества частиц твердого компонента (многоканальные пироксилиновые пороха) сенсибилизатора, выраженное в процентном соотношении количества сенсибилизатора в составе взрывчатого вещества и необходимого объема сбалансированного водного раствора горючего и окислителей, загущенного полиакриламидом, выраженное в процентном соотношении, в составе взрывчатого вещества. Кинематическая вязкость загущенного водного раствора, определенная по ГОСТ 33-2000, находится в пределах 80-190 см/сек. За счет высокой вязкости загущенного раствора в каналах пороховых элементов многоканальных пироксилиновых порохов капсулируется воздух, который является инициатором детонации. При этом как в каналах пороховых элементов, так и между пороховыми элементами сенсибилизатора первоначально возникают интенсивные воздушные ударные волны, распространяющиеся между пороховыми элементами сенсибилизатора со скоростью, значительно превышающие (на 20-50%) скорость детонационной волны отдельного порохового элемента, эти волны, инициируют детонацию следующих пороховых элементов сенсибилизатора до прихода фронта детонационной волны, движущейся по предыдущему элементу, в результате усиливается инициирующая способность пороховых элементов. При этом детонационная волна распространяется не сплошным фронтом, а по отдельным пороховым элементам, т.е. в заряде устанавливается пульсирующий режим детонации со скоростью большей на 20-50% скорости детонации порохового элемента сенсибилизатора, способствующий в среде загущенного водного раствора горючего и окислителей более длительному поддержанию давления и полезному увеличению импульса взрыва.
2
Известны взрывчатые составы, содержащие многоканальные пироксилиновые пороха. Например, пороховой взрывчатый состав (RU 2122990 C1, опуб. 10.12.1998) содержит бездымный порох, например зерненный пироксилиновый или измельченный пироксилиновый порох, а также сенсибилизатор в виде 45-65% водного или водно-гликолевого раствора неорганического окислителя или его смеси с тротилом в соотношении 1:3-1:10, при этом входящие компоненты взяты в следующем соотношении, масс %: бездымный порох - 70-98, сенсибилизатор - 30-2. Однако для обеспечения сенсибилизации данного состава используется естественная пористость пороховых элементов. Экспериментально была определена величина кинематической вязкости водного или водно-гликолевого раствора неорганического окислителя или его смеси с тротилом по ГОСТ 33-2000 (1,0-9,0 см/сек), которая в 10-200 раз ниже, чем кинематическая вязкость загущенного раствора в предложенном составе. Такая низкая вязкость обеспечивает заполнение каналов пороховых элементов указанным раствором окислителя с вытеснением из них воздуха, что приводит к потере восприимчивости к детонационному импульсу при инициировании от ЭД, КД, НСИ, ДШ, данные составы инициируются только от промежуточного детонатора.
Другой известный пороховой взрывчатый состав (RU 2130446 C1, опуб. 20.05.1999) содержит пироксилиновый порох, например, в том числе в виде многоканальных зерен, в количестве 80,0-96,5, воду - 0,5-3,8, неорганический окислитель - 1,5-19,0 и масло минеральное, или каменноугольное, или их смесь - 0,5-2,5 мас.%. Но при его изготовлении сначала проводят увлажнение пироксилинового пороха до равновесного насыщения водой, а затем смешивают его с окислителем и маслом. В результате каналы многоканального пироксилинового пороха заполняются водой до вытеснения из них воздуха, что приводит к потере восприимчивости к детонационному импульсу при инициировании от ЭД, КД, НСИ, ДШ, данные составы инициируются только от промежуточного детонатора.
Предложенный водосодержащий взрывчатый состав изготавливают следующим образом. Загущенный водный раствор горючего и окислителя подготавливается отдельно. В отмеренное количество воды при постоянном нагреве и перемешивании загружают навески аммиачной селитры, натриевой селитры, карбамида, полиакриламида и выдерживают до полного растворения. Полученный загущенный водный раствор горючего и окислителей разливают в тару. Загрузку и смешение сенсибилизатора производят в отдельной технологической емкости, для этого в отмеренное количество загущенного водного раствора окислителей и горючего вводят навески необходимого количества сенсибилизатора, аммиачной селитры и перемешивают. Сшивающий агент вводится на последней стадии изготовления.
В таблице приведены примеры рецептур водосодержащего взрывчатого состава и их детонационные свойства.
Проведенные испытания по определению детонационных характеристик водосодержащего взрывчатого состава выявили зависимость параметров детонации от размера пороховых элементов, входящих в его состав. Экспериментальные данные, приведенные в таблице, подтверждают отсутствие восприимчивости к детонационному импульсу от КД, ЭД, НСИ состава с измельченным сенсибилизатором и составов с одноканальными пироксилиновыми порохами 4/1 и 6/1 с толщиной горящего свода менее 0,7 мм.
Сбалансированный водный раствор горючего и окислителя, загущенный полиакриламидом с применением в качестве сенсибилизатора многоканальных пироксилиновых порохов обеспечивает стабильную чувствительность к детонационному импульсу, устойчиво детонирует от КД, электродетонаторов и неэлектрических систем инициирования с получением стабильных максимальных значений детонационных характеристик состава.
Проведенные испытания показали устойчивую работу водосодержащего взрывчатого состава при содержании в нем многоканальных пироксилиновых порохов марок 9/7-14/7 от 25 до 65 мас.% от электродетонаторов типа ЭД-8 и неэлектрических систем инициирования со скоростью детонации V=6,2-6,8 км/с.
Предложенный состав обеспечивает достаточную чувствительность к детонационному импульсу при инициировании его с устойчивой детонацией от КД, ЭД и НСИ в тонкой полимерной оболочке с толщиной слоя от 20 мм и выше. Данный состав обладает повышенной работоспособностью (в 2,5-3 раза по сравнению с применяемым аммонитом №6ЖВ), водоустойчив, отвечает требованиям санитарной и экологической безопасности при проведении взрывных работ.
При введении в состав в качестве сенсибилизатора смеси многоканальных пироксилиновых порохов с тротилом чешуированным при содержании пороха в составе от 20 до 45 мас.% детонационные параметры сохранились устойчивыми.
Применение в составе натриевой селитры повышает его морозостойкость и снижает количество вредных газов в продуктах взрыва.
Использование в качестве загустителя полиакриламида, а в качестве сшивающего агента сульфата алюминия обеспечивает регулировку реологических характеристик загущенного водного раствора и обеспечивает поддержание стабильно высокой детонационной способности состава при длительном хранении, значительно упрощается технологический процесс его изготовления.
Таблица
КОМПОНЕНТЫ
СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СЕНСИБИЛИЗАТОРА, MAC.%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Порох 4/1 с t=0,4 мм пироксилиновый
35%
45%
60%
25%
45%
Порох 6/1 с t=0,6 мм пироксилиновый
35%
60%
Порох 9/7 с t=0,7 мм пироксилиновый
25%
60%
20%
45%
Порох 14/7 с t=1,4 мм пироксилиновый измельченный
35%
50%
25%
45%
Тротил чешуированный
30%
15%
30%
15%
30%
15%
ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ, МАС.%
Сенсибилизатор
35
45
60
35
60
25
60
35
50
50
60
55
60
55
60
Натриевая селитра
5
6
7
8
6
8
5
5
8
4
6
5
8
8
7
Карбамид
4
6
5
6
4
6
4
5
6
5
4
6
4
5
6
Вода
10
9
12
11
9
12
9
11
9
10
12
12
9
9
12
Полиакриламид
1,5
0,8
0,6
0,9
1,0
1,0
0,5
0,9
1,5
1,4
0,5
1,2
0,6
1,5
0,8
Сульфат алюминия
0,04
0,09
0,2
0,1
0,06
0,2
0,07
0,2
0,05
0,1
0,08
0,3
0,08
0,06
0,2
Аммиачная селитра
44,46
33,11
15,2
39
19,94
47,8
21,43
42,9
25,45
29,5
17,42
20,5
18,32
21,44
14
Детонация от ЭД-8 в полимерной оболочке с t кр=20 мм (критическая толщина детонационного слоя)
отказ
отказ
отказ
отказ
отказ
детонация
детонация
отказ
отказ
детонация
детонация
отказ
отказ
отказ
отказ