Способ изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры
METHOD FOR MANUFACTURING EXPLOSIVES BASED ON AMMONIUM NITRATE

Изобретение относится к производству взрывчатых веществ (ВВ) на основе гранулированной аммиачной селитры (АС) различного гранулометрического состава, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, строительстве и при производстве специальных взрывных работ.
Взрывчатые смеси на основе АС и жидкого нефтепродукта (АСДТ) являются одним из самых распространенных типов промышленных взрывчатых веществ. Эффективность использования ВВ, при условии сохранения стехиометрического баланса, зависит не только от состава, но и от площади контакта АС и топлива. Чем выше площадь поверхности АС, контактирующей с топливом, тем выше доля тепловой энергии, поддерживающей детонационный процесс, увеличение скорости детонации и дробящей способности. Взрывчатые составы на основе АС с гранулометрическим составом, характеризующимся гранулами меньшего размера, обладают лучшими взрывчатыми характеристиками относительно ВВ того же состава, изготовленного, с использованием АС с гранулами большего размера, за счет увеличения площади контакта между окислителем и топливом, а также характеризуются большей способностью удерживать жидкое топливо. При этом для сохранения возможности механизированного заряжания используемая для производства взрывчатого вещества аммиачная селитра должна сохранять сыпучесть.
Известен способ производства взрывчатых веществ на предприятиях, ведущих взрывные работы вблизи мест производства ВВ, использующий Мобильную установку для изготовления взрывчатого вещества, состоящего из порошкообразной или гранулированной и порошкообразной аммиачной селитры, жидкого и твердого горючего, (патент 2373172, МПК С06В 21/00, оп. 20.11.2009), предусматривающий подачу гранулированной аммиачной селитры в питающий бункер дробилки 4 в зазор между валками, вращающимися навстречу друг другу. В результате прохождения между валками гранулы аммиачной селитры измельчаются и через подвальцовый бункер полученный порошок ссыпается в разгрузочный люк 7 с калиброванной сеткой. Степень измельчения гранулированной аммиачной селитры определяется зазором между валками и числом пропусков ее через валки. Далее перемещение ВВ аналогично перемещению измельченной аммиачной селитры. В зависимости от дальнейшего использования изготавливаемого ВВ его прием и упаковка производятся в мешки или полимерные рукава заданного диаметра и длины. Полимерный рукав, нижний торец которого предварительно заклипсован металлической или полимерной клипсой или завязан шнуром или шпагатом, закрепляется на цевке 15. После заполнения полимерного рукава ВВ верхний торец его клипсуется с помощью клипсатора 19 или завязывается шнуром или шпагатом. Заполнение полимерного рукава может осуществляться двумя разными взрывчатыми веществами, поочередно поступающими в полимерный рукав через дозаторы 13 и 23.
Работа смесителя взрывчатых веществ и валковой дробилки измельчения гранулированной аммиачной селитры осуществляется поочередно, что позволяет использовать единый общий узел разгрузки аппаратов, приема и упаковки готовой продукции.
Гранулированная аммиачная селитра подается в питающий бункер дробилки 4 в зазор между валками, вращающимися навстречу друг другу. В результате прохождения между валками гранулы аммиачной селитры измельчаются и через подвальцовый бункер полученный порошок ссыпается в разгрузочный люк 7 с калиброванной сеткой. Степень измельчения гранулированной аммиачной селитры определяется зазором между валками и числом пропусков ее через валки.
Недостатком известного технического решения является необходимость дополнительной операции перегрузки измельченной селитры в тару, например мешки, а так же использование валковой дробилки, которая является металлоемкой конструкцией массой до 900 кг с низкой производительностью 500-1500 кг/час и высоким энергопотреблением 7,5 кВт/ч с большим габаритным размером 1280×1170×1745 мм, отсутствие возможности использовать механизированное заряжание, необходимость стационарной установки, невозможность применения данного технического решения на существующих производствах.
Известен Способ производства промышленных взрывчатых веществ, (патент №2560770, МПК С06В 21/00, оп. 20.08.2015), при котором подготавливают исходные компоненты, загружают их в смеситель, смешивают компоненты, выгружают и упаковывают готовый продукт, отличающийся тем, что дозирование и загрузку осуществляют в транспортный бункер, из которого смесь высыпают с помощью тканевого рукава в смеситель, объем которого образован цилиндром с гладкими стенками со сложным вращением со скоростью 5-20 об/мин и максимальным отклонением от горизонтальной оси в процессе перемешивания на угол ±45°, окончание режима перемешивания устанавливают за счет контроля отклонения однородности смеси не более 10% от заданного состава компонентов, готовую смесь выгружают в бункер-дозатор, и дозируют с помощью регулируемого шибера и тканевого рукава взрывчатые вещества по массе.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является Способ изготовления промышленного взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры с регулированием гранулометрического состава (патент № 2735073, МПК F42D1/10. оп. 28.10.2020), включающий механизированное заряжание смесительно-зарядной машиной, механическое измельчение гранулированной аммиачной селитры, дальнейшее смешивание ее с горючими компонентами в жидкой фазе, отличающийся тем, что для измельчения гранулированной аммиачной селитры используется измельчающее устройство, установленное непосредственно в смесительно-зарядной машине перед смешивающим шнеком, позволяющее измельчать аммиачную селитру непосредственно до смешения с горючими компонентами и заряжания смеси в скважину; при этом измельчающее устройство состоит из корпуса, вала на вынесенных подшипниковых опорах с развернутыми относительно друг друга ножами, заслонки для контроля степени измельчения аммиачной селитры непосредственно перед смешением и заряжанием, гидравлического привода, работающего от гидравлической системы смесительно-зарядной машины, через коробку отбора мощности автомобиля, продолжительность измельчения устанавливают для получения взрывчатого вещества с заданной удельной поверхностью.
Однако данный способ не имеет возможности регулирования гранулометрического состава измельченной селитры, весь материал, попадающий в рабочую зону, подвергается обработке, что ведет к переизмельчению, потере сыпучести и проблемам при механизированном заряжании, а также относительно высокое энергопотребление.
Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления взрывчатого вещества с улучшенными взрывчатыми характеристиками, на основе АС с регулируемым, гранулометрическим составом, сохраняющим относительную сыпучесть позволяющим использовать как ручной, так и механизированный способ заряжания, с возможностью встраивания данного технологического решения в уже существующие технологические цепочки без существенной замены оборудования.
Технический результат от реализации изобретения заключается в улучшении взрывчатых характеристик взрывчатого вещества, повышении эффективности ведения взрывных работ с использованием взрывчатых веществ с различными детонационными характеристиками на основе измельченный аммиачной селитры различной дисперсности, расширении областей использования взрывчатых веществ, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ за счет осуществления способа с применением смесительно-зарядной машины (далее СЗМ), в стандартную конструкцию которых добавлено малогабаритное устройство регулировки гранулометрического состава, позволяющее измельчать АС непосредственно перед смешением и заряжанием в скважину.
Это достигается за счет того, что в способе изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры, включающем механизированное заряжание смесительно-зарядной машиной, механическое измельчение гранулированной аммиачной селитры, дальнейшее смешивание ее с горючими компонентами в жидкой фазе, для измельчения гранулированной аммиачной селитры используется измельчающее устройство, установленное непосредственно в смесительно-зарядной машине перед смешивающим шнеком, позволяющее измельчать аммиачную селитру непосредственно до смешения с горючими компонентами и заряжания смеси в скважину, согласно изобретению, процесс изготовления взрывчатого вещества включает дополнительно измельчение аммиачной селитры с регулированием гранулометрического состава во время продвижения непосредственно на смешение, при этом указанный гранулометрический состав создается устройством для регулирования гранулометрического состава, установленным перед смешивающим устройствами смесительно-зарядных машин и смесителями стационарного типа, состоящим из корпуса, вала, консольно-закрепленным ротором, заслонкой, регулирующей поток аммиачной селитры и перфорированной корзиной, позволяющей регулировать гранулометрический состав непосредственно перед смешением, направляющей воронки и привода, перфорация корзины имеет щелевую форму, края которой разогнуты в разные стороны, так чтоб зазор S между краями составлял от 4 до 1 мм, в зависимости от требуемого гранулометрического состава. Привод выполнен электрическим или гидравлическим в зависимости от места установки устройства.
Существенные отличия изобретения от известных технических решений:
- небольшие гранулы размером 1-2 мм не подвергаются обработке, сохраняют форму и сыпучесть, при этом увеличивается удельная поверхность вещества, за счет измельчения более крупных гранул без значительного увеличения доли гранул АС, склонных к слеживаемости с размером частиц менее 0,5 мм;
- устройство для регулирования гранулометрического состава может быть установлено перед смешивающим устройствами смесительно-зарядных машин и смесителями стационарного типа;
- устройство может быть запитано как от гидравлического, так и электропривода, в зависимости от места установки.
На фиг.1 представлена схема устройства для реализации предложенного способа, общий вид.
На фиг.2 - то же, перфорированная корзина, общий вид.
На фиг.3 - то же, схема перфорации корзины.
Позиции обозначают: корпус 1; вал 2; ротор 3; заслонка 4; перфорированная корзина 5; направляющая воронка 6; привод 7; щелевая форма 8; щелевое отверстие 8.
Перфорация корзины имеет (фиг.3) щелевую форму 9, края которой разогнуты в разные стороны, так чтоб зазор S (фиг.3) между краями составляли от 4 до 1 мм, в зависимости от требуемого гранулометрического состава, щелевое отверстие (1÷2 мм) 8 между дном и стенками корзины 5.
Предложен способ изготовления взрывчатого вещества на основе АС, включающий ручное и механизированное заряжание смесительно-зарядными машинами, характеризующийся механическим измельчением гранулированной АС, совмещенный с функцией перемещения АС на последующее смешение ее с нефтепродуктами (и/или другими горючими компонентами). Для регулирования гранулометрического состава гранулированной АС используется техническое устройство, характеризующееся малыми габаритами и сниженным энергопотреблением, установленное непосредственно перед смешивающим устройством, позволяющее измельчать АС во время продвижения непосредственно на смешение, и состоящее (фиг.1) из корпуса 1, вала 2, консольно-закрепленным ротором 3, заслонкой 4, регулирующей поток АС и перфорированной корзиной 5 позволяющим регулировать гранулометрический состав непосредственно перед смешением, направляющей воронки 6 и привода электрического или гидравлического в зависимости от места установки устройства 7. Щелевое отверстие (1÷2 мм) 8 между дном и стенками корзины 5 предназначено для удаления измельченного материала из застойной зоны.
Перфорация корзины имеет щелевую форму (фиг.3 поз.9), края которой разогнуты в разные стороны, так чтоб зазор S (фиг.3) между краями составляли от 4 до 1 мм, в зависимости от требуемого гранулометрического состава.
Исходный материал через загрузочную воронку и направляющий конус проходит в рабочую зону корпуса, где попадает на вращающийся ротор. Частицы материала, разрушаются от удара о ротор, приобретая скорость, ударяются о неподвижную перфорированную корзину, которая имеет одновременно функции неподвижного отбойника и сита, тем самым обеспечивается процесс измельчения и удаления измельченного материала из рабочей зоны устройства.
Осуществление способа изготовления взрывчатого вещества на основе аммиачной селитры.
Благодаря особенностям конструкции неподвижной корзины, небольшие гранулы размером 1-2 мм не подвергаются обработке, сохраняют форму и сыпучесть, при этом увеличивается удельная поверхность вещества, за счет измельчения более крупных гранул, а измельченный материал выводится из рабочей зоны, тем самым достигается цель получить материал требуемого гранулометрического состава без увеличения доли гранул АС, склонных к слеживаемости с размером частиц менее 0,5 мм Щелевое отверстие (1÷2 мм) 8, между дном и стенками корзины (фиг.2) предназначено для удаления измельченного материала из застойной зоны.
Направляющий конус в данной конструкции служит для снижения вертикальной нагрузки на ротор из тонкой пластины создаваемой поступающей через загрузочную воронку АС, а также обеспечения скорости поступления АС в рабочую зону меньшую, чем скорость выхода обрабатываемого материала через перфорацию корзины от 1 до 4 мм, что обеспечивает низкоплотную среду в рабочей зоне и обеспечивает большую производительность.
Производительность устройства с загрузочной воронкой габаритами 698×412×635 мм, массой 48 кг и мощностью 4 кВт, корзиной с перфорацией S=2 мм составляет не менее 4 т/час
Из указанных примеров видно, что после обработки АС в устройстве с уменьшением зазора в перфорации корзины роста доли гранул склонных к слеживаемости с размером менее 0,5 мм не происходит.
Предлагаемый способ с применением малогабаритного технического устройства для регулирования гранулометрического состава АС может быть реализован на местах ведения взрывных работ (блоках) с применением СЗМ, на передвижных и стационарных пунктах производства (СПП) гранулированных взрывчатых веществ в непосредственной близости от мест ведения взрывных работ, что расширяет номенклатуру изготавливаемых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в зависимости от свойств взрываемых горных пород.
Так же, предложенное малогабаритное устройство может быть использовано в качестве измельчающего устройства при приготовлении растворов окислителей, с целью увеличения скорости растворения в производстве водонаполненных и водосодержащих взрывчатых веществ.