СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ТРОТИЛА
METHOD OF PRODUCING GRANULATED TRINITROTOLUENE

Гранулированный тротил (ГТ) широко применяется на открытых взрывных работах многих горных предприятий - угольных разрезах, карьерах рудных и нерудных материалов, а также на транспортном строительстве. Преимущество гранулированного тротила перед чешуированным заключается в удобстве его применения (хорошая сыпучесть, отсутствие пыления, упрощение и ускорение заряжания скважин), большей работоспособности и устойчивости детонации зарядов, залитых водой. ГТ в горнорудной промышленности применяется как в чистом виде, так и в виде зерногранулитов состава: 80/20, 50/50, 30/70 (механическая смесь гранул аммиачной селитры с гранулами тротила). Потребность в ГТ в СССР к настоящему времени составляет 110-120 тысяч тонн в год, которая все время увеличивается.
В СССР ГТ выпускают заводы МОП по следующей технологии.
Эмульсия тротила из мастерской сульфидной очистки принимается в сепаратор, где тротил отделяется от воды. Из сепаратора расплав тротила с температурой 85-95°С дозируется в корзину гранулятора. Корзина имеет дно с отверстиями 1-1,5 мм. Корзина погружается в слой горячей воды с температурой 90-95°С, которая поддерживается за счет подачи пара в змеевик, также погруженный в слой горячей воды. В колонку грануляции ниже уровня горячей воды подается оборотная вода с температурой 27-40°С.
Расплавленный тротил через отверстия корзины в виде струи с диаметром 1-1,2 мм попадает в слой горячей воды, где за счет разности поверхностных натяжений формируется капля тротила, которая попадая в столб холодной воды, отдает свое тепло и застывает, приобретая форму горошины размерами от 2 до 5 мм с усадочными раковинами.
Из нижней части гранулятора смесь гранул и воды поступает на вибролоток с сетчатым дном для механического отделения гранул от воды. Вода после охлаждения на орошающем скрубере вновь возвращается на колонку грануляции.
Гранулы с влажностью 6-10% поступают на сушку в аппарат с "кипящим" слоем (КС), где сушатся воздухом с температурой 65-70°С до влажности 1-2,5%.
Основным недостатком этого способа является наличие усадочной раковины в гранулах открытыми наружу (фото 1). Раковины имеют форму груши (фото 2).
Раковины образуются за счет литейной усадки тротила, которая составляет 10-12%. Раковины в момент образования заполняются водой. Влага, находящаяся в раковинах, составляет 40-50% от общей влажности гранул после механического отделения их от воды на вибролотке. Скорость удаления влаги из раковин меньше, чем скорость испарения поверхностной влаги гранул в 8-12 раз. Поэтому процесс сушки таких гранул до влажности 1-1,5% длителен и требуется большой расход воздуха, пара на нагрев воздуха до температуры 70°C и электроэнергии на транспортировку воздуха через сушилки.
3
Так, из расчетно-пояснительной записки получения гранулированного тротила эти показатели для сушки 1 т продукта соответственно составляют: 12 минут; 21400 нм; 925 кг; 85 кВт. Производство ГТ является многотоннажным, поэтому сокращение этих расходов позволяет сэкономить большие средства.
Предлагаемый способ позволяет получать гранулы тротила без раковин. При этом вода внутрь гранул не попадает, имеется только поверхностная влага, которая испаряется в 8-12 раз быстрее, чем вода в гранулах. Поэтому время сушки сокращается в 8-12 раз, расход пара в 16 раз и электроэнергии в 11 раз. Качество получаемого продукта по взрывчатым характеристикам несколько улучшается, в частности, по работоспособности и восприимчивости к детонации.
Предлагаемый способ получения гранулированного тротила без раковин заключается в следующем.
Сырой расплавленный тротил из мастерской сульфидной очистки с температурой 90-95°C насыщается углекислым газом в аппарате барботажного типа при соотношении объемных количеств газа к расплаву, равном 0,5-5,0, и объемной скорости дозировки газа 80-260 нл/л час в зависимости от конструкции барботажного аппарата. В газовой зоне абсорбера поддерживается избыточное давление 100-200 мм рт.ст. Из абсорбера насыщенный газом расплав тротила поступает в гранулятор, где получаются гранулы тротила чечевичной формы без раковин (фото 3). Срез гранул (фото 4) имеет мелкокристаллическую структуру без раковин.
Гранулы отделяются от воды на вибролотке с сетчатым дном, затем на следующем вибролотке гранулы продуваются воздухом с температурой 20-27°С от поверхностной влаги. Толщина слоя продукта при этом на вибролотках 35-40 мм, скорость воздуха 1,2-2,5 м/сек, продолжительность продувки 1-3 мин.
После такой обработки гранулы имеют влажность менее 1%.
ПРИМЕР
Гранулы без раковин в лабораторных условиях получали по следующей методике.
Для опытов использовали в качестве сырья гранулы тротила с раковинами до их сушки с действующей установки и углекислый газ из баллона.
3
В стеклянную колбу объемом 250 см загружали 200 г гранул тротила. Колба помещалась в водяную баню с температурой воды 95-98°C.
После расплавления гранул и достижения температуры расплава 90-95°C через расплав барботировали углекислый газ в количестве 0,5 нл за 80 сек. Давление 150 мм рт.ст. создавалось с помощью водяного гидрозатвора. Расплав, насыщенный углекислым газом, дозировали в стеклянную колонку гранулирования высотой 1500 мм. Гранулы получились размером 2-6 мм чечевичной формы (фото 3). После окончания дозировки расплава гранулы от воды отделяли на сите, затем гранулы загружали в цилиндрический аппарат с перфорированным дном с диаметрами отверстий 1,8-2 мм. Живое сечение отверстий составляло 6-7%. Толщина слоя гранул на решетке составляла 30-40 мм. В аппарате такой конструкции гранулы продували воздухом с температурой 20-27°C в течение 2-3 мин. Скорость воздуха в полном сечении аппарата составляла 1,3 м/сек.
После опытов отбиралась проба на определение влажности и плотности гранул.
Условия и результаты опытов приведены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что гранулы тротила без раковин по физико-механическим свойствам удовлетворяют требованиям I сорта МРТУ 3-324-66.
В таблице 2 приведены данные, полученные авторами, по сравнительной скорости сушки гранул, без раковин, полученные по предлагаемому способу и гранул с раковинами, полученные по существующему способу.
Постоянные параметры в опытах: скорость воздуха в полном сечении аппарата - 1,3 м/сек; количество продукта - 200 г; толщина слоя - 35 мм.
Из таблицы 2 видно, что скорость сушки гранул без раковин в 12 раз выше скорости сушки гранул с раковинами. По предлагаемому способу для получения гранул, удовлетворяющих по влажности I сорту МРТУ 3-324-66 достаточно использовать воздух
Таблица 1
№№ пп
Колич. тротила в плавителе, г
Т-ра расплава, °C
Влажность расплава, %
Влажность гранул, %
Плотность гранул, %
Т-ра затвердевания °C
Гравиметрическая плотность, г/см<sup>3</sup>
Т-ра воды в колонке, °C
до насыщения углекислым газом
после насыщения углекислым газом
низ
верх
1.
200
90-92
0,6
0,40
0,43
1,553
79,7
0,95
20-21
27-30
2.
200
88-90
0,29
0,13
0,16
1,573
-
0,96
20-22
27-33
3.
200
88-90
0,63
0,25
0,35
1,518
-
0,94
20-22
27-33
4.
200
92
0,62
0,43
0,3
1,553
-
0,94
20-21
32-33
Таблица 2
№№ пп
Гранулы без раковин (по предлагаемому способу)
Гранулы с раковинами (по существующему способу)
Время продувки, мин
Температура воздуха, °C
Влажность гранул, %
Время продувки, мин
Температура воздуха, °C
Влажность гранул, %
начальная после отделения от воды на сите
конечная после продувки
начальная после отделения от воды на сите
конечная после продувки
1.
2
27
2,88
0,65
12
27
7,19
2,21
2.
1
65
2,90
0,06
12
65
7,3
0,85
с температурой 27°C, а это позволяет уменьшить расход пара на подогрев воздуха в 16 раз и электроэнергии на его транспортировку в 11 раз.
Авторами изучались сравнительные взрывчатые характеристики гранул, полученных по предлагаемому способу, и гранул, полученных по существующему способу.
Эти данные приведены в таблице 3.
Из таблицы 3 видно, что у гранул, полученных по предлагаемому способу, несколько улучшаются взрывчатые характеристики, в частности, такие важные показатели для промышленных ВВ, как работоспособность и устойчивость к детонации.
Внедрение предлагаемого способа в промышленности позволяет только за счет сокращения расхода пара и электроэнергии снизить себестоимость, кроме того, позволяет увеличить производительность действующих установок на 50-70% и сократить загрузку зданий ВВ.
Таким образом, новизна, полезность и практическая осуществимость предлагаемого способа получения гранулированного тротила без раковин очевидны.
Таблица 3
Гранулированный тротил с усадочными раковинами (по существующему способу)
Гранулированный тротил без раковин (по предлагаемому способу)
ПРИМЕЧАНИЕ
Бризантность, мм
Навеска 50 г
Бризантность, мм
Навеска 50 г
ЭД-8-56
Промежуточный детонатор 9 г тетрила, дет. 16×27
ЭД-8-56
Промежуточный детонатор 9 г тетрила, дет. 16×27
сухой
водонаполненный*
сухой
водонаполненный*
сухой
водонаполненный*
сухой
водонаполненный*
3,5
2,5
12,0
27,0
5,0
4,5
11,5
27,0
без оболочки
12,5
8,0
27,0
31,0
14,5
16,0
26,5
31,0
в стальной оболочке толщ. 3,5 мм
Работоспособность в свинцовых блоках, см<sup>3</sup>. Навеска 10 г
Работоспособность в свинцовых блоках, см<sup>3</sup>.10 г
ЭД-8-56
Промежуточный детонатор флегматизированное вещество "Н" - 2 г
ЭД-8-56
Промежуточный детонатор флегматизированное вещество "Н" - 2 г
сухой
водонаполненный**
сухой
водонаполненный**
сухой
водонаполненный**
сухой
водонаполненный**
241,5
210
305
347,5
292
273
337
358
Скорость детонации, м/секСтальная оболочка, δ=3,5 мм, диаметр патрона 40 мм, инициирование через ПД тротила ρ=1,6 - 30 г
Скорость детонации, м/секСтальная оболочка, δ=3,5 мм, диаметр патрона 40 мм, инициирование черед ПД тротила ρ=1,6 - 30 г
сухой
водонаполненный
сухой
водонаполненный
4200-4400
5700-5900
4450
5700-5800
Чувствительность к удару - 12%
Чувствительность к удару - 20%
Чувствительность к трению при нагрузке 10000 кг/см<sup>2</sup> - 30%
Чувствительность к трению при нагрузке - 10000 кг/см<sup>2</sup> - 40%
* - водонаполненный - 22 мл воды,
** - водонаполненный - 5 мл воды.