СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
METHOD OF PRODUCING INDUSTRIAL EXPLOSIVE MATERIAL

Изобретение относится к области изготовления промышленных взрывчатых веществ (далее ПВВ), в частности к промышленному изготовлению двух-, трех- и четырехкомпонентных смесей с использованием различных компонентов, как, например, тонкоизмельченных окислителей (аммиачной и калиевой селитр), бризантных веществ (тротила, динитронафталина)пламегасителя (поваренной соли), используемых для взрывных работ в рудниках и шахтах различной степени опасности (с первого класса опасности по четвертый класс включительно согласно ОСТ 84-2158-84 «Вещества взрывчатые промышленные. Классификация»).
В настоящее время существует несколько способов получения ПВВ по непрерывной технологии в зависимости от класса опасности. Для получения ПВВ первой и второй степени опасности используют одну шаровую мельницу. Для получения ПВВ третьего и четвертого класса опасности используют две - три шаровые мельницы.
Примером тому служит способ получения ПВВ и установка для его осуществления по патенту №2201913, РФ, МПК С06В 21/00. В этом способе предусмотрено двухстадийное смешение и измельчение двухкомпонентной (далее двойной) смеси (аммиачная селитра+тротил) в двух последовательно установленных шаровых мельницах до дисперсности частиц примерно 100-270 мкм и смешение трехкомпонентной (далее тройной) смеси (двойная смесь + поваренная соль) в третьей шаровой мельнице с измельчением компонентов до размеров частиц в диапазоне 60-620 мкм. Готовая смесь по системе винтовых конвейеров и пневмотранспорта дискретного действия отправляется на патронирование.
Данный способ получения трехкомпонентных смесей хотя и является на сегодня классическим и единственным, однако он имеет существенные недостатки, а именно:
1. Указанный диапазон размеров частиц как двойной, так и тройной смеси слишком абстрактный и не учитывает свойства каждого компонента в отдельности. К окислителям предъявляются требования по дисперсности несколько другие, чем к горючим (бризантным) веществам, и совершенно иные требования предъявляются к пламегасителю (поваренной соли): слишком крупная в составе ПВВ не обеспечивает предохранительных свойств, а слишком мелкая блокирует активные вещества в составе, что может привести к затуханию детонационной волны в патроне и переходу в горение ПВВ с непредсказуемыми последствиями.
2. Данный способ позволяет готовить ПВВ, в составе которого не более трех компонентов, что ограничивает область использования данного способа.
Задачей изобретения является получение двух-, трех-, четырех- и более компонентных взрывчатых веществ на основе тонкоизмельченного окислителя, измельченного бризантного вещества и подготовленного пламегасителя на универсальной установке, которая позволит, в зависимости от назначения ПВВ и области его применения, получать составы со стабильными взрывчатыми характеристиками, безопасными в применении, за счет избирательного измельчения основных компонентов до заданной дисперсности.
Задача решается следующим образом. В известном способе получения промышленного взрывчатого вещества, включающем подготовку компонентов, последовательное смешение и измельчение в трех шаровых мельницах - смесителях бризантного вещества, окислителя, пламегасителя с последующей подачей смеси на патронирование, на стадии смешения и измельчения компонентов в первой шаровой мельнице - смесителе смешивают в соотношении 1:1 полный объем бризантного вещества, имеющего фракционный состав с размерами частиц в пределах 1000-700 мкм, и частичный объем окислителя, имеющего фракционный состав с размерами частиц в пределах 650-400 мкм, измельчают до дисперсности частиц бризантного вещества в пределах 400-300 мкм, окислителя 500-250 мкм, затем состав дополнительно измельчают во второй шаровой мельнице - смесителе до дисперсности частиц бризантного вещества в пределах 120-60 мкм, окислителя 250-150 мкм, после чего состав по дозирующему ленточному конвейеру подают в третью шаровую мельницу - смеситель, куда вводят остальной объем окислителя и для трехкомпонентной смеси (предохранительные ВВ) - пламегаситель, композиционный состав перемешивают и окончательно измельчают до дисперсности частиц окислителя не более 140 мкм, бризантного вещества не более 35 мкм, пламегасителя в пределах 360-200 мкм.
Для получения качественного ПВВ необходимо избирательно измельчать основные компоненты до дисперсности: аммиачную и калиевую селитры до 140 мкм (полный проход через сито №29 ГОСТ 4403-91), тротил и динитронафталин до 35 мкм (полный проход через сито №140 ПЭ - 35 ГОСТ 4403-91), пламегаситель (поваренную соль) в пределах 360-200 мкм (полный проход через сито №15).
Такая дисперсность достигается за счет изменения (в отличие от известного) процесса измельчения бризантного вещества и окислителя в части количественной загрузки компонентов. Экспериментальным путем было определено, что соотношение бризантного вещества и окислителя на первой стадии смешения должно быть 1:1. Это необходимо для того, чтобы мелющие тела (пластмассовые шары) в мельнице, в первую очередь, измельчали бризантное вещество с более крупными частицами, а окислитель с более мелкими частицами вводится, в основном, для того, чтобы повысить безопасность при измельчении компонентов.
При измельчении компонентов в первой шаровой мельнице - смесителе дисперсность достигает: окислителя в пределах 500-250 мкм, бризантного вещества в пределах 400-300 мкм. На втором этапе смешения измельченные в первой шаровой мельнице компоненты поступают во вторую мельницу - смеситель, в которой дисперсность компонентов достигает: окислителя в пределах 250-1500 мкм, бризантного вещества 120-60 мкм.
На третьем этапе смешения и измельчения в третьей шаровой мельнице - смесителе происходит смешение измельченных компонентов в составе с остальным объемом окислителя и пламегасителем (поваренной солью при изготовлении предохранительных ПВВ). На этом этапе происходит окончательное измельчение компонентов до дисперсности: окислителя до размеров частиц в пределах 140 мкм, бризантного вещества до пределов 35 мкм, пламегасителя до пределов 360-200 мкм (см. табл.1).
На фигуре 1 представлена общая схема способа получения промышленных ВВ на основе тонкоизмельченных окислителей, бризантных веществ и пламегасителя в зависимости от назначения и класса опасности ПВВ. Установка для получения ПВВ состоит из трех узлов смешения и измельчения двух-, трех- и четырехкомпонентных смесей.
На фигуре 2 изображен узел предварительного смешения и измельчения полного объема бризантного вещества и частичного объема окислителя.
На фигуре 3 изображен узел окончательного смешения и измельчения полного объема всех компонентов промышленного взрывчатого вещества.
Предлагаемый способ получения ПВВ осуществляется следующим образом: подготовленные на предыдущих фазах аммиачная и калиевая селитры подаются соответственно в бункера (21) и (21а), тротил и динитронафталин в бункер (28), поваренная соль в бункер (41) здания смешения компонентов.
На первом этапе при изготовлении ПВВ в мельницу №9 (32) загружают бризантное вещество в полном объеме, а окислителя столько, сколько загружено бризантного вещества, то есть в соотношении 1:1. После смешения и измельчения в мельнице №9 данный состав дополнительно измельчается в мельнице №14 (32А) и далее по системе винтовых конвейеров подается в бункер (34). Недостающий окислитель с помощью винтовых конвейеров (20, 71) и (40) подается в бункер (41). Далее смесь из бункера (34) и недостающий окислитель из бункера (41) поступают на ленточные транспортеры (44) и (45) дозирующего ленточного конвейера (ДЛК), где взвешиваются в определенном соотношении и поступают в мельницу №24 (49) для окончательного смешения и измельчения. Далее готовая смесь отправляется на фазу патронирования.
Промышленные взрывчатые вещества третьего и четвертого класса опасности (предохранительные ВВ) готовятся вышеуказанным способом с той лишь разницей, что на ДЛК дополнительно взвешивается еще и поваренная соль, которая поступает в бункер (34), а двойная смесь - в бункер (41), и все три компонента проходят через шаровую мельницу №24 для окончательного смешения и измельчения. Далее готовая смесь отправляется на фазу патронирования.
В таблице 1 представлены сравнительные данные по бризантности взрывчатого вещества при изменении фракционного состава компонентов в базовом составе - в аммоните №6ЖВ ГОСТ 21984-76.
Как видно из таблицы, ПВВ с различной дисперсностью основных компонентов имеют различную бризантность, при этом, как правило, чем больше мелкой фракции бризантного вещества, тем выше бризантность смеси. На основании этой таблицы и исходя из возможности технологического оборудования при разработке предлагаемого способа получения ПВВ был взят следующий фракционный состав: окислитель на выходе должен иметь размеры частиц до 140 мкм, бризантное вещество до 35 мкм. Это наиболее оптимальный параметр измельчения компонентов, так как бризантность (один из основных показателей эффективности ПВВ) в этом случае составит 17 мм.
Таким образом, подтверждена зависимость фракционного состава от избирательного измельчения компонентов. При таком фракционном составе ПВВ в предлагаемом способе производства будет обеспечена взрывчатому веществу, скорость детонации выше, чем у аналога - аммонита №6ЖВ, изготовленного по классической технологии получения ПВВ.
А более высокая скорость детонации увеличит дробящее (местное) действие взрыва и, в конечном счете, повысит эффективность применяемых взрывчатых веществ.
Таблица 1
Сравнительные данные по фракционному составу компонентов в ПВВ
Наименование компонентов
Фракционный состав компонентов, мкм
Влияние на выходные характеристики
Перед поступлением в 1-ю шаровую мельницу-смеситель:
- окислитель
650-400
Это исходный размер частиц компонентов перед смешением
Бризантное вещество
1000-700
После 1-й шаровой мельницы-смесителя:
Окислитель
500-250
Данный размер частиц - это необходимое условие для получения заданных выходных характеристик готового продукта
Бризантное вещество
400-300
После 2-й шаровой мельницы - смесителя:
ОкислительБризантное вещество
250-150120-60
Получаемый фракционный состав компонентов после 2-й шаровой мельницы позволяет выйти, в конечном результате, на ту дисперсность готового продукта, которая задана данным способом получения ПВВ
После 3-й шаровой мельницы - смесителя:
ОкислительБризантное веществопламегаситель
14035360-200
Данный фракционный состав смеси обеспечит высокую скорость детонации, повысит эффективность взрывных работ
Таблица 2
Сравнительные данные по бризантности взрывчатого вещества при изменении фракционного состава компонентов в аммоните №6ЖВ ГОСТ 21984-76
Наименование компонентов
Размеры частиц, мкм
Бризантность, мм
1
Аммиачная селитра
530
8
Тротил
530
2
Аммиачная селитра
20
3
Тротил
530
3
Аммиачная селитра
200
14
Тротил
100
4
Аммиачная селитра
120
15
Тротил
120
5
Аммиачная селитра
10
4
Тротил
120
6
Аммиачная селитра
140
17
Тротил
35
7
Аммиачная селитра
40
20
Тротил
40
8
Аммиачная селитра
10
6
Тротил
40
9
Аммиачная селитра
4
20
Тротил
4
Таблица 3
Сравнительные данные по измельчению компонентов в шаровых мельницах - смесителях при разном соотношении окислитель-бризантное вещество
Компонентный состав
Показатели дисперсности компонентного состава, мкм
Показатель бризантности, мм
После первой стадии смешения и измельчения
После второй стадии смешения и измельчения
После третьей стадии смешения и измельчения
Соотношение окислитель-бризантное вещество 1:1
Соотношение окислитель-бризантное вещество 1:1
Окислитель
500-250
250-150
140
17
Бризантное вещество
400-300
120-60
35
Пламегаситель
-
-
360-200
Соотношение окислитель-бризантное вещество 2:1
Окислитель
600-300
300-200
200
14
Бризантное вещество
500-35
400-250
100
Пламегаситель
-
-
360-200