ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

Полезная модель относится к производству взрывчатых веществ, в частности к оборудованию по измельчению аммиачной селитры как основного компонента аммиачно-селитренных взрывчатых веществ.
Детонационные характеристики (критический диаметр и скорость детонации и восприимчивость к инициирующему импульсу заряда взрывчатого вещества зависят от размера частиц аммиачной селитры и ее насыпной плотности.
Отечественной промышленностью выпускается несколько сортов гранулированной аммиачной селитры. Гранулы аммиачной селитры характеризуются гранулометрическим составом, прочностью и плотностью:
3
- плотная с насыпной плотностью 0,85-0,98 г/см с размером гранул 1-3 мм не менее 92-93%, размером гранул менее 1 мм не более 5%, с прочностью гранул на раздавливание 5,0-7,0 Н/гран (ГОСТ 2-85),
3
- пористая с насыпной плотностью 0,60-0,84 г/см с размером гранул 1-3 мм - 85-95%, менее 1 мм и более 3 мм - 5-15% суммарно, с прочностью гранул 2,5-4,0 Н/гран (ТУ 113-03-00203789-16-93, ТУ 2143-635-00209023-99),
3
- водоустойчивая с насыпной плотностью 0,96-1,01 г/см с размером гранул 1-3 мм не менее 92%, с прочностью гранул не менее 3 Н/гран (ГОСТ 14702-79).
Наиболее детонационно способными аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами являются взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры с размером гранул (частиц) не более 1 мм. Однако по требованиям безопасности транспортирования все изготавливаемые марки аммиачной селитры не должны содержать гранул размером менее 1 мм более 5%. Поэтому аммиачная селитра с размером гранул менее 1 мм промышленностью не производится, так как она считается слабым взрывчатым веществом.
Известно, что порошкообразные взрывчатые вещества, например, аммониты, аммоналы, диаммоны, производящиеся в заводских условиях, имеют значительно меньший критический диаметр детонации, более чувствительны к детонационному импульсу, устойчивая детонация возбуждается в них от средств первичного инициирования (электродетонаторов, детонирующих шнуров) по сравнению с гранулированными взрывчатыми веществами такого же компонентного состава - граммонитов, граммоналов, гранулитов. При добавлении 30-50% порошкообразной (измельченной) аммиачной селитры в гранулированные взрывчатые вещества, например, гранулиты РП-3 и С-6М, повышается плотность взрывчатых составов, их детонационные и взрывчатые характеристики без дополнительного введения в них взрывчатых сенсибилизаторов таких, как тротил, гексоген, пороха. Для измельчения аммиачной селитры при производстве порошкообразных взрывчатых веществ используются шаровые мельницы (1, 2), основным недостатком которых является их громоздкость и высокая загрузка оборудования взрывчатым веществом, что приводит к повышенной опасности производства порошкообразных ВВ.Процесс измельчения аммиачной селитры в шаровых мельницах характеризуется чрезвычайно высокой энергоемкостью расхода электрической энергии.
Измельченная в заводских условиях аммиачная селитра не подлежит длительному хранению и транспортированию из-за слеживаемости и опасности перевозки.
Поэтому изготовление порошкообразных взрывчатых веществ на местах ведения взрывных работ без аппаратов измельчения аммиачной селитры невозможно. В настоящее время не существует малогабаритных аппаратов для измельчения аммиачной селитры пониженной энергоемкости при производстве порошкообразных аммиачно-селитренных взрывчатых веществ на местах ведения взрывных работ.
Известны вальцовые дробилки для измельчения зерна, включающие станину, два вальца, механизм подачи зерна в межвальцевый зазор, механизм привала-отвала и регулирования зазора между вальцами (3-9). Они отличаются между собой в основном конструкцией питающего устройства, состоящего из загрузочного бункера и распределительного устройства подачи зерна в межвальцевый зазор.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является дробильная установка типа ПТМФ2.01.000, используемая для дробления зерна, включающая раму, подвижный и неподвижный вальцы, механизм грубой и тонкой настройки межвальцового зазора, механизм привала-отвала вальцов, загрузочный бункер с распределительным устройством подачи материала на измельчение, принятая авторами в качестве прототипа.
Недостатком установки-прототипа, является ненадежность работы механизма подачи материала на измельчение в межвальцовый зазор.
Эксплуатационные характеристики зерна и гранул аммиачной селитры - сыпучесть, размер элементов, коэффициент внешнего трения элементов значительно отличаются между собой. Кроме того, гранулированная аммиачная селитра, поступающая на измельчение, может содержать легко разрушаемые слежавшиеся куски из отдельных гранул, что приводит к зависанию аммиачной селитры в бункере, неравномерному поступлению ее в межвальцевый зазор, к изменению степени измельчения и снижению производительности установки.
Технической задачей создания полезной модели является разработка малогабаритной низкоэнергетической установки измельчения гранулированной аммиачной селитры, размещаемой на местах ведения взрывных работ, где измельченная аммиачная селитра затем смешивается с другими компонентами с целью получения взрывчатых веществ.
Решение технической задачи было достигнуто за счет модернизации дробильной установки зерновых материалов, включающей раму, подвижный и неподвижный вальцы, механизм грубой и тонкой настройки межвальцового зазора, механизм привала-отвала вальцов, загрузочный бункер с распределительным устройством подачи материала на измельчение, загрузочный бункер которой дополнительно содержит две металлические сетки с калиброванными отверстиями в верхней и нижней частях бункера, дополнительно установлен штуцер для внутренней прочистки сжатым воздухом тракта прохождения аммиачной селитры, а в качестве валец могут использоваться два гладких или два рифленых или один гладкий, а второй рифленый вальцы.
Схема измельчителя аммиачной селитры и фракционный состав получаемой аммиачной селитры в сравнении с исходной приведены на фиг.1-3.
Фиг.1 - общий вид измельчителя.
Фиг.2 - общий вид вальцевого станка.
Фиг.3 - фракционный состав аммиачной селитры:
кривая 1 - измельченная аммиачная селитра;
кривая 2 - пористая аммиачная селитра;
кривая 3 - плотная аммиачная селитра.
Измельчитель аммиачной селитры (фиг 1) состоит из рамы 1, на которой установлен вальцевый станок 2, с приводом 3 и подвальцевым бункером 4.
Вальцевый станок (фиг.2) для измельчения аммиачной селитры состоит из загрузочного бункера 5, в котором установлены две сетки с калиброванными отверстиями 6, 7, подвижного вальца 8, неподвижного вальца 9, механизма регулирования межвальцового зазора 10, механизма привала-отвала вальцов 11, механизма питающего валика с заслонкой 12, штуцера 13 продува для внутренней прочистки валец. Гранулированная аммиачная селитра подается на верхнюю сетку 6 загрузочного бункера 5, ссыпается на нижнюю сетку 7 и через зазор между бункером 5 и регулировочной заслонкой питающего валика 12 поступает в зазор между вальцами 8 и 9, вращающимися навстречу друг другу. Роздвиг между вальцами регулируется и устанавливается в зависимости от требований, предъявляемых к измельченному продукту. В результате прохождения между вальцами гранулы аммиачной селитры измельчаются и порошок ссыпается в подвальцевый бункер 4, откуда самотеком поступает в емкость для дальнейшего использования. В зависимости от требуемой степени измельчения аммиачной селитры устанавливается различный зазор между вальцами, равный 0-0,8 мм. При необходимости измельчаемый материал может быть пропущен через этот же измельчитель многократно с уменьшением зазора между вальцами. Производительность измельчителя изменяется прямо пропорционально зазору.
Прочность гранул пористой и плотной аммиачной селитры отличается примерно в 2 раза. Поэтому предлагаемый измельчитель аммиачной селитры в зависимости от марки измельчаемой аммиачной селитры, требуемой степени измельчения может быть укомплектован двумя гладкими вальцами, или двумя рифлеными вальцами, или одним гладким, а вторым - рифленым.
Исследования показали, что для плотной высокопрочной аммиачной селитры наибольшая эффективность измельчения достигается при использовании двух гладких вальцев, а малоплотная пористая аммиачная селитра наиболее эффективно измельчается на двух рифленых вальцах. Для измельчения аммиачной селитры средней плотности и прочности должна применяться комбинированная схема, состоящая из одного гладкого и одного рифленого вальцов.
Аммиачная селитра относится к гигроскопичным материалам. Поэтому для предотвращения налипания измельченных частиц на отдельные части установки требуется тщательная очистка их от остатков аммиачной селитры при остановке оборудования, для чего установлен штуцер для внутренней прочистки сжатым воздухом тракта прохождения аммиачной селитры.
Как следует из данных графика фиг.3, исходная аммиачная селитра в зависимости от марки (кривые 2, 3) отличается по гранулометрическому составу и имеет значительно больший размер частиц по сравнению и измельченной аммиачной селитрой (кривая 1).
Измельчитель аммиачной селитры в зависимости от марки измельчаемой селитры, требуемой степени измельчения обеспечивает производительность 500-1500 кг/час, работает от напряжения в сети 380 В, частоте 50 Гц, мощность двигателя - 7,5 кВт. Он имеет следующие габаритные размеры, мм: длину 1280, ширину 1170, высоту 1745, массу - не более 900 кг.
Предлагаемый измельчитель аммиачной селитры за счет установки двух сеток в питающем бункере обеспечивает максимально возможную однородность и равномерность подачи гранулированной аммиачной селитры на измельчение в бункере и в сыповой щели: подача материала стабильная, поступающий материал распределяется более однородно по всей продольной протяженности вальцов. При этом обеспечивается наибольшая производительность измельчения аммиачной селитры. Питающий бункер с двумя сетками, расположенными в верхней и нижней частях бункера одновременно позволяет вести визуальный контроль за поступающей на измельчение гранулированной аммиачной селитрой.
Исследования показали, что наибольшая эффективность процесса измельчения аммиачной селитры имеет место при размере проходного калибровочного отверстия в сетке не менее максимального размера гранул, подаваемых в питающий бункер аммиачной селитры.
Достоинства предлагаемого измельчителя:
- надежность и стабильность получения измельченной аммиачной селитры требуемого фракционного состава, что позволяет изготавливать аммиачно-селитренные взрывчатые вещества с широким диапазоном взрывчатых и детонационных характеристик на местах ведения взрывных работ;
- небольшая производственная площадь для его размещения;
- возможность регулирования степени измельчения аммиачной селитры за счет изменения роздвига и многократности попуска измельчаемого материала через один и тот же измельчитель, а также применения разного типа вальцев с учетом прочностных характеристик аммиачной селитры.
Предлагаемый малогабаритный измельчитель аммиачной селитры пониженной энергоемкости может быть размещен на производственной площадке оборудования по изготовлению сыпучих взрывчатых веществ на местах ведения взрывных работ, что расширяет номенклатуру изготавливаемых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в зависимости от свойств взрываемых горных пород.
Основной технический результат полезной модели - возможность использования измельченной аммиачной селитры для производства аммиачно-селитренцых взрывчатых веществ - достигается за счет использования предлагаемого измельчителя аммиачной селитры и отличительных признаков его конструкции, обеспечивающих получение аммиачной селитры разного фракционного состава.
Предлагаемый измельчитель аммиачной селитры был установлен на пункте производства промышленных взрывчатых веществ специализированной организации, ведущей взрывные работы по утилизации изношенных автопокрышек энергией взрыва. На основе измельченной порошкообразной аммиачной селитры изготавливаются насыпные промежуточные детонаторы, инициируемые электродетонаторами и детонирующими шнурами.
Были изготовлены взрывчатые вещества типа гранулита РП-3 на основе измельченной и гранулированной аммиачной селитры для взрывания скважинных зарядов на карьере строительных материалов. Шпуровые и наружные заряды из порошкообразных взрывчатых веществ гранулит РП-1 и гранулит ПФ были проверены при взрываний горных пород различной крепости. Получены положительные результаты.
Источники информации:
1 Патент РФ №2096397
2 Патент РФ №2201913
3 АС СССР №543404
4 АС СССР №141055
5 АС СССР №1701366
6 АС СССР №1209282
7 Патент РФ №2215580
8 Патент РФ №2085288
9 Патент РФ №213 7546