ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ
EXPLOSIVE COMPOSITION

Изобретение относится к области производства и применения промышленных взрывчатых веществ, используемых для ведения взрывных работ при добыче полезных ископаемых.
Известны взрывчатые составы, включающие окислитель-аммиачную селитру (гранулированную, кристаллическую) и взрывчатый сенсибилизатор, служащий одновременно горючим и энергетической добавкой - порошкообразный или чешуированный или гранулированный тротил, выпускаемые под названием граммониты или аммониты (аммонит №6, граммониты 79/21, 50/50, 30/70). Эти взрывчатые составы применяются как на открытых, так и в подземных горных работах (Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. М.: Недра, 1977, 253 с.).
Смеси тротила с селитрой при транспортировании и заряжании шпуров и скважин выделяют значительное количество токсичной пыли и легко электризуются вследствие диэлектрических свойств тротила. Большинство аварийных ситуаций, возникающих при заряжании тротилсодержащих ВВ, происходят от воспламенения пыли тротила искрой электростатического разряда.
Основным фактором, характеризующим безопасность применения того или иного типа ВВ, является склонность их к образованию тонкодисперсных фракций ВВ в процессе заряжания, что существенно повышает опасность работ и ухудшает санитарно-гигиенические условия труда персонала, особенно при работе в подземных условиях. Для уменьшения пыления и электризации тротиловой пыли, в эти смеси вводят небольшое количество жидкого горючего.
Известен гранулированный взрывчатый состав, включающий: 0,5-3,5% минерального масла или смесь минеральных масел в качестве жидкого горючего, 0,5-4,0% воды, 7,0-23,0% взрывчатого сенсибилизатора, в качестве которого используется чешуированный или гранулированный тротил, или утилизированные смеси на основе тротила и гексогена или алюминия или их смесь с размером частиц 0,5-50 мм, аммиачная селитра - остальное [1].
Недостатком этого взрывчатого состава является низкая детонационная способность, связанная с плохим контактом жидких горючих с поверхностью частиц аммиачной селитры. Это приводит к уменьшению энергии взрыва, повышению образования вредных газов и общему ухудшению качества взрывных работ.
Известен гранулированной взрывчатый состав [2], включающий: 0,1-4,0% - индустриальное масло, 0,1-4,0% - вода, 0,01-0,1 - поверхностно-активное вещество - продукт конденсации полиолефинов с малеиновым ангидридом и алкано-ламином или его смесь с эфиром пентаэритрита и жирных кислот С17-С25 или жирных кислот талового масла, при этом поверхностно-активное вещество введено в индустриальное масло, 5,0-21,0% взрывчатого сенсибилизатора, - тротил чешуированный или гранулированный, или утилизированные смеси на основе тротила или гексогена, или алюминия или их смесь, гранулированная аммиачная селитра, или гранулированная смесь аммиачной и калиевой, или аммиачной и кальциевой селитр - остальное.
Общим недостатком этих взрывчатых смесей является раздельное существование горючего и окислителя, что требует дополнительных затрат энергии и времени на измельчение и смешение компонентов взрывчатой смеси в детонационном фронте, что в итоге приводит к снижению детонационной способности и реальной энергии взрыва.
Технической задачей изобретения является повышение детонационной способности, энергии взрыва, водоустойчивости и безопасности при транспортировании и заряжании.
Технический результат достигается созданием взрывчатого состава, включающего гранулированную или кристаллическую аммиачную селитру, жидкое горючее и энергетическую добавку, при этом в качестве жидкого горючего он содержит эмульсию типа «масло в воде», состоящую из 70-80 мас.% смеси растительного масла, нефтяного масла и дизельного топлива, 5,9-8 мас.% аммиачной селитры, 8-12 мас.% карбамида, 6-8 мас.% воды и 0,1-1,5 мас.% эмульгатора в виде производных алкилполиэтиленгликолевых эфиров или полиоксиэтилированных эфиров изотридецилового спирта, или моно- и диалкилфенил оксиполиэтиленгликолевых эфиров, или полиоксиэтилированных эфиров жирных спиртов, а в качестве энергетической добавки он содержит измельченные до размеров частиц 0,1-20 мм баллиститное ракетное твердое топливо, или пироксилиновые, или баллиститные артиллерийские пороха, или гексоген, или флегматизированный гексоген, или смесь флегматизированного гексогена с алюминием, или смесь гексогена с тротилом, или смесь гексогена с тротилом и алюминием, или тротил порошкообразный, или чешуированный, или гранулированный или их смесь, или алюминий, или силикоалюминий с размером частиц 0,001-0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гранулированная или кристаллическая
аммиачная селитра
92,0-38,0
Эмульсия типа «масло в воде»
6,0-2,0
Энергетическая добавка
2,0-60,0
Эмульсия типа «масло в воде» представляет собой микроэмульсию, обладающую высокой адгезией к частицам аммиачной селитры, что повышает физическую стабильность состава.
Микрочастицы такой эмульсии имеют внешнюю оболочку, состоящую из водного минерально-органического раствора, и внутреннюю дисперсную фазу, которая включает смесь растительных масел с нефтяным маслом и дизельным топливом.
Применение в эмульсии растительных масел обусловлено тем, что они легче, чем жидкие нефтепродукты, создают стойкие мелкодисперсные эмульсии. Это определяется тем, что растительные масла за счет полярности и наличия гидрофильных функциональных групп (СО, СООН) молекул уменьшают межфазное поверхностное натяжение в эмульсиях, что облегчает их образование, а нефтепродукты (в основном, неполярные парафины) увеличивают межфазное поверхностное натяжение, что затрудняет образование стойких мелкодисперсных эмульсий. В таблице 1 приведены значения поверхностного натяжения (при 20°С) жидких горючих и межфазное поверхностное натяжение в системах «жидкое горючее - вода».
Таблица 1
Поверхностное натяжение, Н/м, 10<sup>-3</sup>
Межфазное поверхностное натяжение, Н/м, 10<sup>-3</sup>
Толуол
28,4
Толуол - вода
36,1
Октан
21,77
Октан - вода
50,81
Гексан
18,43
Гексан - вода
51,1
Бензол
28,86
Бензол - вода
35,0
Олеиновая кислота
32,5
Олеиновая кислота - вода
15,6
Оливковое масло
35,8
Оливковое масло - вода
22,9
Благодаря высокой проникающей способности данного типа эмульсии, нет необходимости в применении пористой аммиачной селитры. Экспериментально установлено, что часть эмульсии, состоящая из водного раствора органического горючего - карбамида и часть нефтяных масел, за счет капиллярного эффекта через микропоры и микротрещины проникает в структуру гранул или кристаллов аммиачной селитры по всей ее массе, при этом часть растительного или нефтяного масла остается на поверхности частиц, создавая гидрофобную пленку, препятствуя растворению аммиачной селитры в воде.
Наличие в составе энергетической добавки, особенно порошков алюминия или взрывчатых материалов, содержащих алюминий, существенно повышает общую энергию и эффективность взрыва.
Повышение детонационной способности взрывчатой смеси за счет использования частиц аммиачной селитры, «пропитанных» жидким горючим, позволяет уменьшить содержание взрывчатых веществ (например, тротила в аммонитах и граммонитах) или мелкодисперсного алюминия в составах АС-4 или АС-8.
Также установлено, что эмульсия обладает свойствами электролита, а взрывчатые составы на ее основе электропроводны и не электризуются при изготовлении и при заряжании шпуров и скважин, что крайне важно при пневматическом заряжании шпуров и скважин в подземных условиях.
Измеренное удельное электрическое сопротивление эмульсии составляет 5-10 Ом·м, гранул аммиачной селитры, пропитанных такой эмульсией - менее 200 Ом·м.
Испытания показали, что насыпные взрывчатые составы с эмульсией и энергетической добавкой устойчиво детонируют в тонкостенных полимерных оболочках. Сравнительные характеристики новых составов приведены в таблице 2.
Как следует из приведенных данных, предлагаемый взрывчатый состав обладает высокой детонационной способностью, а по безопасности применения превосходит существующие промышленные взрывчатые вещества аналогичного назначения.
Способ изготовления взрывчатого состава заключается в следующем.
В обогреваемый аппарат с механической мешалкой загружают воду, аммиачную селитру, карбамид и эмульгатор. После растворения всех компонентов в раствор вводят смесь растительного масла с нефтяным маслом и дизельным топливом, смеси перемешивают до получения эмульсии.
В механический смеситель загружают необходимое количество аммиачной селитры и, при перемешивании, дозируется энергетическая добавка и эмульсия. Смесь перемешивают до получения однородной массы. Готовую взрывчатую смесь направляют на упаковку.
Литература
1. Патент РФ №2130447, С06В 31/28
2. Патент РФ №2263653, С06В 31/40, 31/16, 45/34