Воден експлозив
Изобретението се отнася до водосъдържащи вещества и може да се използва в минната промишленост при разрушаване на скали, включително съдържащи сулфид. Изобретението се състои в това, че експлозивът съдържа течно стъкло като инхибитор, гел от силициева киселина като сгъстител и допълнително съдържа минерално масло или дизелово гориво в следното съотношение на компонентите, тегл.% TNT 5-17, вода 5-11, течно стъкло 0,01-0,10, гел от силициева киселина (по отношение на SiO2), 0,2-1,0, минерално масло или дизелово гориво 1-4, окислител - останалото . Течното стъкло има плътност 1,2-1,6 g/cm 3 . Минералното масло или дизеловото гориво може да съдържа повърхностно активно вещество в съотношение 1:0,01-0,10. Полученият експлозив има повишена термохимична и физическа стабилност. 1 сек. и 2 з.п.ф.
Изобретението се отнася до производството на водосъдържащи експлозиви и може да се използва в минната промишленост при разрушаване на скали, включително сулфидни.
При зареждане на кладенци в съдържащи сулфид скали горещ разтвор на окислител, който е част от воден експлозив, може да взаимодейства химически със сулфидите, което води до повишаване на температурата на експлозива и може да причини спонтанна експлозия. За да се премахне този недостатък, в състава на водносъдържащото експлозивно вещество се въвеждат специални добавки - инхибитори, които предотвратяват химическото взаимодействие на експлозивния заряд със сулфиди.
Известен е водосъдържащ експлозив (виж заявка за изобретението България N 93032656/23, IPC C 06 B 25/00, C 06 B 31/28, 1996), имащ следния състав, тегл. %: TNT 20, вода 13, сгъстител под формата на хидролизиран полиакрилонитрил 2-3, омрежващ агент 0,1 иамониев нитрат - останалото.
Този експлозив се характеризира с достатъчна физическа стабилност и ниска термохимична стабилност, поради липсата на инхибиторен компонент в експлозивния състав, което не позволява да се използва за разрушаване на сулфидносъдържащи руди. В допълнение, процесът на приготвяне на разтвор на окислител в стационарна точка се характеризира с повишена опасност, тъй като хидролизираният полиакрилонитрил е горимо вещество.
Известен е и воден експлозив за разрушаване на сулфидносъдържащи руди - акватол Т-20GM (виж TU 7511903-632-93, 1993, стр. 3-4), съдържащ тегл.%: TNT 17-23, вода 7-9, инхибитор под формата на урея 3-5, сгъстител под формата на полиакриламид или карбокси метилцелулоза или нишесте 0,2-0,3, амониев нитрат окислител 64,7-70,7 и структуриращ агент под формата на калиев бихромат или калиев хром стипца или железен сулфат -0,01 (над 100%).
Недостатък на известния водосъдържащ експлозив е липсата на термохимична стабилност и, като следствие, възможността за разтвор на амониев нитрат със сондажни отломки и стени на сондажи, съдържащи сулфиди. В допълнение, известният експлозив има ниска физическа стабилност поради разрушаването на сгъстителя в горещ разтвор на нитрат и отделяне на заряда, а наличието на урея намалява температурата на кристализация на заряда, което води до неговото разпространение върху пукнатини. Това рязко намалява ефективността на експлозията и увеличава цената на счупването.
Настоящото изобретение е насочено към решаване на проблема за подобряване на термохимичната и физическата стабилност на водносъдържащ експлозив.
Проблемът се решава от факта, че добре познатият воден експлозив за разбиване на сулфиднируди, съдържащи TNT, вода, инхибитор, сгъстител и окислител, характеризиращи се с това, че съгласно изобретението експлозивът съдържа течно стъкло като инхибитор, гел от силициева киселина като сгъстител и допълнително съдържа минерално масло или дизелово гориво в следното съотношение, тегл.%: TNT - 5 - 17 Вода - 5 - 11 Течно стъкло - 0,01 - 0,10 Гел от силициева киселина (по отношение на SiO 2) - 0,2 - 1,0 Минерално масло или дизелово гориво - 1 - 4 Окислител - Останалите Проблемът се решава и от факта, че течното стъкло има плътност 1,2 - 1,6 g/cm 3 .
Проблемът се решава и от факта, че минералното масло или дизеловото гориво съдържа повърхностно активно вещество в съотношение 1: 0,01 - 0,10.
Използването на течно стъкло като инхибитор в състава на водносъдържащо експлозивно вещество позволява да се повиши неговата термохимична стабилност при контакт със сулфидносъдържаща руда поради факта, че течното стъкло ефективно неутрализира киселината, образувана в резултат на взаимодействието на горещ разтвор на окислител и сулфиди. Течното стъкло също е молекулярно фиксирано върху повърхността на сондажните изрезки с образуването на колоидни частици, които образуват защитен филм, което затруднява контакта на окислителя със сулфидите. Когато съдържанието на течно стъкло е повече от 0,1%, pH на разтвора на окислителя се измества в алкална област, където се образуват метални производни на TNT, които имат повишена чувствителност към удар и триене, близка до чувствителността на иницииращите експлозиви, което намалява безопасността при работа и употреба. Съдържанието на водно стъкло под 0,01% не е достатъчно за неутрализиране на киселината и предотвратяване на реакцията на взаимодействие на разтвора на окислителя исулфиди.
Използването на течно стъкло с плътност по-малка от 1,2 g/cm3 не позволява образуването на достатъчно количество колоидни частици, които инхибират повърхността на сондажните изрезки и ефективно неутрализират киселината. Течното стъкло с плътност над 1,6 g/cm 3 при разтваряне образува големи колоидни частици, които не са фиксирани върху повърхността на сондажните изрезки.
Гелът от силициева киселина, като неорганично съединение, не претърпява разграждане в горещ разтвор на окислител и не губи свойствата си на сгъстяване, като по този начин предотвратява разделянето на заряда в кладенеца и разпространението му по пукнатините. В допълнение, гелът от силициева киселина има мрежеста пространствена структура, състояща се от Si-O-Si силоксанови връзки, които обхващат микрочастиците на окислителя и възпрепятстват контакта му със сулфиди. Когато съдържанието на гела от силициева киселина е над 1,0%, вискозитетът на взривното вещество се увеличава, което затруднява изпомпването му през зарядните маркучи. Съдържанието на силикагел под 0,2% не е достатъчно за поддържане на физическата и термохимичната стабилност на експлозива.
Използването на минерално масло или дизелово гориво в състава на взривно вещество, съдържащо вода, позволява да се повиши неговата термохимична стабилност поради факта, че минералното масло или дизеловото гориво в разтвор на окислител се стреми към фазовата граница: течност - твърдо и покрива частици от сондаж, стени на сондаж и микрочастици на окислителя, като по този начин усложнява химическото взаимодействие на окислителя със сулфиди. В допълнение, използването на минерално масло или дизелово гориво може да подобри детонационните характеристики на експлозива. Когато съдържанието на минерално масло или дизелово гориво е повече от 4%, кислородният баланс на експлозива става рязко отрицателен ипри съдържание под 1% термохимичната стабилност на експлозивите не е осигурена.
Комбинираното използване на течно стъкло, гел от силициева киселина и минерално масло или дизелово гориво повишава физическата стабилност на водосъдържащия експлозив, тъй като тези компоненти не намаляват температурата на кристализация на заряда, в резултат на което се предотвратява разслояването в кладенеца и разпространението по пукнатини по време на разрушаване на фрактурирани сулфидносъдържащи руди.
При съдържание на тротил над 17% кислородният баланс на водносъдържащото взривно вещество става отрицателен и се увеличава количеството на отделените токсични газове. Освен това цената на експлозивите рязко нараства. При съдържание на тротил под 5% се понижават детонационните характеристики и взривната енергия на взривното вещество.
При водно съдържание над 11% детонационните характеристики и експлозивната енергия на експлозива се намаляват. Когато водното съдържание е по-малко от 5%, вискозитетът на експлозива се увеличава, което затруднява изпомпването му през зарядните маркучи.
Като окислител се използва амониев нитрат или неговата смес с калциев или натриев нитрат.
Използването на повърхностноактивно вещество (повърхностноактивно вещество) в състава на минерално масло или дизелово гориво насърчава хидрофобизацията на повърхността на микрочастиците на окислителя, частиците от сондажни отпадъци и стените на кладенеца, осигурявайки техния по-силен контакт с минерално масло или дизелово гориво. При съотношение на минерално масло или дизелово гориво и ПАВ повече от 1:0,1 се образува значително количество пяна, което рязко намалява плътността на взривното вещество и неговите енергийни характеристики, а при съотношение по-малко от 1:0,01 не се постига необходимата повърхностна хидрофобизация.
Методът за получаване на водносъдържащ експлозив е следният. В резервоар за варене, оборудван сбъркалка и нагревателни елементи, изсипете гел от силициева киселина и вода. Окислителят се разтваря в получената смес при нагряване. Към приготвения разтвор на окислителя се добавя течно стъкло. След това окислителят се изпомпва в смесително-зареждаща машина тип "Акватол". Върху блока за взривяване в машината с разбъркване се налива минерално масло или дизелово гориво и се добавя тротил. Когато се използва повърхностно активно вещество, то се разтваря предварително в минерално масло или дизелово гориво.
Същността и предимствата на настоящото изобретение могат да бъдат илюстрирани със следните примери за конкретно изпълнение.
Приготвен е водосъдържащ експлозив със следния състав, тегл. %: TNT - 5 Вода - 5 Течно стъкло - 0,01 Гел от силициева киселина (по отношение на SiO2) - 0,2 Минерално масло - 1 Амониев нитрат - 88,79 Експлозивът се излива в моделни ямки и се определят неговите характеристики. Получени са следните данни: термохимична стабилност при контакт със сулфидносъдържаща руда при температура 90 o C и експозиция 24 часа - без взаимодействие; равномерно разпределение на тротила по стълба на заряда: горната част на заряда - 4,8%, средната - 4,9%, долната - 5,3%; понижаване на нивото на експлозива в кладенеца в резултат на разпространение по пукнатини - 1,5%; критичен диаметър - 115 мм.
Примери 2-7 от конкретното изпълнение са подобни на пример 1. Разликата е в съотношението на взривните компоненти и техните разновидности. Съставите на получените взривни вещества съгласно примери 2-5, примери 6-7 за прекомерни стойности по отношение на съдържанието на компоненти и плътността на течното стъкло, пример 8 за прототипа, както и характеристиките на взривните вещества са обобщени в таблицата.
От горните примери може да се види, че предложеният водосъдържащ експлозив има по-високатермохимична и физическа стабилност, а именно не се наблюдава химично взаимодействие на експлозиви при контакт със сулфидносъдържаща руда при температура 90 o C за 24 часа, TNT се разпределя равномерно по височината на заряда, зарядът се разпространява леко по пукнатини и експлозивът има нисък критичен диаметър.
\\\1 1. Водосъдържащ експлозив, включително TNT, вода, инхибитор, сгъстител и окислител, характеризиращ се с това, че експлозивът съдържа течно стъкло като инхибитор, гел от силициева киселина като сгъстител и допълнително съдържа минерално масло или дизелово гориво в следното съотношение, тегл.%: \\\3 TNT \\\ 7 5-17 \\\3 Вода \\\7 5-11 \\\3 Течно стъкло \\\7 0,01-0,10 \\\3 Гел от силициева киселина (по отношение на SiO2) \\\7 0,2-1,0 \\\3 Минерално масло или дизелово гориво \\\7 1-4 \\\3 Окислител \\\7 Останалото \\\2 . \\\2 3. Водосъдържащ експлозив съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че минералното масло или дизеловото гориво съдържа повърхностно активно вещество в съотношение 1 : 0,01 - 0,10.