Разработка рецептур эффективных и безопасных эмульсионных взрывчатых веществ, предназначенных для формирования скважинных зарядов на земной поверхности

Рассмотрение принципов разработки эффективных и безопасных патронированных эмульсионных взрывчатых веществ первого класса, предназначенных для ручного формирования скважинных зарядов на земной поверхности. Метод дробления динамического характера.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 14.04.2019
Размер файла 1,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОАО «НЦ ВостНИИ»

ГОУ ВПО «КузГТУ»

Разработка рецептур эффективных и безопасных эмульсионных взрывчатых веществ, предназначенных для формирования скважинных зарядов на земной поверхности

Ю.В. Варнаков канд. техн. наук,

П.И. Кушнеров д-р техн. наук,

Д.Н. Батраков научный сотрудник

К.А. Плешаков научный сотрудник

Аннотация

Рассматриваются принципы разработки эффективных и безопасных патронированных эмульсионных взрывчатых веществ I класса, предназначенных для ручного формирования скважинных зарядов на земной поверхности.

Ключевые слова: БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ, ГРАНУЛИРОВАННЫЕ ВВ, ВОДОСОДЕРЖАЩИЕ ВВ, ЭМУЛЬСИОННАЯ МАТРИЦА, ЭМУЛЬСИОННЫЕ ВВ, ВОДОУСТОЙЧИВОСТЬ, РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Annotation

Working out of effective and safe emulsive explosives formula in-tended for formation of borehole charges on ground surface

Yu.V. Varnakov, P.I. Kushnerov, D.N. Batrakov, K.A. Pleshakov, K.Yu. Varnakov

Principles of effective and safe cartridge emulsive I class explosives working out intended for manual formation of borehole charges on ground surface are considered.

Key words: SAFETY, EFFICIENCY, EXPLOSIVES, BLAST WORKS, GRANULATED EXPLOSIVES, SLURRY EXPLOSIVES, EMULSIFYING MATRIX, EMULSION EXPLOSIVES, WATERRESISTANCE, WORKABILITY

Основная часть

Проблема оснащения открытых горнодобывающих предприятий водоустойчивыми взрывчатыми веществами (ВВ) I класса, предназначенными для формирования скважинных зарядов на земной поверхности и обладающими высокой работоспособностью в обводненных условиях применения, в том числе при наличии проточности грунтовых вод, а также другими высокими эксплуатационными показателями и показателями безопасности, остается до настоящего времени актуальной.

Несмотря на существование достаточно широкой номенклатуры водоустойчивых горячельющихся и водонаполненных ВВ, были разработаны и нашли широкое распространение в горнодобывающей промышленности более безопасные эмульсионные взрывчатые вещества.

Анализ составов эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) показывает, что в основном данные взрывчатые вещества представляют собой обратные эмульсии типа «вода в масле».

По концентрационному соотношению между диспергируемой фазой (водным раствором окислителя) и дисперсной средой (масляной или, иначе, топливной) все эмульсии можно условно разделить на разбавленные - с массовой долей раствора окислителя в составе эмульсии менее 1 %, концентрированные - до 74 % и высококонцентрированные - свыше 74 %. Эмульсии, используемые для изготовления смесевых ЭВВ, еще называют эмульсионными матрицами и относят их к высококонцентрированным эмульсиям с содержанием диспергируемой фазы от 80 до 95 %.

Внешний вид эмульсии (эмульсионной матрицы) под оптическим микроскопом представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 Вид эмульсионной матрицы под оптическим микроскопом

В технологии приготовления эмульсионных ВВ за рубежом наибольшее распространение нашел статический метод гомогенизации, где диспергирование жидкости достигается пропусканием через малые отверстия статического смесителя (до 10-8 м2) под высоким давлением, достигающим значения 3,5 · 107 Н/м2.

В отечественной практике для приготовления эмульсии взрывчатых веществ наиболее широко используется метод дробления динамического характера. эмульсионный взрывчатый скважинный заряд

Для приготовления эмульсии применяют перемешивающие устройства, имеющие достаточно высокую частоту вращения и обеспечивающие дробление диспергируемой фазы на мелкие капли, рассредоточивая их в дисперсной среде. При этом диаметр получаемых эмульсионных капель напрямую зависит от вязкости масляной (или топливной) среды, типа используемого эмульгатора (поверхностно-активного вещества) и частоты вращения перемешивающих устройств. Наиболее адаптированным к производству эмульсионных матриц, изготавливаемых на отечественной сырьевой базе, является аппарат эмульгирования (эмульсификатор) роторного типа, разработанный ФГУП «КНИИМ».

Размер частиц эмульсионной матрицы марки «эмуласт», изготовленной на роторном эмульсификаторе с применением эмульгатора марки РЭМ (ТУ 75 11903-631-93 [1]) и индустриального масла И-40А (ГОСТ 20799-88 [2]) при частоте вращения ротора 640 мин-1 представлен на рисунке 2.

%

Рисунок 2 Распределение размеров капель в эмульсионной матрице марки «эмуласт» при частоте вращения ротора эмульсификатора 640 мин-1

Чем меньше размер частиц (капель) эмульсионной матрицы, тем более равномерно распределены компоненты в объеме эмульсии, что, в свою очередь, влечет за собой наиболее полное протекание реакции взрывчатого превращения, а следовательно, наиболее полное выделение энергии взрыва и минимальное образование токсичных газов взрыва.

С увеличением частоты вращения ротора эмульсификатора до 2500 мин-1 диаметр частиц эмульсионной матрицы уменьшается практически вдвое. Наблюдается увеличение образования капель малого размера и в процентном соотношении. Распределение размеров капель в эмульсионной матрице при частоте вращения ротора 2500 мин-1 представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 Распределение размеров капель в эмульсионной матрице марки «эмуласт» при частоте вращения ротора эмульсификатора 2500 мин-1

С увеличением частоты вращения ротора аппарата эмульгирования возникают и негативные последствия, такие, как повышение температуры изготовленной эмульсионной матрицы вследствие преобразования кинетической энергии вращения исполнительных органов эмульсификатора в тепловую. Уже при частоте вращения 1500 мин-1 температура изготовленной эмульсии превышает температуру плавления полиэтилена высокого давления, равную 130 - 140 оС, что технологически нецелесообразно и вызывает необходимость последующего охлаждения изготовленной эмульсии.

С точки зрения выполнения условия «необходимости и достаточности», использование аппаратов эмульгирования с частотой вращения исполнительных органов более 1000 мин-1 является нецелесообразным. В этом случае температура изготовленной эмульсионной матрицы достигает 95 оС, а количество капель эмульсии с размером менее 2,0 мкм составляет 85 - 87 %, что обеспечивает достаточно хорошую равномерность распределения компонентов в составе эмульсионной матрицы и продолжительность гарантийного срока хранения (ГСХ) в пределах 12 мес при температурах окружающей среды от - 50 до + 50 оС.

Для сенсибилизации эмульсионных ВВ, используемых для ведения взрывных работ скважинными зарядами на земной поверхности, в России наиболее широкое применение нашел способ химической газификации составов с помощью газогенерирующих добавок - веществ, вступающих в химическую реакцию с одним или несколькими компонентами с выделением в результате данной реакции микроскопических пузырьков инертных газов, повышающих чувствительность ЭВВ к инициирующему (взрывному) импульсу.

Дополнительного уменьшения размеров капель эмульсионной матрицы без увеличения частоты вращения роторов аппаратов эмульгирования можно добиться применением индустриальных масел пониженной вязкости. Так, например, масло индустриальное марки И-30А по ГОСТ 20799-88 в сравнении с индустриальным маслом И-40А имеет кинематическую вязкость при температуре 40 оС, меньшую примерно в 1,5 раза [2].

Известны также составы эмульсионной матрицы, изготовленные с применением дизельного топлива (ДТ) по ГОСТ 305-82 [3]. Основной целью замены индустриальных масел на ДТ является удешевление изготавливаемых эмульсий. Однако снижение вязкости топливной фазы приводит и к снижению водоустойчивости эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), особенно в условиях фильтрации грунтовых вод, к частичному вымыванию заряда ЭВВ, к потере его детонационной способности в условиях глубоких скважин (более 10 м) за счет слияния микроскопических газовых пузырьков между собой и их выдавливания из колонки взрывчатого вещества, особенно в нижних слоях заряда. Применение эмульсионных матриц, изготовленных на дизельном топливе, приводит к ограничению времени нахождения ЭВВ во взрывной скважине и является причиной неполноты детонации зарядов и их отказов.

Если отвлечься от структуры эмульсионных ВВ, то, в принципе, они представляют собой не что иное, как игданит (сухая смесь аммиачной селитры и жидкого нефтепродукта). Наличие воды в составах эмульсионных матриц приводит к снижению тротилового эквивалента ЭВВ. С уменьшением массовой доли воды в составе ЭВВ увеличивается его тротиловый эквивалент. Однако, с другой стороны, при уменьшении массовой доли воды в составе эмульсионных матриц уменьшается пластичность эмульсионного взрывчатого вещества.

Зависимость работоспособности ЭВВ от массовой доли воды в составе эмульсионной матрицы можно проследить на примере эмуласта АС-30ФП (ТУ 7276-014-16359200-2004 [4]), разработанного сотрудниками ОАО «НЦ ВостНИИ», при его испытании на бризантность в стальных кольцах. Оценка бризантности ЭВВ осуществлялась по обжатию стандартного свинцового цилиндра по ГОСТ 5984-99 [5]. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты испытаний на бризантность эмуласта АС-30ФП в зависимости от массовой доли воды в составе его эмульсионной матрицы

№ п/п

Массовая доля воды, %

Плотность эмульсии, г/см3

Плотность эмуласта АС-30ФП, г/см3

Бризантность, мм

1

20,1

1,41

1,38

12,5

2

20,1

1,40

1,37

12,2

3

16,6

1,38

1,33

19,0

4

16,2

1,37

1,31

19,2

5

16,2

1,37

1,34

18,8

6

16,2

1,37

1,33

18,9

7

16,2

1,36

1,33

18,9

8

16,2

1,36

1,30

19,9

9

16,2

1,36

1,31

19,5

10

16,2

1,37

1,31

19,3

11

16,2

1,37

1,29

19,9

12

16,2

1,37

1,29

19,2

13

14,7

1,31

1,27

20,4

14

14,7

1,31

1,28

20,2

Из представленных сведений видно, что работоспособность эмуласта АС-30ФП прямо пропорционально зависит от плотности самого ЭВВ и массовой доли воды в составе эмульсионной матрицы. Для обеспечения текучести ЭВВ при его заряжании и для предотвращения застревания патронов ЭВВ во взрывных скважинах массовая доля воды в составе эмуласта АС-30ФП должна составлять менее 15,0 %.

Для повышения тротилового эквивалента взрыва эмуласта АС-30ФП, а также в качестве технологической добавки, позволяющей осуществлять взрывание сульфидсодержащих руд, стабилизировать эмульсию во времени и предотвратить ее разложение и перекристаллизацию, произведено введение карбамида по ГОСТ 2081-92 [6] марок А и Б или их смеси в любых соотношениях. При этом карбамид должен быть изготовлен без кондиционирующих добавок или с кондиционирующей добавкой из карбамидформальдегидной смолы. Массовая доля карбамида в эмульсионной матрице эмуласта АС-30ФП - 5,0 %.

Дополнительно для «искусственного» уменьшения массовой доли воды в состав эмуласта АС-30ФП введена добавка гранулированной аммиачной селитры массой до 30 %. Вследствие выполненных действий массовая доля воды в готовом взрывчатом веществе не превышает 11,0 %, что увеличивает работоспособность взрывчатого вещества. Снижение массовой доли воды в составе эмульсионного ВВ эмуласт АС-30ФП тем не менее позволило сохранить показатели безопасности ЭВВ на низком уровне за счет отсутствия в составе индивидуальных взрывчатых веществ, а также за счет добавки гранулированной аммиачной селитры по ГОСТ 2-85 [7]. Показатели промышленной безопасности эмуласта АС-30ФП представлены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели промышленной безопасности эмуласта АС-30ФП

Наименование показателя

Значение показателя

Скорость детонации заряда в стальной трубе диаметром 60 х 3 мм, км/с

4,4…4,6

Чувствительность к удару по ГОСТ 4545-88 [8]:

нижний предел в приборе 2, мм

частость взрывов в приборе 1, %

? 500

0

Чувствительность к трению при ударном сдвиге на приборе К-44-3 по ГОСТ Р 50835-95 [9]:

нижний предел, МПа (кгс/см2)

~ 294 (3000)

Чувствительность к инициирующему импульсу ЭД, КД, ДШ

Не чувствителен

Критический диаметр детонации в стальной оболочке, мм

40…..50

Объем токсичных составляющих газообразных продуктов взрыва (в пересчете на условный оксид углерода), л/кг

? 30…50

Для обеспечения возможности транспортирования ЭВВ на дальние расстояния, превышающие 1000 км, а также для осуществления доставки ЭВВ на горнодобывающие предприятия, расположенные в районах Крайнего Севера и приравненных к ним, широкое распространение в отечественной практике нашло патронирование эмульсионных ВВ в полиэтиленовые оболочки различного диаметра с последующей упаковкой в транспортную тару. Транспортная тара, представляющая собой ящики из гофрированного картона, обеспечивает сохранность патронов в процессе транспортирования всеми видами транспорта, а также в процессе хранения патронов эмульсионных ВВ в условиях базисных и расходных складов.

Совокупность продуманных технологических решений инженерно-технического персонала специализированных предприятий-изготовителей промышленных ВВ, оптимальный выбор компонентов и их массовых долей в составах патронированных эмульсионных взрывчатых веществ, разработанных сотрудниками лаборатории безопасности взрывных работ ОАО «НЦ ВостНИИ», таких как эмульсионный состав АС-25П (ТУ 7276-066-00173769-2008 [10]), изготавливаемый ОАО «Промсинтез» (г. Чапаевск, Самарской обл.) в объеме 22,0 - 25,0 тыс. т/год, и эмуласт АС-30ФП (ТУ 7276-014-16359200-2004), изготавливаемый несколькими предприятиями, в том числе ОАО «Калиновский химический завод» (пос. Калиново, Свердловской обл.) в объеме 8,0 - 10,0 тыс. т/год, а также ФГУП «Производственное объединение «Прогресс» (г. Кемерово) в объеме 8,0 - 10,0 тыс. т/год и ФГУП «Дальневосточное объединение «Восход» в объеме 14,0 - 16,0 тыс. т/год, позволили в значительной мере удовлетворить спрос горнодобывающих предприятий России на эффективные эмульсионные взрывчатые вещества, предназначенные для формирования скважинных зарядов на земной поверхности.

Библиографический список

1. ТУ 75 11903-631-93. Эмульгатор полимерный «РЭМ». Технические условия.

2. ГОСТ 20799-88. Масла индустриальные. Технические условия.

3. ГОСТ 305-82. Дизельное топливо. Технические условия.

4. ТУ 7276-014-16359200-2004. Вещества взрывчатые промышленные. Эмуласт АС-30ФП. Технические условия.

5. ГОСТ 5984-99. Вещества взрывчатые. Метод определения бризантности.

6. ГОСТ 2081-92. Карбамид. Технические условия.

7. ГОСТ 2-85. Селитра аммиачная. Технические условия.

8. ГОСТ 4545-88. Вещества взрывчатые бризантные. Методы определения характеристик чувствительности к удару.

9. ГОСТ Р 50835-95. Вещества взрывчатые бризантные. Методы определения характеристик чувствительности к трению при ударном сдвиге.

10. ТУ 7276-066-00173769-2008. Вещества взрывчатые промышленные. Эмульсионный состав АС-25П. Технические условия.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Способы возбуждения взрыва при инициировании зарядов взрывчатых веществ. Виды взрывчатых веществ для изготовления средств инициирования. Технология огневого и электроогневого инициирования. Характеристика промышленных электродетонаторов и шнуров.

    презентация [10,7 M], добавлен 23.07.2013

  • Характеристика особенностей осуществления подъема и перемещения груза в поперечном направлении. Описания мостовых опорных кранов. Анализ механизмов, предназначенных для подъема людей, расплавленного и раскаленного металла, ядовитых и взрывчатых веществ.

    презентация [21,6 M], добавлен 09.10.2013

  • Устройство скважинных насосов различных типов, область использования, минимальное заглубление. Особенности эксплуатации скважинных насосных установок. Электродвигатели, применяемые для трансмиссионных насосов. Сводный график их напорных характеристик.

    реферат [1,6 M], добавлен 13.12.2013

  • Основные виды каучуков. Технологии и производство, полимеризация. Физические характеристики эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков с различным содержанием стирольных звеньев, свойства вулканизаторов эмульсионных бутадиен-метилстирольных каучуков.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 30.01.2011

  • Решение задач контроля и регулирования нефтяных месторождений с помощью глубинных манометров. Требования к глубинным манометрам. Необходимость и особенности измерения температуры. Недостатки скважинных термометров. Необходимость измерения расхода.

    контрольная работа [327,0 K], добавлен 15.01.2014

  • Анализ применения штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ) в современных условиях. Схема устройства ШСНУ, расчет, подбор оборудования. Скважинные штанговые насосы, их назначение и рекомендуемая сфера применения. Характеристика работы насосных штанг.

    контрольная работа [1,2 M], добавлен 19.01.2016

  • Разработки по созданию трехмерных измерительных систем на основе профилографа-профилометра. Методы расчета параметров шероховатости на основе трехмерного измерения микротопографии поверхности. Методика преобразования трехмерного отображения поверхности.

    контрольная работа [629,0 K], добавлен 23.12.2015

  • Выбор взрывчатого вещества, способа взрывания и средств инициирования зарядов. Составление схемы составления шпуров. Выбор буровых машин и бурового инструмента. Очередность взрывания зарядов и расстановка электродетонаторов по замедлениям. Смотр забоя.

    курсовая работа [390,9 K], добавлен 21.10.2014

  • Построение искробезопасных цепей. Основные способы управления оборудованием, расположенным во взрывоопасной зоне и предназначенным для применения в производстве промышленных взрывчатых веществ. Дистанционное управление технологическим оборудованием.

    статья [5,5 M], добавлен 17.01.2011

  • Изучение устройства электрических схем, применяемых источников тока для инициирования зарядов взрывчатого вещества. Назначение, область применения, основные узлы и техническая характеристика источников тока. Отработка приемов работы с взрывной машиной.

    методичка [300,5 K], добавлен 30.04.2014

  • Химические и физико-химические методы модифицирования поверхности алмазных материалов. Разработка процесса модификации поверхности наноалмазов детонационного синтеза с целью их гидрофобизации и совместимости с индустриальными и автомобильными маслами.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 17.12.2012

  • Неровности поверхности, высотные параметры. Магнитный и визуально-измерительный метод контроля параметров профиля шероховатости. Теория светорассеяния, интегрирующая сфера и метод Тейлора. Применение мезооптических систем к анализу рассеянного излучения.

    дипломная работа [481,0 K], добавлен 14.04.2013

  • Снижение массы шатуна. Анализ условия работы распылителя. Технические требования на изготовление распылителей. Биение запирающей поверхности относительно оси цилиндрической поверхности. Действия гидравлических нагрузок. Параметр шероховатости поверхности.

    презентация [149,2 K], добавлен 08.12.2014

  • Обзор особенностей строения дробилок, предназначенных для измельчения горных и каменных пород. Классификация дробильных машин по механико-конструктивным признакам и методу дробления камня: щековые, конусные, валковые, молотковые, центробежные, самоходные.

    реферат [29,9 K], добавлен 07.04.2015

  • Профиль, параметры и методы измерения шероховатости поверхности. Использование профилометра PS1 компании Mahr (Германия) для измерения неровностей. Оптический метод светового сечения. Принцип деяния интерферометров, растровых и окулярных микроскопов.

    презентация [529,5 K], добавлен 26.02.2014

  • Проектирование проведения подземной горной выработки. Расчёт основных параметров буровзрывных работ. Выбор типа взрывчатых веществ. Определение глубины и диаметра шпуров. Составление паспорта буровзрывных работ. Способ, условия и показатели взрывания.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 04.01.2016

  • Традиционные способы очистки поверхности от загрязнений, их недостатки. Взаимодействие лазерного излучения с материалом, параметры, влияющие на эффективность очистки. Лазерная очистка поверхности, управление процессом в реальном масштабе времени.

    презентация [555,3 K], добавлен 19.02.2014

  • История развития мер и измерительной техники. Основные единицы системы измерений. Классификация видов измерений, механические средства для их проведения. Применение щуповых приборов для определения параметров шероховатости поверхности контактным методом.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.04.2014

  • Характеристика видов деятельности ОАО "Северсталь". Рассмотрение способов десульфурации чугуна. Этапы расчета электроэнергии на нагрев стали. Особенности разработки мер по обеспечению безопасных условий труда. Анализ печи для переплава карналлита.

    дипломная работа [2,0 M], добавлен 14.10.2012

  • Определение объемного расхода дымовых газов при условии выхода. Расчет выбросов и концентрации золы, диоксита серы и азота. Нахождение высоты дымовой трубы, решение графическим методом. Расчет максимальной концентрации вредных веществ у земной коры.

    контрольная работа [88,3 K], добавлен 29.12.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.