Пороховой взрывчатый состав
Изобретение относится к пороховым взрывчатым составам. Предложен пороховой взрывчатый состав, содержащий сенсибилизаторы - пироксилин и/или коллоксилин, стабилизаторы химической стойкости - дифениламин и/или централит, растворитель - этилацетат и антистатическую добавку - графит. Изобретение направлено на создание водоустойчивого взрывчатого вещества со сниженными электростатическими характеристиками и повышенной химической стойкостью в процессе хранения. 2 табл.
Изобретение относится к разработке пороховых взрывчатых составов, используемых в горнодобывающей отрасли промышленности для отбойки горной массы открытым и подземным способом (как в сухих, так и в обводненных шахтах), в строительстве и в других отраслях, где применяется работа взрывом, а также может быть использовано при утилизации ловушечных коллоксилина и пироксилина.
Бризантные взрывчатые вещества широко применяются как в народном хозяйстве, так и в военной технике.
Известны и широко используются бризантные взрывчатые вещества (ВВ) на основе азотнокислых эфиров или нитратов спиртов и углеводов, нитросоединения и взрывчатые смеси с окислителями. К азотнокислым эфирам углеводов относятся нитраты целлюлозы (коллоксилин и пироксилин).
Известны пороховой взрывчатый состав и способ его изготовления по патенту RU № 2130446, С 06 В 25/24, от 20.05.99, на основе пироксилинового пороха, неорганического окислителя и минерального масла. Недостатком данного взрывчатого состава является ограниченность использования исходного сырья (только пироксилиновый порох), а наличие в составе минерального масла может привести к разбросу взрывчатых характеристик из-за его расслоения (стекания) при хранении.
Известно взрывчатое вещество по патенту RU № 2103247, С 06 В 21/00, 31/28, 31/02 от 27.01.98, содержащее в своем составе жидкое горючее в количестве 25
55%, что также может привести к значительному разбросу взрывчатых характеристик из-за стекания горючего и перераспределения плотности ВВ по всему объему.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пороховой состав по патенту RU 2026273, С 06 В 25/14, 25/24 от 03.06.91, принятый авторами за прототип. Пороховой состав по прототипу содержит: гранулы артиллерийского баллиститного пороха (34-37 мас.%), гранулы аммиачной селитры (25-30 мас.%), приборное масло (1-2 мас.%) и зерненый пироксилиновый порох (остальное).
Гранулы артиллерийского баллиститного пороха, в свою очередь, содержат, мас.%:
Зерненый пироксилиновый порох содержит, мас.%
Спиртоэфирная смесь 1,0-2,5
Дифениламин 1-2
Вода 0,5-1,5
Пироксилин Остальное
Недостатками порохового состава-прототипа являются:
1. Пониженная водоустойчивость из-за наличия в его составе гигроскопической аммиачной селитры, что ограничивает его применение в обводненных скважинах;
2. Возможность прерывания детонации в заряде из взрывчатого состава, т.к. критический диаметр детонации велик и составляет 100120 мм;
3. Низкая химическая стойкость, т.к. в качестве стабилизатора химстойкости используется малоэффективное для этих целей приборное масло. Задачей предлагаемого изобретения является:
1. создание водоустойчивого взрывчатого вещества;
2. повышение эффективности ПВВ;
3. расширение ассортимента промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), а именно создание порохового взрывчатого состава на основе нитроцеллюлозы - пироксилина и коллоксилина;
4. снижение электростатических характеристик готового ПВВ;
5. повышение химической стойкости ПВВ в процессе его хранения;
6. снижение себестоимости ПВВ.
Задача решается за счет того, что пороховой состав, включающий сенсибилизаторы, стабилизаторы химической стойкости и растворитель, дополнительно содержит антистатическую добавку - графит, в качестве сенсибилизаторов он содержит пироксилин и/или коллоксилин, в качестве стабилизаторов химической стойкости - дифениламин и/или централит, а в качестве растворителя - этилацетат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этилацетат 1,06,0
Графит 0,050,2
Дифениламин и/или
Централит 0,51,0
Пироксилин и/или
Коллоксилин Остальное
В предлагаемом составе используются пироксилин (ОСТ В 84-2373-87) и коллоксилин (ОСТ В 84-2440-90), которые широко применяются при изготовлении артиллерийских порохов, баллиститных твердых топлив различного назначения и могут быть использованы как сенсибилизаторы в пороховых взрывчатых составах.
Известно, что наличие в пороховом составе механических примесей повышает чувствительность состава к механическому и тепловому воздействиям, повышает его взрывчатые характеристики (увеличивает скорость детонации и снижает критический диаметр). Этот положительный эффект может быть использован при введении в пороховой взрывчатый состав ловушечных пироксилина и коллоксилина, которые улавливаются различными вентустановками при производстве баллиститных ракетных топлив и порохов и являются отходами прямого производства. Утилизация ловушечных коллоксилина и пироксилина экономически нецелесообразна.
В качестве стабилизатора химической стойкости используют централит (ГОСТ 2154-77) и/или дифениламин (ГОСТ 194-80). В качестве растворителя используется этилацетат (ГОСТ 8981-78). В качестве антистатической добавки используется графит (ГОСТ 8295-73).
Повышение водоустойчивости достигается за счет использования малогигроскопических элементов, а повышение эффективности и снижение себестоимости ПВВ достигается за счет использования технологических отходов - ловушечных коллоксилина и пироксилина. Введение в состав графита при изготовлении ПВВ повышает электропроводность гранул состава и снижает его электростатические характеристики, а использование низколетучего растворителя - этилацетата повышает его химическую стойкость в процессе хранения.
Примеры конкретного выполнения образцов с различным содержанием компонентов приведены в табл. 1.
Изготовлены опытные образцы составов, проведены их испытания. Основные свойства изготовленных образцов в сравнении с прототипом представлены в табл. 2.
При содержании стабилизатора химической стойкости (централита или дифениламина) менее 0,5% повышается химическая активность входящих в состав компонентов, что снижает химическую стойкость состава, ухудшает взрывчатые характеристики состава в процессе хранения и снижает его эксплуатационный срок.
Увеличение стабилизатора химстойкости более 1,0% снижает физическую стойкость и уровень физико-механических характеристик состава.
Содержание растворителя более 6,0% повышает вероятность его улетучивания, что в итоге снижает температуру начала интенсивного разложения, ухудшает химическую стойкость состава, снижает эксплуатационный срок применения, а содержание растворителя менее 1,0% ухудшает физико-механические свойства состава.
В сравнении с составом-прототипом предлагаемая рецептура состава находится на одном уровне по чувствительности к удару, однако превосходит состав по прототипу по критическому диаметру детонации и чувствительности к трению.
Приготовление порохового взрывчатого состава производится по следующей схеме.
Перед загрузкой компонентов в реактор производится их подготовка:
- протирка пороховой массы в водной среде в протирочном барабане шнек-пресса, где масса разрыхляется, протирается, просеивается и отжимается до влажности 5065%;
- производится дозировка всех компонентов.
В реактор через мерник или через счетчик заливают воду, включают мешалку, через сгуститель загружают пороховую массу на ловушечном коллоксилине или пироксилине, или их смеси, перемешивают в течение 1030 мин при температуре не менее 40°С, загружают дифениламин или централит, перемешивают 1-2 мин при той же температуре, заливают навеску этилацетата и перемешивают до полного растворения нитроклетчатки при температуре 50-65°С, вводят раствор эмульгаторов и перемешивают (диспергируют) при температуре 5568°С до получения равномерной эмульсии. Для обезвоживания пороховых элементов вводят сернокислый натрий при температуре 6072°С и перемешивают не менее 10 мин, производят отгонку растворителя при температуре 6992°С в течение 150270 мин.
После промывки сваренная масса поступает на фазу отжима в карусельном вакуум-фильтре до влажности не более 20%.
Для уменьшения электризации готового продукта в сваренную массу добавляют суспензию графита в количестве 0,05...0,20% к массе состава.
Окончательную сушку состава проводят в кипящем слое нагретым воздухом при температуре 75±5°С до влажности не более 5%.
Изготовлены опытно-промышленные партии порохового взрывчатого состава и проведены натурные испытания промышленного взрывчатого вещества в горных карьерах и шахтах для различных скважин, в том числе обводненных, с положительным результатом.
Формула изобретения
Пороховой взрывчатый состав, включающий сенсибилизаторы, стабилизаторы химической стойкости и растворитель, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит антистатическую добавку - графит, в качестве сенсибилизаторов он содержит пироксилин и/или коллоксилин, в качестве стабилизаторов химической стойкости - дифениламин и/или централит, а в качестве растворителя - этилацетат при следующем соотношении, мас.%:
Этилацетат 1,0-6,0
Графит 0,05-0,2
Дифениламин и/или
централит 0,5-1,0
Пироксилин и/или
коллоксилин Остальное
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
