Водосодержащий пороховой взрывчатый состав

Изобретение относится к области производства и применения водосодержащих промышленных взрывчатых веществ на основе гелеобразных растворов окислителей, сенсибилизированных порохами. Предложен водосодержащий пороховой взрывчатый состав, содержащий порох зерненный пироксилиновый или его смесь с измельченными пироксилиновыми и/или баллиститными и артиллерийскими порохами, или баллиститными ракетными порохами, растворимые в воде азотнокислые соли металлов или их смесь, органическое горючее, загуститель - полиакриламид, сшивающий агент - сернокислый алюминий или трехвалентное сернокислое железо, воду, аммиачную селитру. Изобретение направлено на повышение работоспособности, санитарной и экологической безопасности водосодержащего взрывчатого состава при его изготовлении и применении. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области производства и применения водосодержащих промышленных взрывчатых веществ на основе гелеобразных растворов окислителей, сенсибилизированных порохами.

Известен водосодержащий взрывчатый состав [1], включающий (мас.%): баллиститный порох 15-20, аммиачную селитру 45-60, воду 9-13, загуститель 0,5-2, сшивающий агент 0,05-0,1, остальное - пироксилиновый порох. В качестве загустителя в этом составе используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы или полиакриламид, а в качестве сшивающего агента бихромат калия или квасцы хромовокислые или сернокислое трехвалентное железо.

Недостатком этого состава является санитарная и экологическая опасность продуктов взрыва, содержащих в своем составе чрезвычайно опасные соединения хрома, и недостаточная стабильность детонационных характеристик в процессе хранения.

Известен водосодержащий взрывчатый состав [2], взятый нами за прототип, включающий (мас.%): порох пироксилиновый или смесь его с баллиститным в соотношении от 2:1 до 20:1 в количестве 40,0-65, натриевая селитра 6,0-15,0, растворимое в воде органическое горючее 4,0-10,0, вода 10,0-25,0, 0,5-2, полиакриламид 0,3-2,0, бихромат калия 0,01-0,1, тиосульфат натрия 0,02-0,2, аммиачная селитра - остальное.

Недостатком этого состава является сложность технологии изготовления, санитарная и экологическая опасность продуктов взрыва, содержащих в своем составе чрезвычайно опасные по ГОСТ 12.007-76 соединения хрома 1 класса опасности (предельно допустимая концетрация в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м³ по ГОСТ 12.005 - 88), высокая бризантность, приводящая к переизмельчению горных пород и низкая работоспособность по сравнению с применяемыми в настоящее время промышленными взрывчатыми веществами, например граммонитами.

Сложность технологии изготовления этого состава связана с тем, что в качестве сшивающего агента применяется бихромат калия и тиосульфат натрия. Структурирование геля происходит при реакции взаимодействия между бихроматом калия и тиосульфатом натрия и с полиакриламидом. Из-за сильной зависимости скорости и степени структурирования геля от температуры, молекулярной массы используемого полиакриламида и кислотности среды время структурирования может продолжаться неопределенно долго - от нескольких минут до нескольких суток и требует точной настройки технологического процесса при каждой новой партии сырья.

Санитарная и экологическая опасность продуктов взрыва, содержащих в своем составе чрезвычайно опасные и канцерогенные соединения хрома (1 класс опасности по ГОСТ 12.007-76, предельно допустимая концетрация в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м³ по ГОСТ 12.005-88, необходима защита кожного покрова и органов зрения работающих), исключает возможность применения этого взрывчатого состава в качестве промышленного взрывчатого вещества при открытых и подземных горных работах. Следует учесть, что средняя смертельная концентрация соединений хрома в воздухе составляет менее 500 мг/куб.м и, например, при взрыве одного килограмма этого состава, в воздух карьера будет выброшено в составе продуктов взрыва, как минимум, 600-1200 мг/ куб.м соединений хрома в виде мельчайшего аэрозоля, что приведет к отравлению до уровня ПДК 60-120 тыс. куб.м. воздуха и может привести к профессиональному и онкологическому заболеванию рабочего персонала горного предприятия.

Задачей настоящего изобретения является повышение работоспособности, санитарной и экологической безопасности водосодержащего взрывчатого состава при его изготовлении и применении, улучшение технологии изготовления при обеспечении необходимых детонационных характеристик и безопасности его применения.

Поставленная задача решается тем, что водосодержащий пороховой взрывчатый состав, включающий порох, аммиачную селитру, органическое горючее, полиакриламид в качестве загустителя, сшивающий агент и воду, дополнительно содержит растворимые в воде азотнокислые соли металлов или их смесь, а качестве пороха он содержит порох зерненный пироксилиновый или его смесь с измельченными пироксилиновыми и/или баллиститными артиллерийскими порохами или баллиститными ракетными порохами, в качестве сшивающего агента содержит сернокислый алюминий или трехвалентное сернокислое железо при следующем содержании компонентов (мас.%):

Порох зерненный пироксилиновый или его смесь

с измельченными

пироксилиновыми и/или баллиститными артиллерийскими порохами

или баллиститными ракетными топливами 15-50

Растворимые в воде азотнокислые соли металлов или их смесь 1-6

Органическое горючее 1-6

Полиакриламид 0,2-0,6

Вода 8-12

Аммиачная селитра остальное

Сернокислый алюминий или трехвалентное

сернокислое железо 0,05-0,4

При этом в качестве органических горючих используется карбамид или минеральное масло, или их смесь, а в качестве растворимых в воде азотнокислых солей металлов используется натрий азотнокислый или калий азотнокислый, или кальций азотнокислый, или их смесь. Предлагаемый состав может дополнительно содержать 30-60 мас.% гранулированной аммиачной селитры.

При этом в качестве органических горючих используется карбамид, или минеральное масло, или их смесь, а в качестве азотнокислых солей металлов используется натрий азотнокислый, или дополнительно содержать 30-60 мас.% гранулированной аммиачной селитры.

Сущность изобретения заключается в том, что для улучшения технологичности в состав введено жидкое органическое горючее в количестве до 4 мас.%, а для достижения высокой работоспособности в состав введен измельченные артиллерийский пироксилиновый или баллиститный порох, или баллиститное твердое ракетное топливо и увеличено содержание аммиачной селитры до мас. 60%. Введение в состав растворимых в воде азотнокислых солей металлов или их смеси повышает их морозостойкость, детонационные характеристики и снижает количество вредных газов в продуктах взрыва. Санитарная и экологическая безопасность водосодержащего взрывчатого состава обеспечивается применением в качестве сшивающего агента сернокислого алюминия или трехвалентного сернокислого железа. При этом в твердых продуктах взрыва присутствуют окись алюминия или окись железа (соответственно 4 и 3 классы опасности по ГОСТ 12.007-76, предельно допустимые концетрации в воздухе рабочей зоны 6 и 4 мг/м³ по ГОСТ 12.005-88), что не превышает опасность пыли горных пород при взрывных работах (пыль гранитов, известняков, железных руд - 3 и 4 классы опасности с ПДК 2-4 мг/м³).

Испытания показали, что при содержании порохов 35 мас.% и 35 мас.% аммиачной селитры состав устойчиво детонирует от капсюля детонатора №8 в тонкостенных полимерных оболочках диаметром 36 мм, а при увеличении содержания аммиачной селитры до 60 мас.% и 2% мас. жидкого горючего состав устойчиво детонирует от промежуточного детонатора массой 200 г в зарядах диаметром 90 мм в полимерной оболочке.

Способ изготовления порохового состава заключается в следующем.

В отмеренное количество воды при обогреве и перемешивании высыпается необходимое количество аммиачной селитры, затем карбамид, полиакриламид и азотнокислые соли металлов или их смесь. Смесь перемешивают до полного растворения компонентов.

Полученной гелеобразной массой заливают тару с порохами и полученную пороховую массу тщательно перемешивают в смесителе. Вводят в пороховую массу необходимое количество гранулированной аммиачной селитры и сшивающий агент. При необходимости навеску минерального масла предварительно вводят в пороха или гранулированную аммиачной селитру.

Примеры предлагаемого порохового состава и его основные свойства в сравнении с прототипом приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Показатель	Прототип	Предлагаемый состав
		1	2	3	4	5	6
Компонентный состав, мас.%
Порох зерненный пироксилиновый	40-60	40	25	15	15	15	15
Измельченные пороха		20	14	15	35	25	-
Аммиачная селитра	12-20	18	12	13	15	15	13,8
Гранулы аммиачной селитры	10-30		34,5	42	15	25	55
Натрий азотнокислый	6-15		3,5	2	-	2,5	1
Калий азотнокислый		3,7	-	1	1,9	-	-
Кальций азотнокислый		-	-		3,5	3,05	-
Карбамид	4-10	2	2,7	2,68	2,5	2	2,95
Минеральное масло		4	-	-	-	2	2
Вода	10-25	12	8	9	11,4	10	10
Загуститель	0,3-2,0	0,28	0,28	0,3	0,6	0,4	0,2
Сшивающий агент	0,03-0,3	0,02	0,02	0,02	0,1	0,05	0,05
Свойства
Кислородный баланс	-11,4ч-14	-2-0	-2-0	-4-1,5	-4-1,5	1-0	-4-1,5
Критический диаметр детонации, мм	8-12	10-12	10-12	20-24	70-80	60-80	60-80
Количество твердых вредных веществ в продуктах взрыва, г/м3 (класс опасности /ПДК, мг/м3)	соедине ния хрома	окись алюминия
	0,6-1,2 (1/0,01)	2-3 (4/6)	2 (4/6	2 (4/6)	8 (4/6	3 (4/6)	1,5 (4/6)

Как следует из данных таблицы, предлагаемый водосодержащий пороховой состав обладает высокой детонационной способностью, санитарной и экологической безопасностью продуктов взрыва и пожаровзрывобезопасностью технологического процесса изготовления и применения за счет исключения пыления и электризации порохов при их флегматизации растворами электролитов на начальной стадии изготовления.

Литература

1. Патент РФ 2026272, МПК С 06 В 25/24.

2. Патент РФ 2183209, МПК С 06 В 25/26.

1. Водосодержащий пороховой взрывчатый состав, содержащий порох, аммиачную селитру, органическое горючее, полиакриламид в качестве загустителя, сшивающий агент и воду, отличающийся тем, что он содержит растворимые в воде азотнокислые соли металлов или их смесь, а в качестве пороха он содержит порох зерненный пироксилиновый или его смесь с измельченными пироксилиновыми и/или баллиститными артиллерийскими порохами, или баллиститными ракетными порохами, в качестве сшивающего агента - сернокислый алюминий или трехвалентное сернокислое железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порох зерненный пироксилиновый

или его смесь с измельченными

пироксилиновыми и/или

баллиститными артиллерийскими порохами,

или баллиститными ракетными порохами 15-50

Растворимые в воде азотнокислые соли

металлов или их смесь 1-6

Органическое горючее 1-6

Полиакриламид 0,2-0,6

Сернокислый алюминий или трехвалентное

сернокислое железо 0,05-0,4

Вода 8,0-12,0

Аммиачная селитра Остальное

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического горючего он содержит карбамид, или минеральное масло, или их смесь.

3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворимых в воде азотнокислых солей металлов он содержит азотнокислый натрий, или азотнокислый калий, или азотнокислый кальций.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит гранулированную аммиачную селитру в количестве 30-60%.