Взрывчатый состав для изготовления детонирующих шнуров и капсюлей детонаторов

Изобретение относится к технологии взрывчатых веществ и композиций на их основе. Предложен взрывчатый состав для изготовления детонирующего шнура и капсюля детонатора, содержащий гексоген и 0,3-3% высокодисперсного окисла металла из группы: Fe₂O₃, Fe₃O₄, PbO, Pb₃O₄, CuO, Al₂O₃, TiO₂ с удельной поверхностью 0,5-1,2 м²/г и SiO₂ с удельной поверхностью 100-700 м²/г или их смеси. Изобретение направлено на достижение устойчивой сыпучести гексогена и составов на его основе через воронку с диаметром отверстия 5 мм со скоростью не менее 350 г/мин. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Предлагаемое техническое решение относится к технологии взрывчатых веществ (ВВ) и композиций на их основе.

Обычно детонирующие шнуры (ДШ), используемые в горнорудной промышленности, и основные заряды капсюлей детонаторов (КД) снаряжают ТЭНом. Однако представляет большой интерес использование для этих целей гексогена. Во-первых, гексоген дешевле ТЭНа, а во-вторых, значительные количества гексогена накоплены в Госрезерве и его утилизация представляет собой серьезную государственную проблему.

По своим взрывчатым характеристикам: скорости детонации, чувствительности, критическому диаметру детонации гексоген вполне может быть использован для снаряжения средств инициирования - ДШ и КД. Сложности, которые возникают при попытках использовать гексоген для этих целей, чисто технологические - отсутствие сыпучести.

Особенность технологии ДШ и КД такова, что взрывчатый материал, используемый для их снаряжения, должен хорошо сыпаться через отверстия малого диаметра (5-6 мм). Гексоген, серийно производимый в России, в отличие от ТЭНа не сыплется через отверстия малого диаметра. Известно несколько путей обеспечения сыпучести гексогена.

Во-первых, гексоген может быть перекристаллизован таким образом, что размеры его частиц станут 200-500 мкм, в отличие от штатного гексогена, у которого основная масса частиц имеет размеры 50-250 мкм. Однако такой путь достаточно трудоемок и стоимость такого гексогена будет выше, чем у серийного ТЭНа.

Во-вторых, известны способы гранулирования ВВ либо с помощью полимерного связующего, либо с помощью легкоплавкого ВВ (пат. РФ №2156232 от 20.09.2000 г.). Недостатком этих составов является то, что гранулирующие добавки снижают восприимчивость составов к инициирующему импульсу, что может приводить к отказам ДШ в соединительных узлах. Другим недостатком известных составов и способов является то, что их реализация требует наличия специализированного оборудования и производства, несвойственного заводам, производящим средства инициирования. В случае же использования гексогена из Госрезерва транспортировка его на предприятия, имеющие гранулирующее оборудование, а затем на предприятия, изготавливающие ДШ и КД, будет слишком дорога.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание взрывчатого состава для изготовления детонирующих шнуров и капсюлей детонаторов на основе гексогена с устойчивой сыпучестью через воронку с диаметром отверстия 5 мм со скоростью не менее 350 г/мин.

Указанный технический результат достигается тем, что состав содержит гексоген и 0,3-3,0% высокодисперсного окисла металла, из группы Fe₂O₃, Fe₃O₄, PbO, Pb₃O₄, CuO, Al₂O₃,TiO₂ с удельной поверхностью 0,5-1,2 м²/г и SiO₂ с удельной поверхностью 100-700 м²/г или их смеси.

Нами было установлено, что добавка небольших количеств высокодисперсных окислов металлов к гексогену обеспечивает ему необходимую сыпучесть и делает возможным снаряжать им ДШ и КД. Добавление более грубодисперсных окислов с удельной поверхностью менее 0,5 м²/г также улучшает сыпучесть гексогена, однако при этом существенно возрастает его чувствительность к механическим воздействиям, что делает изготовление средств инициирования слишком опасным. Обычно мы использовали тонкоизмельченные окислы с удельной поверхностью 0,5-1,2 м²/г. Исключение составлял аэросил (SiO₂), который имел удельную поверхность 100-700 м²/г.

Нами было установлено, что добавление небольших количеств аэросила к смесям гексогена и окислов металлов, не обладающих требуемой сыпучестью, обеспечивает их устойчивую сыпучесть через воронку с отверстием диаметром 5 мм со скоростью более 500 г/мин.

При изготовлении детонирующих шнуров в зависимости от их конструкции требуется выполнение дополнительных требований, а именно увеличение плотности состава, что достигается подпрессовкой сердцевины в процессе формирования детонирующего шнура. Это может быть достигнуто за счет введения в указанный выше состав технологической добавки.

Нами было установлено, что такой добавкой, вводимой в количестве 0,5-1,5%, могут быть стеараты металлов, например стеаратов цинка, магния, кальция. Добавка стеаратов улучшает прессуемость состава при небольших давлениях, развиваемых при экструзии шнура, обеспечивая тем самым необходимую плотность сердцевины, а соответственно, и скорость детонации ДШ. При добавках менее 0,5% эффект не наблюдается, при добавках более 1,5% наблюдается флегматизация состава и ухудшение его инициирования от КД или другого ДШ.

Одной из трудностей использования составов с твердыми порошкообразными добавками, обеспечивающими сыпучесть состава при снаряжении, является уменьшение подвижности состава в сердцевине ДШ. Так, при нарезании ДШ на отрезки возможно высыпание состава из конца отрезка ДШ, что может сказаться на работоспособности этого отрезка. Добавки порошкообразных природных или синтетических смол способны при нагревании фиксировать состав внутри ДШ. Это может быть достигнуто за счет введения в состав на основе гексогена и окислов металла дополнительной технологической добавки в виде 0,5-1,5% канифоли или фенолформальдегидной смолы или их смеси. Так же, как и в случае добавок стеаратов количества менее 0,5% не дают требуемого эффекта, а добавки смол более 1,5% флегматизируют состав и снижают тем самым его восприимчивость. Пример 1

Гексоген из Госрезерва, произведенный в 70-х годах, смешивали с различными оксидами и оценивали сыпучесть полученного состава из воронки с диаметром выходного отверстия 5 мм.

Часть этих экспериментальных данных приведена в таблице 1.

Таблица 1
Сыпучесть составов на основе гексогена в зависимости от характеристики оксидной добавки
№ п/п	Добавка	Сыпучесть*, г/мин
Формула	Удельная поверхность, м2/г	Массовая доля в составе, %	Формула	Удельная поверхность, м2/г	Массовая доля в составе, %
1	2	3	4	5	6	7	8
1	PbO	0,2	0,5	-	-	-	н/с
2	-//-	-//-	0,5	SiO2	500	0,1	500
3	-//-	-//-	1,0				н/с
4	-//-	-//-	2,0				-//-
5	-//-	-//-	3,0				-//-
6	-//-	-//-	5,0				400 н/у
7	-//-	0,5	1,0				н/с
8	-//-	-//-	2,0				600
9	-//-	-//-	3,0				720
10	-//-	0,9	1,0				740
11	-//-	-//-	1,5				750
12	-//-	1,1	0,5				720
13	-//-	-//-	1,0				750
14	SiO2	300	0,1				н/с
15	-//-	-//-	0,3				710
16	-//-	-//-	0,4				720
17	-//-	500	0,3				700
18	-//-	-//-	0,4				720
19	CuO	0,65	1,0				700 н/у
20	-//-	-//-	1,0	SiO2	300	0,1	750
21	-//-	-//-	2,0				750
22	Fe2О3	0,8	0,5				650 н/у
23	-//-	0,8	0,5	SiO2	500	0,1	700
24	-//-	-//-	1,0				730
25	-//-	-//-	2,0				740
26	-//-	-//-	3,0				850 н/у
27	TiO2	1,0	0,5				770
28	-//-	-//-	1,0				750
29	-//-	1,2	0,5				750 н/у
30	-//-	-//-	1,0				780
31	-//-	-//-	1,5				770
32	Al2O3	0,7	0,5				н/с
33	-//-	0,7	0,5	SiO2	300	0,1	600
34	-//-	-//-	1,0				н/с
35	-//-	-//-	2,0				710
• н/с - не сыпется; н/у - неустойчиво

Как видно из таблицы 1, варианты состава: 2, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 23, 24, 25, 27, 28, 30, 31, 33, 35 вполне пригодны для изготовления экструзионного ДШ. Составы: 10,16,24,30 были опробованы при изготовлении детонирующего шнура марки ДШЭ-12. В качестве формирующих были использованы полиэфирные нити, а для оболочки была использована композиция БК-15. На основе всех вариантов состава был получен ДШ удовлетворительного качества. При испытаниях полученного ДШ были зафиксированы скорости детонации от 5600 до 6100 м/с.

Пример 2

Гексоген из Госрезерва, произведенный в 70-х годах, смешивали с добавками оксидов и стеаратов. Полученные составы использовали для изготовления экструзионного детонирующего шнура ДШЭ-12. В таблице 2 приведены характеристики ДШ при различных вариантах состава. В таблице приведены только те варианты составов, которые имеют сыпучесть, необходимую для получения качественного ДШ.

Таблица 2
Характеристики ДШЭ-12 в зависимости от состава сердцевины
N п/п	Добавки	Скорость детонации, м/с	Доля отказов при инициировании от КД, %
	Оксид			Стеарат
Формула	Массовая доля, %	Катион	Массовая доля, %
1	2	3	4	5	6	7
1	SiO2	0,4	Са	0,4	5900-6100	0
2	-//-	-//-	-//-	0,5	6000-6200	0
3	-//-	-//-	-//-	1,0	6100-6300	0
4	-//-	-//-	-//-	1,5	6100-6300	0
5	-//-	-//-	-//-	2,0	6100-6300	5
6	TiO2	1,0	Zu	1,0	6200-6500	0
7	-//-	-//-	Mg	1,0	6100-6400	0
8	-//-	-//-	-//-	1,5	6200-6500	0
9	-//-	-//-	-//-	2,0	6100-6400	10
10	Fe2О3	1,0	Ca	1,0	6100-6400	0

Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что добавки стеаратов могут повысить плотность сердцевины детонирующего шнура и, соответственно, повысить скорость детонации ДШ и его инициирующую способность.

Пример 3

Гексоген из Госрезерва, произведенный в 70-х годах смешивали с различными оксидами с удельной поверхностью 0,5-700 м²/г и тонко измельченными порошками смол, фенол формальдегидных (СФ) и канифоли. Полученные составы использовали при изготовлении экструзионного детонирующего шнура с навеской 17 г/м - ДШЭ-17. Для ДШЭ-17 определяли фиксацию материала сердцевины, так как для тяжелых шнуров эта проблема существует. Фиксацию сердцевины считали удовлетворительной, если при разрезании ДШ из среза высыпается не более 5 мм сердцевины. В таблице 3 приведены характеристики ДШЭ-17.

Таблица 3
Характеристики ДШЭ-17 в зависимости от состава сердцевины
N п/п	Добавки	Скорость детонации, м/с	Доля отказов при инициировании от КД, %	Фиксация сердцевины
	Оксид				Смола
Формула	Массовая доля, %	Тип	Массовая доля, %
1	2	3	4	5	6	7	8
1	SiO2	0,5	СФ0112	0,4	5800-6200	0	-
2	-//-	-//-	-//-	0,6	5800-6200	0	+
3	-//-	-//-	-//-	1,5	5900-6200	0	+
4	-//-	-//-	-//-	2,0	5800-6100	5	+
5	CuO	1,0	Каниф.	1,0	5900-6300	0	+
6	Pb3О4	1,0	СФ0112	1,5	5900-6400	0	+
7	-//-	1,0	-//-	2,0	5900-6200	10	+

Таким образом, добавка смол позволит обеспечить фиксацию сердцевины в тяжелом детонирующем шнуре ДШЭ-17 на основе гексогена.

1. Взрывчатый состав для изготовления детонирующего шнура и капсюля детонатора, содержащий в качестве взрывчатого вещества гексоген, отличающийся тем, что он содержит 0,3-3,0% высокодисперсного окисла металла из группы: Fe₂О₃, Fe₃O₄, PbO, Pb₃O₄, CuO, Al₂О₃, TiO₂ с удельной поверхностью 0,5-1,2 м²/г и SiO₂ с удельной поверхностью 100-700 м²/г или их смеси.

2. Взрывчатый состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,5-1,5% стеаратов, например кальция, магния, цинка.

3. Взрывчатый состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,5-1,5% канифоли или фенолформальдегидной смолы резольного типа, или их смеси.