Состав литого взрывчатого вещества (варианты)
Изобретение относится к взрывным работам, а именно к составам литых взрывчатых веществ, используемых при производстве шашек-детонаторов, которые применяются для ведения взрывных работ в горной промышленности. Состав литого взрывчатого вещества (вариант 1) содержит гексоген или флегматизированный гексоген с размерами частиц не более 0,5 мм и тротил. Состав литого взрывчатого вещества (вариант 2) содержит гексоген или флегматизированный гексоген, ТЭН и тротил. Состав литого взрывчатого вещества (вариант 3) содержит гексоген или флегматизированный гексоген, аммиачную селитру или водоустойчивую аммиачную селитру, или пористую аммиачную селитру, или их смеси и тротил. Предлагаемое изобретение обеспечивает снижение количества вредных газов при взрыве. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к взрывным работам, а именно к составам литых взрывчатых веществ, используемых при производстве шашек-детонаторов, которые применяются для ведения взрывных работ в горной промышленности.
Взрывчатые вещества (ВВ) в соответствии с основными областями их применения разбиваются на четыре группы [1, с.18-20]:
1) инициирующие ВВ,
2) бризантные ВВ,
3) пороха,
4) пиротехнические составы.
Инициирующие ВВ преимущественно применяются в капсюлях-детонаторах.
Бризантные ВВ применяются в качестве разрывных зарядов. В отличие от инициирующих ВВ они обладают значительно большей устойчивостью к внешним воздействиям. Важнейшим представителем ВВ этой группы является тротил (тринитротолуол).
Прессованный тротил используется в шашках-детонаторах типа Т-400Г и применяется для взрывания зарядов в скважинах [2, лист 2].
Однако во время взрывчатого превращения тротила образуется большое количество вредных газов: окислы азота и окись углерода. Известно, что газовая вредность при взрывании тротила в виде гранул (гранулотола) равна 275 л/кг [3, с.33, Таблица 1 (1-я строчка)].
Большое количество вредного газа при взрывании тротила образуется из-за значительной величины его кислородного баланса, которая равна минус 74,0% [4, с.20, Таблица 1 (пункт «Исходные активные компоненты ВВ», 8-я строчка сверху)].
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является литое тротило-гексогеновое вещество, содержащееся в шашке-детонаторе типа ТГ-500, применяемое для взрывания зарядов в скважинах [2, лист 2], которое принято за прототип. Состав содержит 40±5% тротила и 60±5% гексогена. Кислородный баланс гексогена равен минус 21,6%. [4, с.20, Таблица 1 (пункт «Исходные активные компоненты ВВ», 11-я строчка сверху)]. При этом кислородный баланс состава, содержащего 40-5=35% тротила и 60+5=65% гексогена, равен
а кислородный баланс состава, содержащего 40+5=45% тротила и 60-5=55% гексогена, равен
Следовательно, у состава, содержащего 40±5% тротила и 60±5% гексогена, кислородный баланс меняется от минус 45,2 до минус 39,9%. Повышенное количество вредных газов дополнительно еще образуется за счет значительных размеров частиц (сростков кристаллов) гексогена. Большие размеры частиц приводят к расслаиванию их в расплаве тротила (неравномерному распределению) и существенно снижают поверхность взрывчатого превращения гексогена. При этом количество вредных газов выделяется меньше, чем у тротила (которое равно 275 л/кг), и изменяется от 207 до 212 л/кг, но эти величины необходимо еще уменьшить.
Предлагаемый состав позволяет уменьшить количество вредных газов по сравнению с прототипом.
Для достижения такого технического результата состав литого взрывчатого вещества (вариант 1), содержащий тротил и гексоген, содержит гексоген или флегматизированный гексоген с размерами частиц не более 0,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гексоген или флегматизированный гексоген | 55-70 |
| Тротил | остальное. |
Предлагаемый состав содержит утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный тротил.
Данный состав обеспечивает снижение количества вредных газов по сравнению с прототипом за счет уменьшения размера частиц гексогена или флегматизированного гексогена. Частицы гексогена или флегматизированного гексогена используют размерами не более 0,5 мм. Небольшие размеры частиц не приводят к расслаиванию их в расплаве тротила (неравномерному распределению) и существенно увеличивают поверхность взрывчатого превращения гексогена.
Флегматизированный гексоген используют для снижения чувствительности предлагаемого состава.
В составе литого взрывчатого вещества используют утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный тротил для уменьшения их объемов на складах, переработки по окончании срока хранения и снижения цены предлагаемого состава.
При взрывании предлагаемого состава образуется количество вредных газов от 175 до 197 л/кг (См. Таблицу. Результаты сравнительных испытаний. Вариант 1), что меньше, чем у прототипа, которое изменяется от 207 до 212 л/кг.
Состав литого взрывчатого вещества (вариант 2), содержащий тротил и гексоген, дополнительно содержит ТЭН (пентаэритриттетранитрат) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гексоген или флегматизированный гексоген | 18-60 |
| ТЭН | 5-39 |
| Тротил | остальное. |
Предлагаемый состав содержит гексоген или флегматизированный гексоген и ТЭН с размерами частиц не более 0,5 мм.
Состав содержит утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный ТЭН, или утилизированный тротил.
Состав обеспечивает снижение количества вредных газов после его взрыва по сравнению с прототип за счет дополнительного содержания ТЭНа. Кислородный баланс ТЭНа равен минус 10,1%. [4, с.20, Таблица 1 (пункт «Исходные активные компоненты ВВ», 10-я строчка сверху)].
В этом случае для состава, содержащего 40% гексогена, 25% ТЭНа и 100-40-25=35% тротила, кислородный баланс равен
а кислородный баланс состава, содержащего 60% гексогена, 5% ТЭНа и 100-60-5=35% тротила, равен
Следовательно, у состава (вариант 2) кислородный баланс изменяется от минус 39,4% до минус 37,1%, что ближе к нулевому кислородному балансу (когда образуется наименьшее количество вредных газов) по сравнению с кислородным балансом минус 39,9% у прототипа.
Дополнительное снижение количества вредных газов происходит за счет уменьшения размера частиц ТЭНа и гексогена или флегматизированного гексогена. Частицы ТЭНа и гексогена или флегматизированного гексогена используют размерами не более 0,5 мм. Небольшие размеры частиц не приводят к расслаиванию их в расплаве тротила (неравномерному распределению) и существенно увеличивают поверхность взрывчатого превращения этих частиц.
Флегматизированный гексоген используют для снижения чувствительности предлагаемого состава.
В составе литого взрывчатого вещества используют утилизированный гексоген или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный ТЭН, или утилизированный тротил для уменьшения их объемов на складах, переработки после истечения срока хранения и снижения цены предлагаемого состава.
При взрывании предлагаемого состава образуется количество вредных газов от 174 до 182 л/кг (См. Таблицу. Результаты сравнительных испытаний. Вариант 2), что меньше, чем у прототипа, которое изменяется от 207 до 212 л/кг.
Состав литого взрывчатого вещества (вариант 3), содержащий тротил и гексоген, содержит аммиачную селитру или водоустойчивую аммиачную селитру, или пористую аммиачную селитру, или их смеси и гексоген или флегматизированный гексоген с размерами частиц не более 0,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гексоген или флегматизированный гексоген | 10-45 |
| Аммиачная селитра или водоустойчивая | 12-45 |
| аммиачная селитра, или пористая | |
| аммиачная селитра, или их смеси | |
| Тротил | остальное |
Состав содержит утилизированный гексоген или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный тротил.
Кислородный баланс аммиачной селитры (нитрата аммония) равен плюс 20,0% [4, с.20, Таблица 1 (пункт «Исходные активные компоненты ВВ», 1-я строчка сверху)].
В этом случае для состава, содержащего 10% гексогена, 45% аммиачной селитры и 100-10-45=45% тротила, кислородный баланс равен
а кислородный баланс состава, содержащего 45% гексогена, 12% аммиачной селитры и 100-45-12=43% тротила, равен
Следовательно, у состава (вариант 3) кислородный баланс изменяется от минус 39,1% до минус 26,5% и эти величины ближе к нулевому кислородному балансу по сравнению с кислородным балансом (минус 39,9%) прототипа. Чем ближе величина кислородного баланса состава к нулю, тем меньше образуется вредных газов при его взрыве.
На повышенное количество вредных газов, выделяющихся во время взрыва, влияют увеличенные размеры частиц аммиачной селитры и гексогена. Большие размеры частиц приводят к расслаиванию их в расплаве тротила (неравномерному распределению) и существенно снижают поверхность взрывчатого превращения.
Снижение количества вредных газов, выделяющихся во время взрыва, у предлагаемого состава происходит за счет уменьшения размера частиц аммиачной селитры или водоустойчивой аммиачной селитры, или пористой аммиачной селитры и гексогена или флегматизированного гексогена.
Частицы аммиачной селитры, или водоустойчивой аммиачной селитры, или пористой аммиачной селитры, или их смеси и гексогена или флегматизированного гексогена используют размерами не более 0,5 мм. Небольшие размеры частиц существенно увеличивают поверхность взрывчатого превращения взрывчатых составов и не приводят к расслаиванию их в расплаве тротила (неравномерному распределению).
Флегматизированный гексоген используют для снижения чувствительности предлагаемого состава.
Состав содержит водоустойчивую аммиачную селитру, что обеспечивает рассыпчатость взрывчатого вещества во время смешения сыпучих компонентов, а пористую аммиачную селитру для поддержания детонационной волны литого взрывчатого вещества за счет создания «горячих точек» при сжатии пузырьков газа.
В составе литого взрывчатого вещества используют утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный тротил для уменьшения их объемов на складах, переработки после истечения срока хранения и снижение цены предлагаемого состава.
При взрывании предлагаемого состава образуется количество вредных газов от 144 до 180 л/кг (См. Таблицу. Результаты сравнительных испытаний. Вариант 3), что меньше, чем у прототипа, которое изменяется от 207 до 212 л/кг.
В таблице «Результаты сравнительных испытаний» приведены составы литых взрывчатых веществ («Вариант 1», «Вариант 2», «Вариант З») и результаты их испытаний, доказывающие уменьшение количества вредных газов (изменяющихся от 174 до 182 л/кг) при взрывании составов предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом (изменяющихся от 207 до 212 л/кг).
Предлагаемые составы имеют высокую чувствительность к инициирующему импульсу от всех существующих систем инициирования и высокую инициирующую способность малочувствительных зарядов, содержащих граммониты, гранулиты, эмулины и др., за счет высокой скорости детонации (7500-7850 км/с) и давления во фронте детонационной волны.
Источники информации
1. Ф.А.Баум, К.П.Станюкович, Б.И.Шехтер. Физика взрыва. М.: Гос. Изд. Физ. - мат. Лит., 1959.
2. Шашки-детонаторы для промышленных взрывных работ. Технические условия. ОСТ 84-411-80.
3. Л.В.Корнеева, Е.В.Колганов, Б.Н.Кутузов. Производство промышленных взрывчатых и материалов для горных предприятий. Горный журнал. 2003, №10.
4. З.Г.Поздняков, Б.Д.Росси. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. Изд. второе. М.: Недра, 1977.
| Таблица Результаты сравнительных испытаний | ||||||||||
| Наименование состава | Состав, мас.% | Количество вредных газов, л/кг | ||||||||
| Гексоген | Флегматизированный гексоген | Утилизированный гексоген | Утилизированный флегматизированный гексоген | ТЭН (Утилизированный ТЭН) | Аммиачная селитра | Водоустойчивая аммиачная селитра | Пористая аммиачная селитра | Тротил (Утилизированный тротил) | ||
| Прототип* | 65 | - | - | 35 | 207 | |||||
| 55 | - | - | - | - | - | - | - | 45 | 212 | |
| Предлагаемые | ||||||||||
| составы: | ||||||||||
| Вариант 1 | ||||||||||
| 1.1** | - | 70 | - | - | - | - | - | - | 30 | 175 |
| 1 2** | - | - | - | 67 | - | - | - | - | (33) | 179 |
| 1.3** | - | - | 63 | - | - | - | - | - | 37 | 182 |
| 1.4** | 55 | - | - | - | - | - | - | - | 45 | 197 |
| Вариант 2 | ||||||||||
| 2.1* | - | - | - | 40 | 25 | - | - | - | 35 | 180 |
| 2.2** | - | - | - | 40 | 25 | - | - | - | 35 | 174 |
| 2.3** | - | - | 30 | - | (30) | - | - | - | 40 | 179 |
| 2 4** | 60 | - | - | - | 5 | - | - | - | 35 | 181 |
| 2.5** | - | 18 | - | - | 39 | - | - | - | 43 | 182 |
| Вариант 3 | ||||||||||
| 3.1* | 10 | - | - | - | - | 45 | - | - | 45 | 160 |
| 3.2** | 10 | - | - | - | - | 45 | - | - | (45) | 144 |
| 3.3** | - | - | 28 | - | - | - | - | 32 | 40 | 152 |
| 3.4** | - | - | - | 37 | - | 23 | - | - | 40 | 162 |
| 3 5** | 45 | 12 | 43 | 180 | ||||||
| * - размер частиц не более 0,63 мм; **- размер частиц не более 0,5 мм. |
1. Состав литого взрывчатого вещества, содержащий тротил и гексоген, отличающийся тем, что он содержит гексоген или флегматизированный гексоген с размерами частиц не более 0,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гексоген или флегматизированный гексоген | 55-70 |
| Тротил | Остальное |
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный тротил.
3. Состав литого взрывчатого вещества, содержащий тротил и гексоген, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ТЭН при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гексоген или флегматизированный гексоген | 18-60 |
| ТЭН | 5-39 |
| Тротил | Остальное |
4. Состав по п.3, отличающийся тем, что он содержит гексоген или флегматизированный гексоген и ТЭН с размерами частиц не более 0,5 мм.
5. Состав по п.3, отличающийся тем, что он содержит утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный ТЭН, или утилизированный тротил.
6. Состав литого взрывчатого вещества, содержащий тротил и гексоген, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аммиачную селитру, или водоустойчивую аммиачную селитру, или пористую аммиачную селитру, или их смеси и гексоген или флегматизированный гексоген с размерами частиц не более 0,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Гексоген или флегматизированный гексоген | 10-45 |
| Аммиачная селитра, или водоустойчивая | |
| аммиачная селитра, или пористая | |
| аммиачная селитра, или их смеси | 12-45 |
| Тротил | Остальное |
7. Состав по п.6, отличающийся тем, что он содержит утилизированный гексоген, или утилизированный флегматизированный гексоген, или утилизированный тротил.
