Гранулированное промышленное взрывчатое вещество для заряжания скважин, способ изготовления этого взрывчатого вещества и способ изготовления топливного компонента для этого взрывчатого вещества

Изобретение относится к области взрывчатых веществ. Гранулированное промышленное взрывчатое вещество (ВВ) для заряжания скважин содержит находящиеся в перемешанной смеси гранулированную аммиачную селитру в качестве окислителя и углеводородное топливо в виде текучего компонента, в качестве которого используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины. Топливный компонент получают при помещении в емкость, заполненную растворителем – диметилсульфоксидом, по крайней мере одной целой автомобильной шины или ее частей и выдерживании в растворителе до перехода резиносодержащей части шины в текучее состояние. Взрывчатое вещество получают смешением путем одновременной подачи в скважину гранулированной аммиачной селитры и текучей фракции углеводородного топлива. Технический результат заключается в упрощении конструкции гранулированного простейшего ВВ, а также позволяет решить задачу утилизации автомобильных шин. 3 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области взрывчатых веществ (ВВ) и касается исполнения такого класса взрывчатых веществ, которые относятся к типу простейших гранулированных ВВ, включающих в свой состав гранулированную аммиачную селитру.

В частности изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при производстве взрывных работ в горных породах в условиях подземных и наземных выработок при одиночном и веерном заряжании скважин гранулированными ВВ.

К простейшим ВВ на основе аммиачной селитры относят смеси гранулированной селитры с жидкими или легкоплавкими нефтепродуктами, которые могут изготовляться непосредственно на горных предприятиях и на специализированных заводах. Простейшими эти ВВ называются по тому, что они не содержат нитросоединений. Базовым составом таких простейших ВВ является смесь гранулированной аммиачной селитры с жидкими нефтепродуктами (дизельным топливом - ДТ): компоненты недефицитны и недороги, ВВ намного безопаснее в обращении сравнительно с другими ВВ, так как они характеризуются весьма низкой чувствительностью к механическим воздействиям. Благодаря низкой стоимости исходных компонентов и малых производственных затрат смеси данного типа имеют низкую стоимость и для горных пород малой и средней крепости являются одними из наиболее экономичных промышленных ВВ.

Технология приготовления таких смесей чрезвычайно проста. Она сводится к простому механическому перемешиванию твердой и жидкой фаз, для чего пригодны простые по устройству лопастные смесители как в стационарных установках, так и на передвижных зарядно-смесительных агрегатах. Благодаря этим преимуществам смеси АС-ДТ оказалось возможным готовить на месте применения, а также осуществлять их механическое заряжание.

Так, известен состав взрывчатого вещества, включающий гранулированную аммиачную селитру, дизельное топливо, угольный порошок, в качестве угольного порошка он содержит бурый уголь и дополнительно сульфат аммония [RU 2005705, С06 В31/28, опубл. 27.12.1991 г.).

Из этого же источника известен способ изготовления гранулированного промышленного взрывчатого вещества, заключающийся в образовании путем перемешивания смеси гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя и углеводородного топлива в виде текучего компонента.

Для изготовления этого простейшего ВВ в смеситель засыпают гранулированную аммиачную селитру, затем подают твердое горючее, представленное либо угольным порошком, либо коксовой мелочью, либо резиновой крошкой и производят их смешение, затем подается предварительно измельченная аммиачная селитра и в полученную смесь заливают жидкое горючее (дизельное топливо, соляровое масло и т.п.).

Это решение принято в качестве прототипа для первых двух заявленных объектов изобретения.

Недостатками данного состава является сложность и трудоемкость процесса его изготовления, т.к. требуется проведение многочисленных технологических операций, например, таких как пропитывание дизельным топливом гранулированной аммиачной селитры, опудривание порошком угля, сульфата аммония, и т.п. при этом при использовании в его составе гладкой гранулированной селитры технологические операции пропитывания и опудривания служащие повышению физической стабильности состава не возможны. Содержащаяся в сульфате аммония сера при взрыве образует окислы, способные к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Кроме того, известный состав не имеет перспективы использования при изготовлении смесительно-зарядными машинами

Однако, такие ВВ с применением ДТ или машинного масла недостаточно физически стабильны. При больших высотах скважинных зарядов жидкая ваза стекает в нижние слои заряда. Для повышения физической стабильности смесей АС-ДТ во многих странах применяют микропористую гранулированную селитру, изготавливаемую по специальной технологии. Она обладает повышенной впитывающей способностью по отношению к дизельному топливу. Если обычные сельскохозяйственные сорта аммиачной селитры (с гладкой поверхностью) впитывают 5-9% дизельного топлива по массе, то микропористые сорта - до 12-16%.

Физическая стабильность смесей может быть повышена и за счет применения более вязких, чем дизельное топливо, минеральных масел - солярового, индустриального и других, а также припудривания поверхности, смоченной жидкими топливами, и поверхности гранул тонкодисперсными твердыми горючими материалами - алюминиевой пудрой, древесной мукой и т.п. Но это усложняет процесс изготовления ВВ по месту его применения.

Особенностью рассматриваемого ВВ является то, что в качестве топлива может применяться практически любой текучий или жидкий компонент углеводородного происхождения. Применение дизельного топлива или машинного масла обусловлено дешевизной этих компонентов и их массовым присутствием в промышленности и на рынке.

В последнее время изготовление простейших ВВ связывают с решением задачи по применению отходов производства, то есть использовании отработанных материалов (отходов), которые в противном случае были бы отправлены на свалку или на высокотемпературное сжигание. В частности, к таким отходам относят резиновую крошку или дисперсную резину. Это решение отражено в патенте US 5505800. В этом источнике описано создание «взрывчатых веществ низкоэнергетического удара» (LSEE). Источником такой резины могут быть измельченные изношенные шины. Однако полученные частицы резины имеют острые края, которые, как было установлено, могут вызвать кристаллизацию во взрывоопасной смеси, когда резину смешивают с эмульсиями на основе нитрата аммония. Кристаллизация может препятствовать детонации смеси или дать незначительный результат. Углеводородным горючим компонентом в соответствии с этим изобретением, как правило, является жидкое топливо, например минеральное или дизельное топливо, как используемое с обычными ВВ в карьерных разработках, горнодобывающей промышленности и гражданском строительстве. Дисперсная резина является дополнительным компонентом к жидкому топливу. Чтобы можно было эффективно использовать этот дополнительный компонент, дисперсные отходы должны находиться в форме гранул, в идеальном случае в форме гранул, имеющих скругленные и гладкие поверхности и кромки. Гранулы могут иметь средний размер частиц, например, в идеальном случае диаметром примерно от 2 до 3 мм. Кроме того, предпочтительно, чтобы отходы составляли от 1% до 50% по весу от общей композиции ВВ, когда все компоненты соединяются, до инициирования взрыва. Более предпочтительно, отработанный материал должен составлять от 10% до 40% композиции ВВ.

Существует множество предложений использовать резиновую крошку в качестве компонента промышленных взрывчатых веществ, в частности патент RU 2663037.

Благоприятное действие небольших объемов каучука, вводимых в состав ВВ, доказано давно. Но следует понимать, что изготовление дисперсной резины или каучуковой или резинотехнической крошки, например, как готовое сырье, можно произвести только на стационарных производствах. Известные решения, наиболее близкие к этому вопросу, это применение технологии пиролиза, в качестве исходного сырья для которого используется резиновая крошка размером не более 3 мм, полученная механическим дроблением покрышек (крошки размером более 3 мм не имеют спроса из-за того, что сильно увеличивается время и электрозатраты на разложение резины этим методом). Но пиролиз требует большого нагрева (примерно 260°С при атмосферном давлении) и проведение сепарации на отделение кокса (осадка), пиролизного газа и углеводородной фракции. В общем, этот современный процесс может быть реализован только в условиях стационарного предприятия.

На горнодобывающих предприятиях существует проблема утилизации отработанных автомобильных покрышек. Сейчас разработаны технологии и оборудование, которые делают из автопокрышек резиновую крошку. Но существует проблема извлечения из резиновой крошки металлокорда и капроновых нитей. На доставке горной массы при очистной выемке и проходке горных выработок используются колесные погрузочно-доставочные машины. Условия работы пневматических шин характеризуются относительной влажностью воздуха 75-100%, постоянной обводненностью выработок, температурой воздуха до +35°С, кислотной агрессивностью шахтных вод, постоянным присутствием в воздухе тонкодисперсной пыли, которая обладает электропроводностью и снижает устойчивость металла к коррозии. Сроки ходимости шин таких машин не превышают в среднем 450-600 мото-часов, что составляет около одного машино-месяца. Преимущественной причиной выхода шин из строя является их нормальный износ, реже - порезы протектора и боковин на острых кромках обломков из просыпей и вывалов (примерно 10%, как правило, подлежат ремонту). В результате на таких разработках скапливается огромное количество автомобильных шин, подлежащих утилизации. Из-за габаритов шин (от 26.5-25 L4 до 33.00 R51), сложности подъезда неспециализированного транспорта, неустройства подъездных путей и малой загруженности кузова такими шинами, утилизация становится дорогой и нерентабельной. Но эти автомобильные шины могут представлять собой сырье для производства топливного компонента на месте изготовления ВВ и на месте применения ВВ.

В настоящее время удобным считается приготовление ВВ на месте производства взрывных работ. Это объясняется тем, что компоненты, не соединенные вместе в смесь, являются невзрывчатыми, что делает пригодным их хранение вдали от специализированных помещений. Приготовленные простейшие ВВ имеют довольно короткий срок службы (связано с взаимодействием селитры с влагой). Поэтому имеет практический смысл по месту проведения взрывных работ приготавливать столько ВВ непосредственно перед этими работами (с целью сохранения исходных свойств ВВ), сколько для этого необходимо. Аммиачная селитра имеет срок хранения до 3 лет (после чего она комкуется и слеживается (теряет рассыпчатость), что делает проблематичной ее переработку). Но надо учитывать, что хранить ее надо в сухом месте и чтоб не было контакта с другими веществами, не допускать нагрева, то есть превышения установленной нормы температуры хранения. Температурный предел - 50…+50°С.Если все условия соблюдены, то вполне вероятно, что даже спустя 5 лет аммиачная селитра сохранит свои потребительские качества (в основном, это касается ее рассыпчатости).

Что касается углеводородного топлива, то оно относится к категории опасных материалов. К основным условиям сбережения ДТ (солярки) по месту его хранения относятся (ГОСТ 1510-84 и ГОСТ 305-2013):

- обеспечение достаточно низкой температуры (при повышении температуры окружающей среды ускоряются процессы распада горючего);

- отсутствие контакта с иными химическими препаратами (при реакции с медью или цинком солярка интенсивно распадается на неустойчивые фракции);

- герметичность тары (при взаимодействии с окружающей воздушной средой горючая смесь окисляется), плохо закрытая крышка или трещина в емкости станет причиной резкого ухудшения качества солярки;

- защита от прямых солнечных лучей.

- незагрязненность тары (емкости для хранения солярки следует очищать не реже одного раза в год).

А если топливо хранится в таре на открытой площадке, то емкость следует оградить специальным земляным валом либо стеной высотой не меньше 0,5 м с наличием пандусов для свободного прохода к топливу.

В связи с этим возникает задача применения для случаев приготовления ВВ по месту проведения взрывных работ и в условиях, удаленных от транспортной инфраструктуры, топливного материала, который можно было считать альтернативным ДТ или машинным маслам. Это позволило бы обеспечить непрерывность и независимость от поставок проведение взрывных работ гранулированными ВВ, изготавливаемыми по месту их применения. Это позволило бы изготавливать простейшие ВВ на месте взрывных работ без применения заводских комплектующих, а с использованием местного углеводородного сырья, получаемого от переработки автомобильных шин машин, работающих на горных выработках.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции гранулированного простейшего ВВ за счет применения в качестве топливной составляющей растворенной до текучего состояния резины автомобильной шины.

Указанный технический результат достигается тем, что в гранулированном промышленном взрывчатом веществе для заряжания скважин, содержащем находящиеся в перемешанной смеси гранулированную аммиачную селитру в качестве окислителя и углеводородное топливо в виде текучего компонента, в качестве углеводородного топлива в виде текучего компонента используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины.

Указанный технический результат так же достигается тем, что в способе изготовления гранулированного промышленного взрывчатого вещества, заключающемся в образовании путем перемешивания смеси гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя и углеводородного топлива в виде текучего компонента, в качестве углеводородного топлива в виде текучего компонента используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части целой автомобильной шины или ее частей, а смешивание проводят путем одновременной подачи смесительно-зарядной машиной в скважину гранулированной аммиачной селитры и текучей фракции растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины.

Указанный технический результат так же достигается тем, что в способе изготовления топливного компонента для промышленного взрывчатого вещества, содержащем гранулированный окислитель в виде аммиачной селитры, по крайней мере одну целую автомобильную шину или ее части помещают в емкость, заполненную растворителем диметилсульфоксидом и выдерживают эту шину в этом растворителе до перехода резиносодержащей части этой шины в текучее состояние.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Согласно настоящего изобретения рассматривается новый способ получения углеводородного текучего топлива для изготовления простейших гранулированных ВВ по месту производства взрывных работ.

Новый способ изготовления топливного компонента для промышленного взрывчатого вещества, содержащего гранулированный окислитель в виде аммиачной селитры, заключается в том, что по крайней мере одну целую автомобильную шину или ее части помещают в емкость, заполненную растворителем диметилсульфоксидом (ДМСО) и выдерживают эту шину в этом растворителе до перехода резиносодержащей части этой шины в текучее состояние. По истечении процесса изымают кордовые материалы и текстильные материалы. Металлокорд - сдается в металлолом. Капроновые нити - тоже повторно можно использовать.

Диметилсульфоксид (ДМСО) - химическое вещество с формулой - (CH3)2SO. Бесцветная жидкость без запаха со специфическим сладковатым вкусом (недостаточно чистый продукт имеет характерный запах диметилсульфида). Важный биполярный апротонный растворитель. Находит широкое применение в различных областях химии, а также в качестве лекарственного средства. Нетоксичен и некумулятивен в организме человека. Из-за высокой температуры кипения ДМСО крайне медленно испаряется при нормальном атмосферном давлении. Используется часто для растворения отложений из моторного масла (шламы, лаки, нагар) во внутренностях двигателей внутреннего сгорания при введении в масло и непосредственно в камеру сгорания, причем эффективность промывки такова, что в ряде случаев достигается освобождение залегших поршневых колец и очистка маслодренажных отверстий в поршнях, однако возможно растворение лакокрасочных покрытий деталей двигателя, с последующим попаданием хлопьев покрытия в масляные магистрали.

Применение ДМСО в качестве растворителя резины имеет дополнительные преимущества. ДМСО растворим в воде. Это делает изготавливаемое описанным способом ВВ относительно водоустойчивым: при контакте ВВ с водой - растворитель (ДМСО) уходит в воду, а на поверхности гранулы аммиачной селитры образуется водонерастворимая пленка резины, препятствующая растворению аммиачной селитры.

ДМСО можно сделать оборотным: он растворяется в воде и в спирте, то есть, раствор обрабатывают водой - забирают ДМСО и регенерируют его (упаривая воду), пуская на растворение резины заново.

Выявлены сведения о воздействии ДМСО на автомобильную шину: за 4,5 часа резина набухает и связи с ней разрушаются, происходит трансформация в клееобразное гелеобразное состояние резиновой смеси. Известно нежелательное (осторожное) применение ДМСО в качестве средства очистки ДВС: разрушаются резинотехнические элементы, теряют упругость и герметичность нарушается. Нигде не найдено применение ДМСО в качестве растворителя автомобильной резины до жидкостного состояния. В уровне техники довольно детально описано применение ДМСО для растениеводства и медицины и только из-за того, что был выявлено такое свойство ДМСО как возможность мембранного проникновения в биоматериалах. Для медицины появилась возможность доставки лекарственных компонентов напрямую через мембраны клеток. Этот же эффект используется и в растениеводстве. Во всех источниках написано, что ДМСО является сверхрастворителем (биполярный апротонный растворитель) для широкого спектра органических материалов, включая многие полимеры. ДМСО также растворяет многие неорганические соли, в частности нитраты, цианиды и дихроматы переходных металлов.

Растворимости следующих материалов в ДМСО: органические материалы, активные фармацевтические компоненты, смолы и полимеры (каучуки разбухают), неорганические материалы, газы и т.д. (по данным компании Гейлорд Хемикал Компани, США).

Анализ патентных источников по ВВ, использующих в компонентном составе резиновую крошку или каучук (бутадиеновый, или бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый каучук, каучук марки СКДМ-80 или просто резину или просто каучук) показал, что этот компонент используется в виде порошка в минимальном или небольшом количестве и в качестве топлива-горючего или загустителя. Но ВВ по этим патентам имеют многокомпонентый состав (как минимум три компонента) и относятся к твердотопливным ВВ. Данные патенты решают задачи повышения энергии горения при снижении токсичности выхлопа, которая достигается введением твердой фазы в виде каучука. Так же в патентах указано, что порошок каучука - это измельченная в мельницах резина до размера 0,4-2,0 мм. Поэтому эти патенты, как отражающие конкретные составы ВВ без указания на методы получения исходного сырья, не влияют на рассматриваемую разработку.

Из SU 737414 известно, что при добавлении небольшого количества (до 2%) ДМСО в растворитель (смесь этилацетата и бензина) полихлоропренового каучука время перехода этого каучука в клееобразное состояние резко сокращается. Добавлением ДМСО можно регулировать вязкость получаемого клееобразного состава.

Как следует из исследований Федерального государственного бюджетного учреждения науки института проблем комплексного освоения недр им. Академика Н.В. МЕЛЬНИКОВА РАН (RU 2663037) на стабильность простейших ВВ оказывают влияние физико-химические свойства используемых компонентов: аммиачной селитры (удельная поверхность, форма и размеры гранул, наличие и размер пор и каверн в гранулах, шероховатость поверхности), жидких нефтепродуктов (вязкостные характеристики нефтепродуктов). На детонационную способность смесевых систем оказывает влияние химический состав, физико-технические, термические свойства, структура и строение гранул аммиачной селитры.

Во время взрыва ВВ, находящееся в скважине, мгновенно превращается из его довзрывного состояния, такого как, например, твердый или жидкий материал при нормальном давлении, в газ высокого давления. При детонации ВВ сильное мгновенное повышение давления вызывает увеличение размеров скважины или шпура. Увеличение размеров шпура вызвано движение стенок шнура, каковое движение, в свою очередь, уменьшает давление газа, образовавшегося при взрыве, внутри шпура. Так как диаметр шпура возрастает, то в окружающем породном массиве развиваются удерживающие силы, и если давление газа упало приблизительно наполовину от его первоначального значения немедленно после детонации, то дальнейшее расширение скважины прекращается. К этому времени, однако, уже произошло значительное разрушение и радиальное растрескивание в породной структуре вблизи скважины. С течением времени поля напряжений и трещин, образовавшиеся в породной структуре, распространяются вовне от скважины, пока в окружающем массиве породы не появятся крупномасштабные разрушения и остаточное давление газа не будет способно поднять всю тяжесть породы и доверить работу взрыва. Эта картина показывает процесс разрушения породы ВВ с малой энергией взрыва, к которым относится рассматриваемый тип простейших ВВ.

Испытания различных составов простейших ВВ проводились с целью замера изменений ударной энергии, а также сдвиговой энергии. Когда взрыв происходит под водой, ударная волна распространяется в воде от детонирующего ВВ и дополнительно к этому образуется газовый пузырь, который содержит газы, выделившиеся во время взрыва. Внутренняя энергия газа в пузыре или энергия пузыря, эквивалентна сдвиговой энергии взрыва в породе. Для пород с внутренней трещинностью такой энергии взрыва достаточно, чтобы начались сдвиговые деформации в породе. Кроме того, как правило, подрыв породы проводят в нескольких расчетных точках, что позволяет в суммарном эффекте получить желаемый результат.

Сказанное свидетельствует о том, что ключевую роль в простейших ВВ играет вид, структура и другие показатели гранул аммиачной селитры. Требования к углеводородному топливу существенно ниже. Как описано в RU 2114094 (Текнолоджикал Рисорсез Пти Лимитед, AU), для простых компонентных составов ВВ даже при замене жидкого топлива (ДТ или машинное масло) полностью на резиновую твердую крошку ВВ сохраняет работоспособность в части формирования взрыва и создания давления, достаточного для получения в породе сдвиговых деформаций.

В связи с этим показатели вязкости топлива, которые обычно важны для обеспечения омывания гранул селитры, в простейших ВВ не столь критичны. При производстве работ невзрывчатые компоненты (гранулированная аммиачная селитра и углеводородное топливо) смешивают в взрывчатое вещество в процессе заряжания скважин, то есть при подаче этих компонентов под давлением. При этом смешивание может производиться в выпускном шланге или в емкости, из которой смесь по шлангу выходит в патронную оболочку, размещенную в шпуре. И в том и в другом случае из-за различия в удельном весе происходит барботаж компонентов, обеспечивающий смешение этих составляющих.

При проведении экспериментов автомобильную шину (R14) разделяли на части (распилом) и укладывали в емкость. В эту емкость заливали ДМСО, перемешивали и оставляли при температуре окружающей среды (примерно 22-25°С - температура в помещении ангара) на 8 час. Периодически производили перемешивание для смены прилегающего к поверхности кусков шины раствора. После 6 ч механически удалили металлокорд и видимые текстильные нити. Процесс деструкции шины стал видим примерно после 4,5 час, а к 8 час. резина приобрела гелевое состояние с вязкостью выше вязкости ДТ или жидкого машинного масла. По консистенции гель напоминал не жидкий, но текучий клей. Ограничения по длительности выдержки в режиме растворения не установлены. При повышении температуры выше +80°С наблюдалось ускорение процесса разложения шины. Анализ влияния температуры на скорость растворения и на изменение структуры получаемого субстанта (девулканизированной резины) не проводились.

Интенсификацию процесса растворения можно осуществлять за счет применения ультразвука (растворение проводится в ультразвуковой ванне). Таким образом, имеем дело с трибохимическим процессом (физическая диффузия растворителя (ДМСО) во внутренние слои утилизируемого материала (автопокрышек или их кусков) ускоряется ульразвуковыми колебаниями частиц среды).

Возможно добавление к ДМСО дополнительных веществ: например, этаноламина - который разрушает химические связи S-C и S-S и таким образом «расшивает» (девулканизирует) резину. Это свойство этаноламина известно.

Следует учитывать, что температура кристаллизации ДМСО составляет +19°С. При такой комнатной в нем начинают выпадать бесцветные полупрозрачные кристаллы. Следовательно, при этой же температуре следует ожидать затвердевания раствора резины в среде ДМСО. Это ограничивает нижний температурный предел применения раствора резины в ДМСО в технологии обработки гранул аммиачной селитры. Возможно, что для понижения температуры применимости такого раствора, необходимо добавлять компоненту на подобие керосина (органического растворителя с низко температурой замерзания).

Затем изготавливали гранулированное промышленное ВВ. Изготовление проводилось следующим образом. В отдельной емкости смешивали гранулированную аммиачную селитру (в качестве окислителя) и гелевую (текучую) субстанцию растворенной автомобильной шины (в качестве углеводородного топлива).

При этом пропорции окислителя и топлива соответствовали принятым стандартам: гранулированная аммиачная селитра - до 93,0%, нефтепродукт - остальное. Замеренные показатели: скорость детонации 0,9-1,7 при норме 1,5-2,5 км/с (в зависимости от мощности инициатора), теплота взрыва 290-335 ккал/кг при критическом диаметре патрона 100 мм, что вполне соответствует категории слабых ВВ, которые могут быть использованы для образования сдвиговых деформаций в породах. При увеличении диаметра патрона, скорость детонации возрастает и уже при значении диаметра 250 мм, скорость детонации достигает 3,2 км/с с теплотой взрыва 680-700 ккал/кг.

В реальных условиях проведения горно-подрывных работ при использовании для ВВ в качестве углеводородного топлива в виде текучей фракции растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части целой автомобильной шины или ее частей смешивание компонентов проводят путем одновременной подачи смесительно-зарядной машиной в скважину гранулированной аммиачной селитры и текучей фракции растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины.

Таким образом можно получить новое гранулированное промышленное взрывчатое вещество для заряжания скважин, которое содержит находящиеся в перемешанной смеси гранулированную аммиачную селитру в качестве окислителя и углеводородное топливо в виде текучего компонента. Но при этом в качестве углеводородного топлива в виде текучего компонента используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины.

Процесс воздействия ДМСО на резинотехническую смесь, из которой изготавливают автомобильные шины, пока не имеет должного научного объяснения в силу того, что это явление не подвергалось исследованию. ДМСО как диполярный апротонный растворитель (это растворитель с большими дипольными моментами), для него характерно отсутствие атомов водорода для образования водородных связей и обладает высокой пенетрирующей (проникающей) активностью. Диметилсульфоксид является первым членом гомологического ряда сульфоксидов R2SO. Органические сульфоксиды имеют пирамидальное строение с атомом серы в вершине. Если в сульфоксидах RR'SO радикалы R и R' различны, то они должны существовать в виде двух оптически активных форм. На основании структурных исследований и данных по межатомным расстояниям можно сделать вывод о двойной связи S=0 в сульфоксидах. Обычно эта связь описывается тремя каноническими структурами I-III с преобладанием структуры П. Двойная связь в молекуле обусловлена s- и р-взаимодействием сера-кислород. Последнее реализуется благодаря перекрыванию заполненных р-орбиталей атома кислорода и соответствующих пустых dp-орбиталей серы. Результаты рентгеноспектральных исследований и квантовохимические расчеты свидетельствуют о том, что в алифатических сульфоксидах эффективный заряд на атоме серы положительный и находится в интервале от +0,5 до +0,7. Таким образом, молекула ДМСО высокополярна. Отрицательный полюс диполя находится на атоме кислорода. А в состав автомобильных шин входит сера как структурный компонент резинотехнической смеси, формирующий устойчивые связи. В реальности смеси резины для автомобильных шин - это ноу-хау любого производителя, которое не подлежит разглашению. В этом трудность оценки влияния ДМСО на автомобильную резину.

Известно, что в состав рецептуры резины для шины входит сера. Сера (и кремниевая кислота) - вулканизующий агент. Связывает молекулы полимера «мостиками» с образованием пространственной сетки. Пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину. Следующим по важности компонентом, а также количественным показателем при производстве любой шины является технический углерод, который называется на языке производственников сажей. На долю этого компонента приходится до 30% от общего химического состава любой покрышки при их производстве. Углерод является скрепляющим элементом шинной смеси, который функционирует на молекулярном уровне. Без применения углерода (сажи) при производстве, готовые шины не смогли бы быть долговечными и прочными, а также ресурс таких покрышек отличался бы высоким износом.

Именно с этими компонентами ДМСО удачно взаимодействует. Вполне возможно, что нарушение структурных связей серы приводит к потере формы полимера, в результате чего резиновая смесь переходит к гелевое состояние. Воздействие на сажу как углеродный компонент давно известно и автолюбителями это используется при очистке нагара в ДВС протиркой ДМСО.

В рамках настоящего изобретения рассматривается только качественная характеристика простейшего ВВ. Количественные характеристики не рассматриваются, это не является сутью заявленного изобретения. Сущность заявленного изобретения основана на реальном решении по замене жидкостного типа углеводородного топлива (ДИ или машинного масла) на текучее гелеобразное углеводородное топливо, получаемое в результате утилизации автомобильных шин непосредственно по месту проведения взрывных работ. Ранее было установлена необходимость обработки гранул аммиачной селитры либор дизельным топливом, либо тальком, либо угольной пылью и т.д. с целью снижения влияния влажности окружающей среды и обеспечения большей сцепляемости с жидким топливом для повышения эффекта энергетического раскрытия при детонации за счет обеспечения максимально возможной площади контакта поверхности аммиачной селитры и топлива. Позже было установлено, что это требование обусловлено двумя факторами: первый - необходимостью обеспечения длительного срока сохранности исходных параметров В В (для выпускаемых промышленно на предприятиях и хранящихся на складах), второе - необходимость создания повышенной энергии взрыва. Однако, эти требования становятся некритичными для простейших ВВ. изготавливаемых на месте: очень короткий срок жизни ВВ после заполнения компонентами патронной оболочки в шпуре, при котором окислительные процессы или влагонасыщение селитры можно считать не наступившими, и не требуются высокие значения энергии взрыва. Исследования компании Текнолоджикал Рисорсез Пти Лимитед, AU, показали, что для слабых ВВ, применяемых для образования сдвиговых деформаций в горных породах, топливный компонент вообще может быть заменен на резиновую крошку или полимерную дробленную фракцию, полученную от переработки при утилизации полимерной тары. В рамках настоящего изобретения рассмотрен вопрос применения готового продукта, полученного при утилизации автомобильных шин новым способом - растворением резины и превращением ее углеводородной фракции в гелевое состояние. Полученная субстанция, как доказано авторами, может использоваться в качестве топливного компонента для простейших гранулированных ВВ. А простота ее получения позволяет реализовать процесс изготовления этой субстанции непосредственно по месту проведения взрывных работ.

Эта особенность позволяет так же решить задачу по утилизации неэксплуатируемых автомобильных шин, транспортировка которых в специализированные точки по переработке неэффективна и нерациональна экономически. Полученный углеводородный материал способен длительно находиться в неполимеризованном состоянии (девулканизированная резина) (при отсутствии нагрева, в том числе естественного от окружающей среды), что позволяет его рассматривать как конечный продукт переработки автомобильных шин, который можно использовать не только для гранулированных ВВ, но и для получения новых изделий методом вулканизации.

1. Гранулированное промышленное взрывчатое вещество для заряжания скважин, содержащее находящиеся в перемешанной смеси гранулированную аммиачную селитру в качестве окислителя и углеводородное топливо в виде текучего компонента, отличающийся тем, что в качестве углеводородного топлива в виде текучего компонента используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины.

2. Способ изготовления гранулированного промышленного взрывчатого вещества, заключающийся в образовании путем перемешивания смеси гранулированной аммиачной селитры в качестве окислителя и углеводородного топлива в виде текучего компонента, отличающийся тем, что в качестве углеводородного топлива в виде текучего компонента используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части целой автомобильной шины или ее частей, а смешивание проводят путем одновременной подачи смесительно-зарядной машиной в скважину гранулированной аммиачной селитры и текучей фракции растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины.

3. Способ изготовления топливного компонента для промышленного взрывчатого вещества, содержащего гранулированный окислитель в виде аммиачной селитры, характеризующийся тем, что по крайней мере одну целую автомобильную шину или ее части помещают в емкость, заполненную растворителем – диметилсульфоксидом, и выдерживают эту шину в этом растворителе до перехода резиносодержащей части этой шины в текучее состояние.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленному взрывчатому веществу (ВВ), предназначенному для промежуточных детонаторов, используемых для инициирования низкочувствительных скважинных зарядов ВВ типа ANFO.

Изобретение относится к созданию недетонационноспособного твердотопливного состава, применяемого в системах интенсификации добычи нефти, в том числе в камерах пневматического привода шлипсовых и корпусах деформирующихся взрывных пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов.

Изобретение относится к взрывным работам, а именно простейшим взрывчатым веществам (ВВ). Состав включает окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы.

Изобретение относится к созданию недетонационноспособного твердотопливного состава, применяемого в системах интенсификации добычи нефти, в том числе в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов.
Настоящее изобретение относится к взрывчатым веществам на основе смеси нитрата аммония и топливного масла. Композиции содержат нитрат аммония (а), топливный компонент (b), функционализированный полимерный компонент (с) и растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество (d), при этом смесь компонентов (b), (с) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам и может быть использовано в горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых на земной поверхности, в шахтах, не опасных по газу и пыли, и при проведении других взрывных работ (котлованы, дамбы и др.).
Изобретение относится к составам твердых топлив на основе нитрата аммония и может быть использовано для очистки нефтяных скважин от асфальтено-смолисто-парафинистых отложений, проведения гидроразрыва пласта при добыче нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.

Изобретение относится к области оборудования для фильтрации высоковязких (до 200 Па·с) растворов каучуков в токсичном и пожароопасном органическом растворителе (легковоспламеняющейся жидкости) от сгустков геля и посторонних предметов.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке термопластичного твердотопливного состава, используемого для интенсификации и добычи нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.
Изобретение относится к области разработки газогенерирующих низкотемпературных твердых топлив. .

Изобретение относится к изготовлению промышленных смесевых взрывчатых веществ на основе твердой аммиачной селитры типа АСДТ. Способ включает механическое смешивание по меньшей мере двух разновидностей твердой аммиачной селитры по форме, размеру и пористости частиц с жидкими горючими.

Изобретение относится к способу стабилизации нитратсодержащего взрывчатого вещества, путем использования гидрофобизированного поглотителя NOx, предотвращающего случайное разложение и повышающего безопасность и стабильность взрывчатого вещества при использовании его в шахтах с повышенной температурой и реакционноспособными горными породами.

Изобретение относится к получению водно-гелевого взрывчатого вещества гражданского назначения для использования в горных и строительных работах. Изготовление осуществляется в непрерывном режиме при одновременной загрузке взрывных скважин в устройстве, имеющем способность смешивания.

Изобретение относится к взрывным работам, а именно к гранулированным промышленным взрывчатым веществам для ведения взрывных работ в горнодобывающей промышленности и строительстве.

Изобретение относится к взрывным работам, а именно простейшим взрывчатым веществам (ВВ). Состав включает окислитель в виде гранулированной аммиачной селитры и порошкового материала и горючее в виде жидкой и твердой фазы.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам. Предложены варианты заряда к легкогазовому оружию, включающие боргидрид бериллия, лития, алюминия, лития-алюминия или кремния, или тетраборан, или декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, пятиокисью азота или шестиокисью азота.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам. Предложены варианты заряда к легкогазовому оружию, включающие боргидрид бериллия, алюминия, лития, лития-алюминия или кремния, или тетраборан, или декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, пятиокисью азота или шестиокисью азота.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам, используемым в качестве заряда к легкогазовому оружию. Рассмотрены комбинации декаборана с шестью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к ракетным топливам. Рассмотрены ракетные топлива, включающие боргидрид бериллия, алюминия, лития, лития-алюминия или кремния, тетраборан или декаборан в комбинациях с семью разными окислителями: азотной кислотой, пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к водородовыделяющим взрывчатым веществам. Согласно изобретению взрывчатое вещество содержит декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к области взрывчатых веществ. Гранулированное промышленное взрывчатое вещество для заряжания скважин содержит находящиеся в перемешанной смеси гранулированную аммиачную селитру в качестве окислителя и углеводородное топливо в виде текучего компонента, в качестве которого используют текучую фракцию растворенной в диметилсульфоксиде резиносодержащей части автомобильной шины. Топливный компонент получают при помещении в емкость, заполненную растворителем – диметилсульфоксидом, по крайней мере одной целой автомобильной шины или ее частей и выдерживании в растворителе до перехода резиносодержащей части шины в текучее состояние. Взрывчатое вещество получают смешением путем одновременной подачи в скважину гранулированной аммиачной селитры и текучей фракции углеводородного топлива. Технический результат заключается в упрощении конструкции гранулированного простейшего ВВ, а также позволяет решить задачу утилизации автомобильных шин. 3 н.п. ф-лы.

Наверх