Эмульсионный взрывчатый состав

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионному взрывчатому составу (ЭВС), включающему в мас.%: аммиачную селитру 74-76, минеральное масло 6-7, воду 12 и эмульгатор - остальное. При этом эмульгатор получен путем смешения лецитина, гуммиарабика, бентонита, пенообразователя для пожаротушения - концентрированного водного раствора поверхностно-активного вещества, а именно синтетического углеводородного пенообразователя и нейтрализованного черного контакта с водой. Эмульгатор обеспечивает повышенную вязкость ЭВС после закачивания в скважину и повышение продолжительности времени жизни в скважине. 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионным взрывчатым составам.

Известно эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество (патент РФ №2544680, опубл. 20.03.2015, бюл. №8). Состав содержит, в мас. %: водомасляную эмульсию 80,00-30,00, аммиачную селитру 18,60-65,70, газогенерирующую добавку в виде раствора для газификации 0,20-0,10 и нефтепродукты 1,20-4,20. В качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр и включает кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину в качестве катализатора и натр едкий 40%-ный. Эмульсионное взрывчатое вещество включает гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен эмульсионный взрывчатый состав типа "вода в масле"(патент РФ №2155094, опубл. 27.08.2000, бюл. №24), включающий аммиачную селитру, минеральное (индустриальное) масло, воду и эмульгатор для производства эмульсионного взрывчатого состава, полученный путем смешения алкиленянтарного (в частности, полиизобутиленянтарного) ангидрида с продуктом его взаимодействия с органическим моно- или полиамином.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен состав эмульсионного взрывчатого вещества (патент РФ №2252928, опубл. 27.05.2005, №15), содержащий гранулированную аммиачную селитру, нефтепродукты, эмульсию порэмита и порошкообразный ферросилиций. Во взрывчатом составе может применяться пористая гранулированная аммиачная селитра.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен состав эмульсионного взрывчатого вещества (патент РФ №2446134, опубл. 27.03.2012, бюл. №9. Состав содержит аммиачную селитру (10-45 мас. %) в газифицированной обратной эмульсии (остальное до 100), при этом газифицированная обратная эмульсия содержит, в мас. %: масло индустриальное 3,0-9,5; эмульгатор 1,0-3,5; воду 13,0-18,0; аммиачную селитру - остальное до 100; газогенерирующую добавку 0,4-2,5 сверх 100, причем обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас. % дополнительного компонента, образующего ионы металлов, например хлорид натрия, соли щелочных металлов жирных кислот животного происхождения, например стеарата натрия, или растительного происхождения, например талового мыла. Эмульсия может содержать карбамид 0,5-2,5 мас. %, а частицы аммиачной селитры имеют среднюю удельную поверхность не менее 11900 мм²/г.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Известен эмульсионный взрывчатый состав типа «вода в масле», принятый за прототип (патент РФ №2258055, опубл. 10.08.2005 г., бюл. №22). Предложен состав, содержащий аммиачную селитру, минеральное масло, воду и эмульгатор. Эмульгатор получен путем смешения полиизобутиленянтарного или полиизобутиленбисянтарного ангидрида с продуктом его взаимодействия с органическим моно- или полиамином, введения в полученную смесь при постоянном перемешивании эфиров жирных кислот с многоатомными спиртами, последующего добавления алкилбензосульфонатов Са, К, Mg, Mo или их смеси в виде 20-70% раствора в индустриальном масле, перемешивания и фильтрования полученной смеси.

Недостатком данного состава является недостаточная конечная вязкость эмульсионного взрывчатого вещества после подачи в скважину и недостаточно большое время жизни в скважине.

Техническим результатом изобретения является повышения вязкости эмульсионного взрывчатого состава после закачивания в скважину и повышение продолжительности времени жизни в скважине.

Технический результат достигается тем, что в эмульгатор получают путем смешения лецитина, гуммиарабика, бентонита, пенообразователя, нейтрализованного черного контакта при следующем соотношении компонентов, мас. %:

лецитин	11-13;
гуммиарабик	1-3;
бентонит	0,5-1,5;

пенообразователь для пожаротушения - концентрированный водный раствор поверхностно-активного вещества, а именно

синтетического углеводородного пенообразователя	5-10;
нейтрализованный черный контакт	7-9;
вода	остальное,

при этом эмульсионный взрывчатый состав включает входящие в него компоненты в следующем соотношении, мас. %:

Аммиачная селитра	74-76;
Минеральное масло	6-7;
Вода	12;
Эмульгатор	остальное.

Эмульсионный взрывчатый состав приготавливают следующим способом. Берут компоненты: лецитин, гуммиарабик, бентонит, пенообразователь для пожаротушения - концентрированный водный раствор поверхностно-активного вещества, а именно синтетического углеводородного пенообразователя, нейтрализованный черный контакт, воду.

В качестве эмульгатора берут различные формы лецитина. (от - группа жироподобных веществ, представляющий собой смесь фосфолипидов (65-75%) с триглицеридами и небольшим количеством других веществ. Широко используется в пищевой и косметической промышленности, поскольку является природным эмульгатором. Лецитины - сложные эфиры аминоспирта холина и диглицеридфосфорных кислот. Основными фосфолипидами, содержащимися в соевом лецитине, являются фосфатидилхолин (19-21%), фосфатидилэтаноламин (8-20%), инозитол-содержащие фосфатиды (20-21%) и фосфатидилсерин (5,9%). Кроме того, соевый лецитин может содержать соевое масло (33-35%), свободные жирные кислоты, сложные эфиры, токоферолы, биологические пигменты, стерины и стеролы (2-5%), углеводы (5%). Лецитин является поверхностно-активным агентом. Он хорошо работает на поверхности раздела фаз различных субстанций. В присутствии двух несмешиваемых жидких фаз лецитин понижает поверхностное натяжение и действует как эмульгатор. Когда необходимо взаимодействие между твердой и жидкой фазой, лецитин действует как смачивающий и диспергирующий агент. При использовании между твердыми фазами вещество работает как смазочный агент и агент освобождения (неприлипания к формам). В водном растворе фосфолипиды лецитина могут образовывать либо липосомы, бислойные мембраны, мицеллы, либо пластинчатые структуры, в зависимости от гидратации и температуры. Коммерческий лецитин - побочный продукт рафинации растительных масел путем гидратации.

В качестве смачивателя - применяют твердую прозрачную смолу, состоящую из высохшего сока различных видов акаций. Гуммиарабик хорошо растворяется в теплой воде с образованием клейкого слабокислого раствора. Гуммиарабик состоит в основном из арабина (смесь калиевых, кальциевых и магниевых солей арабиновой кислоты), который при кислотном гидролизе расщепляется на арабинозу, галактозу, рамнозу и глюкуроновую кислоту. Арабин может медленно, но полностью растворяться в двойном количестве холодной воды, образуя слегка желтоватую, прозрачную, густую, клейкую жидкость.

В качестве стабилизатора - бентонита применяют природный глинистый минерал, гидроалюмосиликат, который обладает свойством разбухать при гидратации (в 14-16 раз). В ограниченном пространстве для свободного разбухания в присутствии воды образуется плотный гель, препятствующий дальнейшему проникновению влаги. Это свойство, а также нетоксичность и химическая стойкость делает его незаменимым в промышленном производстве, строительстве и многих других сферах применения. Природные залегающие бентониты обычно имеют рН 6-9,5 (для 5% водной суспензии после ее отстаивания в течение 1 часа) и содержат менее 2% карбоната натрия.

В качестве пенообразователя используют пенообразователь для пожаротушения - концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), а именно синтетического углеводородного пенообразователя, образующий при смешении с водой рабочий раствор пенообразователя или смачивателя. Применяются для тушения пожаров и согласно ГОСТ Р 50588-2012 делятся на пенообразователи общего и целевого назначения. Пенообразователи общего назначения - пенообразователи, используемые для получения пены различной кратности и растворов смачивателей при тушении горючих жидкостей, твердых горючих материалов, волокнистых и тлеющих веществ, для защиты строительных конструкций, технологических аппаратов и хранящихся материалов от воздействия тепловых потоков. По химическому составу пенообразователи общего назначения классифицируются как синтетические углеводородные типа S. Пенообразователи целевого назначения - пенообразователи, используемые в основном при тушении нефти, нефтепродуктов, водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей. По химическому составу пенообразователи целевого назначения подразделяют на: синтетические углеводородные типов S, S/AR; синтетические фторсодержащие типов AFFF, AFFF/AR, AFFF/AR-LV; фторпротеиновые типов FP, FFFP, FP/AR и FFFP/AR. По способности образовывать пену определенной кратности на стандартном пожарном оборудовании пенообразователи подразделяются на виды: • пенообразователи для тушения пожаров пеной низкой кратности (кратность пены от 4 до 20); пенообразователи для тушения пожаров пеной средней кратности (кратность пены от 21 до 200), при этом кратность пены при проведении стандартных испытаний для пленкообразующих пенообразователей должна быть не менее 40; пенообразователи для тушения пожаров пеной высокой кратности (кратность пены более 200).

В качестве ингибитора используют нейтрализованный черный контакт (НЧК) - сульфокислота, нейтрализованная щелочами. НЧК ГОСТированы всеми странами СНГ по разряду воздухововлекающих добавок.

Приготавливают эмульгатор путем смешивания в необходимых пропорциях при температуре 80 градусов Цельсия или более, например, с помощью магнитной мешалки.

Примеры 1, 2, 3, 4, 5 приготовления эмульгаторов различного состава приведены в таблице. В таблице приведены данные о времени жизни эмульсионного взрывчатого состава (ЭВС) (время до начала кристаллизации), его водоустойчивости (потеря массы с единицы поверхности эмульсии в непроточной воде при температуре 20°С), а также динамической вязкости при t=+60°C, измеренной на ротационном вискозиметре Брукфилда при частоте оборотов шпинделя 20-30 об/мин, насадкой RV6.

Для приготовления эмульгаторов в примерах 1, 2, 3, 4, 5 смешивают в подогретой до 80 градусов Цельсия воде лецитин, гуммиарабик, бентонит натриевый, пенообразователь, нейтрализованный черный контакт, поддерживают температуру 80°С, перемешивают в течение 0,5 часа, затем фильтруют полученную смесь при той же температуре. Массовые соотношения компонентов и свойства эмульсионного взрывчатого состава с использованием полученного эмульгатора приведены в таблице. Как видно из данных таблицы в примере 1 водоустойчивость и время жизни эмульсионного взрывчатого состава меньше заявленных в составе, принятом за прототип (180 суток), поэтому данный состав эмульгатора к применению не рассматривается. В примерах 2, 3, 4, 5 можно отметить увеличение водоустойчивости и времени жизни эмульсионного взрывчатого состава, но в примере 5 вязкость полученного ЭВС значительно превышает оптимальную для перекачки насосом (до 20000-33000 СПуаз), поэтому его применение представляется невозможным при применении мобильного смесительно-зарядного оборудования.

Пропорции эмульсионного взрывчатого состава для приготовления в лабораторных условиях принимали следующие, мас. %:

Аммиачная селитра	75;
Минеральное масло	6,5;
Вода	12;
Эмульгатор	остальное.

Пример получения состава эмульсионного взрывчатого состава в лабораторных условиях. Матричную эмульсию ВВ изготавливают известным способом: приготовленный при температуре 80-90°С водный раствор окислителя аммиачной селитры в течение 1 минуты приливают при интенсивном перемешивании к смеси из минерального масла (например, И-20) и эмульгатора, далее продолжают эмульгирование в пределах 3 минут. В полученную матричную эмульсию ВВ добавляют 0,5% водного раствора нитрита натрия концентрацией 5÷15% и перемешивают в течение 10÷15 минут, затем в нее загружают предварительно приготовленную смесь из 94,5% пористой или непористой гранулированной аммиачной селитры и 5,5% дизельного топлива. Смесь перемешивают в течение 5-10 минут, и полученный ЭВС использовали для исследования. Результаты исследований эмульсионного взрывчатого состава приведены в таблице. Основные характеристики ЭВС определяли по различным известным методикам.

Применение данного эмульсионного взрывчатого состава обеспечивает следующие преимущества:

- повышение водоустойчивости эмульсионного взрывчатого вещества;

- продление времени жизни эмульсионного взрывчатого вещества;

- повышение конечной вязкости эмульсионного взрывчатого вещества после закачки в скважину;

- повышение безопасности проведения работ.

Эмульсионный взрывчатый состав, включающий аммиачную селитру, минеральное масло, воду и эмульгатор, отличающийся тем, что эмульгатор получают путем смешения лецитина, гуммиарабика, бентонита, пенообразователя, нейтрализованного черного контакта при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лецитин	11-13
гуммиарабик	1-3
бентонит	0,5-1,5
пенообразователь для пожаротушения -
концентрированный водный раствор
поверхностно-активного вещества, а именно
синтетический углеводородный пенообразователь	5-10
нейтрализованный черный контакт	7-9
вода	остальное,

при этом эмульсионный взрывчатый состав включает входящие в него компоненты в следующем соотношении, мас.%:

аммиачная селитра	74-76
минеральное масло	6-7
вода	12
эмульгатор	остальное