СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ

НА ОСНОВЕ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И ВЯЖУЩЕГО

ИЗ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Мансуров З. А., Казаков Ю. В., Акказин Е.А., Дәулет Қ.,

Турсунбек С., Пәният Г.

Казахский национальный университет имени аль-Фараби

Введение. Простейшая взрывчатая смесь на основе «непористой» гранулированной аммиачной селитры, и нефтепродуктов, называемая «игданит», является самым дешевым ВВ. Эксперименты показывают, что в течение суток дизтопливо (ДТ мигрирует в нижнюю часть заряда, где его концентрация достигает до 8-12 %. Это приводит к затуханию детонации в нижней части заряда, а в верхней части, где концентрация ДТ не превышает 2 %, к пониженному тепловыделению. Испытания «игданита» местного приготовления в конце 60-х начале 70-х г.г. на карьерах привели к значительному числу «отказов» при взрыве, высокому выходу «негабаритных» кусков и большому завышению подошвы уступов. В настоящее время относительная стабильность простейших ВВ достигается введением стабилизирующих добавок, поглощающих ту часть топлива, которая не удерживается «непористыми» гранулами: древесная мука, сухой железорудный концентрат, угольная пыль и др. Принципиальный недостаток таких ВВ состоит в том, что большая часть топлива имеет только поверхностный контакт с окислителем – гранулами АС. Это приводит к уменьшению доли тепловой энергии, поддерживающей детонационный процесс, уменьшению скорости детонации и дробящей способности, что существенно ограничивает область применение таких ВВ (грунты, ракушечники, известняки и т.д.). Зарубежные разработчики ВВ (США, Канада, Россия, Швеция и т.д.), для производства игданита применяют пористую селитру, изготавливаемую по специальной технологии, в основе которой лежит многократное нагревание до температуры модификационного перехода 32,3⁰С и охлаждение АС при влажности 1,6 – 2 % . Такая технология позволяет получить гранулы селитры с повышенной пористостью, что приводит к следующим недостаткам: прочность таких гранул в 2-3 раза ниже, чем прочность гранул непористой селитры. Это вызывает большое пылеобразование при пневмозаряжании, низкую насыпную плотность 0,7÷0,75кг/м3 против 0,85÷0,9 кг/м3 для непористой селитры; невозможность получения однородного состава ВВ при смешивании АС и ДТ в местных условиях. Гранулы АС, вступившие в контакт с ДТ первыми, поглощают ДТ в количестве, значительно превышающем оптимальное – 5,6 %, а остальные гранулы поглощают остаток ДТ в недостаточном до оптимального соотношения количестве. Очевидно получение однородного состава пористой селитры с оптимальным содержанием дизтоплива требует заводских методов смешивания АС с ДТ (орошение в кипящем слое и т.д.), что в условиях местного изготовления ВВ вряд ли возможно. Коллективом авторов [1] сделаны замеры скорости детонации ВВ различных составов, изготовленных по рецептуре, применяющейся в производстве сыпучих ВВ на основе непористой АС российского производства, пористых АС российского и зарубежного производства в зарядах диаметром 100 мм с различными оболочками. Установлено, что ВВ на основе непористой АС как чистой смеси с ДТ, так и со стабилизирующими добавками в открытых зарядах взрываются с затуханием детонации (отказы), в асбоцементных трубах скорость детонации не превышает 2,5 км/с. Смеси на основе российской пористой селитры даже в стальных трубах толщиной стенки 4,0÷4,5 мм детонирует со скоростью до 3,0 км/с и только АС-ДТ на основе пористой селитры производства Канады (фирма Grend Paroisse) достигают скорости детонации в стальных трубах в среднем 3,7 км/с. Насыпная плотность селитры зарубежного производства 0,72 кг/дм3, что на 25 % ниже насыпной плотности непористой АС (0,9 кг/дм3) и на 14 % ниже насыпной плотности пористой селитры российского производства (0,82 кг/дм3). Коллектив авторов [2 ] на основании теории горения зерен ВВ установил, что скорость детонации смесей непористой АС с ДТ без добавок, как и с таковыми, а так же и пористой АС с ДТ имеют относительно низкие значения скорости детонации не только из-за малой плотности заряжания но и из-за особенности горения самих зерен ВВ. Вначале происходит горение зерен в зоне, покрытой пленкой горючего и реакция окисления идет при значительном отрицательном кислородном балансе, а в конце без горючего – при значительном положительном кислородном балансе, это приводит к снижению доли энергии ВВ, поддерживающей процесс детонации, а значит к снижению ее скорости. Это же характерно и по отношению к смесям с не пористой селитрой, в которой отдельные гранулы содержат большое количество дизтоплива, а другие – недостаток его [3].

Лабораторные исследования

В лаборатории энергоемких материалов факультета Химии и химических технологий КазНУ им аль-Фараби разработаны модифицированные простейшие взрывчатые вещества - стабилизированные игданиты.

Состав масс, %:

Аммиачная селитра – 94,5

Отработка масла +Битум (БНД) –5,5

Элементный состав БНД 60\90

Таблица 1.

Марка битума	Зольность %	С	H	S	N	O
БНД 60\90	0,167	84,91	11,01	3,05	0,52	0,34

Состав тщательно перемешивался до получения однородной массы серо – белого цвета (рис 1).

Рисунок 1 - Стабилизированный игданит серо – белого цвета.

Проводились исследования на предмет миграции жидкой горючей добавки из колонки заряда. Данные миграции ЖГД из колонки заряда сведены в табл. 2 и графически показаны на рис.2

Таблица 2. Объем миграции ЖГД из колонки заряда.

Содержание Битума, %	Объем миграции ЖГД (%) по времени (ч)
	24 ч	48 ч	72 ч	96 ч
0,025	35	45	48	52
0,05	30	40	45	48
0,1	17	25	28	30
0,15	10	15	18	20
0,2	3	5	6	8
0,25	0	0	0	0

В результате проведенных исследований выяснилось, что при вводе в жидкую горючую добавку БНД в объеме 0,25 % от массы жидкой горючей добавки. Миграция отсутствовала. Проводились исследования на предмет слеживания ВВ. В течении 6 месяцев комкования и разрушение гранул отсутствовало.

Рисунок 2 - Зависимость миграции от времени и объемов БНД

ВЫВОДЫ

Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что удерживающая способность гранул АС не обеспечивает необходимое поглощение ДТ, что существенно снижает взрывчатые характеристики ВВ.

Установлено, что введение в состав вяжущего БНД ликвидирует миграцию дизельного топлива из колонки заряда. В результате ВВ остается физически стабильным более 96 часов после его приготовления.

Полученный состав может готовится на заводе и на месте применения без изменения существующих технологий, имеет высокую экологичность и большую экономическую эффективность.

Таким образом, решается вопрос стабилизации стехиометрического состава во времени, и это ликвидирует основной недостаток смесей АС-ДТ, являющийся главным сдерживающим фактором в широкомасштабном использовании АС-ДТ на горных предприятиях для отбойки необводненных горных пород.

ЛИТЕРАТУРА

1. Влияние типа и свойств аммиачной селитры на взрывчатые характеристики сыпучих смесевых ВВ /В.Г. Додух, А.В. Старшинов, А.М. Черниловский и др.- Горный журнал. – 2003. - № 4.- с. 66-70.

2. Характеристические параметры уплотненных микрогранулированных взрывчатых веществ на основе смесей нитрата аммиака с нефтепродуктами./ Джордж Б Кларк, Роберт Ф. Брузовски, Джозеф Г. Стайтс и др.- В сб. «Разрушение и механика горных пород.».- Москва, Недра, 1992 .- с. 43-61.

3. Вісник КДПУ. Випуск 2/2006 (37). Частина 2.