5.4.2 Технико-экономические показатели производства
В результате комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ разработана прогрессивная автоматизированная технология получения патронированных высокопредохранительных ВВ, обобщившая в себе лучший опыт, накопленный на предприятиях оборонного комплекса. Созданное в ФНПЦ «Алтай» производство производительностью до 2000 т в год способно полностью обеспечить потребности России и ближнего зарубежья в высокопредохранительных ВВ, что позволило начиная с 1999 г. ликвидировать их дефицит и повысить безопасность взрывных работ на угольных объединениях России. За период использования угленитов производства ФНПЦ «Алтай» не было ни единого случая возникновения аварийных ситуаций. Технико-экономические показатели производства приведены в таблице 5.8.
Таблица 5.8 – Технико-экономические показатели
производства
|
Затраты на производство, млн руб. (в ценах 1998 г.) |
77 |
|
Проектная мощность, т/год |
2000 |
|
Энергоемкость, кВт ч/т |
8500 |
|
Материалоемкость, тыс. руб./т |
5,6 |
|
Трудоемкость, чел. ч/т |
108 |
|
Численность работающих, чел. |
170 |
На основе исследований и оптимизации рецептур и технологии изготовления ВВ осуществлен выпуск усовершенствованного высокопредохранительного ВВ, имеющего более высокие детонационные и эксплуатационные характеристики. Особенности усовершенствованной рецептуры нашли отражение в новой редакции государственного отраслевого стандарта РФ на угленит Э-6.
6 Оптимизация и модернизация штатных рецептур нитроэфирсодержащих вв
Запущенное в эксплуатацию производство в период с 1998 по 2001 гг. удовлетворило запросы потребителей в высокопредохранительных ВВ. Как показал анализ статистического материала выпущенных ВВ V, VI и VII классов, воспроизводимость качества готовой продукции как внутри партии, так и от партии к партии обеспечивается строгим выполнением технологических регламентов. Разброс по рецептурному составу не выходил за пределы допусков, что достигается точностью дозировок компонентов.
Постоянство взрывчатых характеристик, выражаемое через плотность патронов, расстояние передачи детонации, скорость детонации и стабильность предохранительных свойств свидетельствуют об отработанности режимов всех технологических операций. Все промышленные партии высокопредохранительных ВВ V, VI и VII классов успешно прошли испытания в «НЦ ВостНИИ» на соответствие требованиям нормативной документации. Наряду с выпуском промышленной продукции постоянно велись исследования по оптимизации технологических режимов, а также модернизации рецептур штатных ВВ [7, 8].
6.1 Оптимизация угленита э-6
Оптимизация рецептуры угленита Э-6 была направлена на повышение взрывчатых и эксплуатационных характеристик по сравнению с базовой. Путем оптимизации состава нитроэфиров и рецептуры в целом, дисперсности компонентов и выбора более эффективных торговых марок сырья удалось повысить мощность ВВ на 15 %, восприимчивость к детонационному импульсу в два раза и обеспечить сохранение взрывчатых и физико-химических свойств до девяти месяцев [9, 10].
В таблицах 6.1, 6.2 приведены результаты исследований зависимости детонационных характеристик угленита Э-6 от дисперсности окислителя – нитрата натрия и горючего – хлорида аммония.
С увеличением дисперсности нитрата натрия и содержания нитроэфиров скорость детонации растет. При достижении 2,5–2,6 км/с промышленные образцы угленита Э-6 не выдерживают испытания на предохранительные свойства в штреке.
Таблица 6.1 – Исследование зависимости предохранительных свойств Э-6 от дисперсности окислителя и содержания
нитроэфиров
|
Содержание нитроэфиров, % |
12,5 |
13,8 |
14,0 |
13,0 |
13,7 |
14,2 |
|
Удельная поверхность нитрата натрия, см2/г |
540 |
560 |
570 |
800 |
800 |
1000 |
|
Скорость детонации, км/с |
2,1 |
2,28 |
2,3 |
2,3 |
2,45 |
2,6 |
|
Предельный заряд, не воспламеняющий метановоздушную смесь, г |
250 |
250 |
250 |
250 |
200 |
<200 |
Таблица 6.2 – Зависимость взрывчатых характеристик Э-6 от дисперсности хлорида аммония (содержание нитроэфиров 14 %)
|
Показатель |
Удельная поверхность хлорида аммония, см2/г | |
|
500 |
1200 | |
|
Скорость детонации, км/с: – открытого заряда; – в металлической оболочке |
2,2 2,4 |
2,28 2,76 |
|
Передача детонации между патронами, см |
9 |
8 |
|
Предельный заряд, не воспламеняющий метановоздушную смесь, г |
250 |
250 |
В аналогичных условиях эксперимента в образцах с дисперсным хлоридом аммония скорость детонации увеличивается несущественно, несколько снижается передача детонации (см. таблицу 6.2).
Анализ показал, что для повышения детонационных характеристик ВВ наиболее целесообразно применение измельченного хлорида аммония, так как в этом случае ВВ сохраняет высокие предохранительные свойства по предельной массе заряда. При этом повышаются селективно-детонирующие свойства системы, о чем в первом приближении свидетельствует соотношение скоростей детонации открытого и в металлической оболочке зарядов. Детонационная восприимчивость состава несколько снижается. Детонационные характеристики Э-6 приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 – Детонационные характеристики угленита Э-6 в зависимости от содержания нитроэфиров
|
Наименование показателей |
Массовая доля нитроэфиров в составе, % | |||
|
13,0 |
13,5 |
14,0 |
14,5 | |
|
Скорость детонации, км/с |
2,15 |
2,21 |
2,36 |
2,48 |
|
Передача детонации между патронами, см: - сухими; - выдержанными в воде |
7 5 |
9 7 |
11 9 |
13 11 |
Дальнейшие исследования показали, что детонационная восприимчивость повышается как с ростом содержания НГЦ в смесевом нитроэфире (рисунок 6.1), так и с повышением содержания древесной муки (рисунок 6.2). Влияние плотности патрона на скорость детонации приведено на рисунке 6.3.
С увеличением содержания НГЦ в смесевом нитроэфире до 65–70 % передача детонации модернизированного состава находится в диапазоне 11–13 см, что выше данного показателя для базовой рецептуры. При этом скорость детонации рецептуры с (14,0±1,0) % нитроэфиров и плотностью ВВ 1,35 г/см3 не превышает критической величины и превосходит базовую.
Основные компоненты ВВ являются сильно гигроскопичными веществами. Для сохранения физико-химической и детонационной стабильности ВВ патроны влагоизолируют парафинпетролатумной смесью, а в состав ВВ, как правило, вводят специальные гидрофобные и влагоструктурирующие добавки. Данные добавки оказывают флегматизирующее действие на состав, приводящее к снижению динамических характеристик и детонационной восприимчивости ВВ. В этой связи содержание добавок в составе необходимо снизить до минимума.
На гидродинамическом приборе изучено влияние содержания (рисунок 6.4) и дисперсности влагоструктурирующих (NaКМЦ) и гидрофобных добавок (рисунок 6.5) на водоустойчивость ВВ.
D,
км/с
Рисунок 6.3 – Влияние плотности Э-6 на скорость детонации
Установлено, что стеарат цинка более эффективен, чем стеарат кальция.
С увеличением содержания и дисперсности стеаратов и NaКМЦ водоустойчивость угленитной массы растет. Полученные зависимости позволяют определить рациональный путь достижения водоустойчивости.
Это позволило минимизировать содержание добавок в составе, а также затраты по технологии их подготовки.
Таким образом, в результате проведенных исследований были определены требования как по дисперсности, так и по содержанию компонентов модернизированного угленита Э-6 (таблица 6.4).
Таблица 6.4 – Модернизированная рецептура угленита Э-6
|
Наименование компонентов |
Содержание, % |
Требования к компонентам |
|
Нитроэфиры |
14,0±0,5 |
– |
|
Содержание НГЦ в смесевом нитроэфире |
65–70 |
влага ≤ 0,5 % |
|
Нитрат натрия |
45,1±2,0 |
Sуд ≤ 400–500 |
|
Хлористый аммоний |
29,1±1,0 |
Sуд ≤ 700–1000 |
|
Хлористый натрий |
6,6±0,7 |
Sуд ≤ 300–500 |
|
NаКМЦ |
1,6±0,2 |
Sуд ≥ 2500–4000 |
|
Древесная мука |
2,5±0,3 |
Sуд ≥ 3500–4000 |
|
Стеарат цинка (кальция) |
0,8±0,2 |
Sуд ≥ 5600 |
|
Хлопок коллодионный или коллоксилин |
0,2±0,05 |
марка ПСВ |
|
Сода кальцинированная |
0,2±0,1 |
по дозировке |
Модернизированная рецептура угленита Э-6 с 2001 г. внедрена в производство, имеет в сравнении со штатной рецептурой преимущества по физико-химическим, технологическим, детонационным и предохранительным свойствам и обеспечивает сохранение служебных характеристик в течение девяти месяцев (таблица 6.5).
Проведенные работы по отработке рецептуры и технологии изготовления позволили перейти к выпуску угленита Э-6 более высокого качества. Найденные решения отражены в новой редакции государственного отраслевого стандарта РФ на угленит Э-6 – ГОСТ Р 52036-2003, а на продукцию ФНПЦ «Алтай» начиная с 2000 г. получен сертификат качества. Претензий к качеству угленита Э-6 от применяемых его угольных объединений не поступало.
Таблица 6.5 – Характеристики штатной и модернизированной рецептур Э-6
|
Показатель |
Штатная |
Модернизированная |
|
Скорость детонации, км/с: – открытого заряда; – в оболочке |
2,0 2,2 |
2,3 2,6 |
|
Передача детонации между патронами, см: – сухими; – выдержанными в воде |
8–9 3–4 |
12–13 6–8 |
|
Предельный заряд, не воспламеняющий метановоздушную смесь, г |
200 |
250 |
|
Эффективность в бетонном блоке, мм |
30,3 |
33,1 |
|
Срок годности, мес. |
6 |
9 |