Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология смесевых энергоемких материалов. Учебное пособие.pdf
Свойства и состав гранулированных динамонов
Динамоны
Гранулиты
АМ-8
АМ-10
АС-8
АС-4
С-2
М
Состав, %:
аммиачная селитра ЖВ
89
87,7 - - - -
-
аммиачная селитра
(гранулированная)
масло минеральное
3
2,3 3 4,2
4.2
5,5
5,5
пудра алюминиевая
8
10 8 4 - -
-
мука древесная
- - - - 3 - -
Теплота взрыва, кДж/кг
4944
5426
5204
4525
3842
3855
3855
Объем газов, л/кг
830
800
847
907
985
980
980-990
Работоспособность по пробе
Трауцля, мл
Бризантность при взрывании в
стальном кольце, мм
Критический диаметр, мм:
в стальной оболочке
10
10
18-25
20-28
20-25
20-25
25-30
в бумажной оболочке
20-22
15-18 - - - -
-
Скорость детонации, км/с
оболочке)
Чувствительность к удару, %
8-24
12-36
8-12
4-12
0-4 0 0
Водоустойчивость по
гидродинамическому прибору, см
61
Таблица 17
Показатели
(заряд d=38-42 мм в стальной
Игданит
- - 89 91,8 92,8 94,5 94,5
420-440 425-460 410-430 390-410 320-330 320-330 320-330
28-30 30-32 24-28 22-26 15-22 18-22 15-20
4,0-4,8 4,1-4,3 3,0-3,6 2,6-3,2 2,4-3,2 2,5-3,6 2,2-2,8
40-45 42-50 - - - - -
61
Показатели
Акватолы
Аква-
нал №1
Акваниты
65/35 С
М-15
АВ
МГ
ЗЛ
№16
АРЗ
Состав, %:
аммиачная селитра
(гранулированная)
натриевая селитра
- - -
20 - 32 -
тротил
34
25
28
17-20
20
30
29
алюминий
-
15 - 9-11 5 - -
3
(КМЦ)
1,5
(КМЦ)
2
(полиакриламид)
1,5
(гуар)
1
(КМЦ)
кальциевая селитра
- - -
-
10 - 10
14 и 5
(антифриз)
Теплота взрыва, кДж/кг
3436
5363
3478
6154
4860
3603
4483
4190
Работоспособность по
пробе Трауцля, мл
310-
350
Бризантность заряда в
10 г), мм
Скорость детонации, км/с
4,8-5,5
4,5-5,0
4,6-5,2
4,5-5,0
4,7-5,2
5,0-5,5
4,8-5,4
5,0-5,5
62
Таблица 18
Свойства и характеристики водонаполненных ВВ
63 58,5 51 26,5 57 25,5 53
загуститель
вода 15 15
стальном кольце (шашки
1 (КМЦ) 0,5 (КМЦ)
12 6 12 6
330-360 465-480 330-350 400-430 400-410 300-385
25-28 30-34 22-26 30-32 27-30 22-26 24-30 25-27
360-380
Водонаполненные ВВ. Отличительной особенностью
водонаполненных взрывчатых веществ (ВВВ) является наличие в их
составе воды от 6 до 15% в концентрированном растворе аммиачной
селитры, которая позволяет получать смесь в виде высокоплотной
суспензии. При введении загустителя и структурообразующей
добавки (сшивки) ВВВ переходит в гелеобразное состояние и
становится водоустойчивым. ВВВ малочувствительны к
механическим воздействиям, плотность заряжания их достигает 1,31,5 г/см
щелочных металлов можно получать заряды с плотностью до 1,6
г/см
3
. При содержании в составе ВВВ водорастворимых нитратов
3
. При взрывных работах применяют ВВ различного химического
состава и реологических свойств – от жидкотекучих масс до густых
резинообразных материалов.
В Советском Союзе производили следующие виды ВВВ:
акватолы, акваниты, акваналы, ифзаниты, горячельющиеся ВВ
и карботолы.
Акватолы выпускаются двух видов: 1) безводные сыпучие смеси
марок 63/35 С и М-15 (металлизированные), которые наполняются
горячей водой (15±3%) на месте их применения или насыщенным
раствором аммиачной селитры; 2) гелеобразные – марок АВ и МГ
готовые к употреблению.
Водонаполнение смесей 63/35 С и М-15 производится на
рудниках в самоходных смесительно-зарядных машинах типа
«Акватол» или на стационарных установках с применением
подогретой до 85-95°С воды. Температурный режим зависит от
времени года. В летний период полуфабрикаты наполняют холодным
насыщенным раствором селитры, а в зимний – раствором, подогретым
до температуры, при которой в момент смешения с холодной смесью
не происходит кристаллизации селитры. Высокая текучесть акватолов,
изготовляемых указанными выше способами, обеспечивает
возможность механизированного заряжания скважин. Но это же
свойство обусловливает пониженную водоустойчивость и физическую
стабильность таких ВВ. При прохождении через достаточно высокий
столб воды происходит некоторое расслоение состава и вымывание
селитры. Этих недостатков лишены гелеобразные акватолы AВ и МГ,
выпускаемые заводами в патронах требуемого диаметра
в полиэтиленовой оболочке. Гелеобразные акватолы сохраняют
взрывчатые свойства после пребывания под водой в течение многих
63
62
суток. Кроме этого, акватолы АВ и МГ в зимний период не теряют
Показатели
Т-20
Т-60
Т-80
Технический состав по массе, %:
аммиачная гранулированная селитра
тротил гранулированный или чешуйчатый
20
20
20
Раствор аммиачной селитры
40
40
40
Концентрация раствора аммиачной селитры
64
80
86
пластичность до температуры 18-20°C.
Их недостаток – отсутствие текучести, что затрудняет
механизацию заряжания. Неметаллизированные акватолы рекомендуются для взрывания крепких пород, а металлизированные – для
весьма крепких пород
К водонаполненным взрывчатым веществам пластичной
консистенции относятся акваниты ЗЛ, №16, АРЗ и акванал №1,
рецептурный состав и характеристики которых приведены в табл. 18.
Для обеспечения требуемой пластичности в их состав вводят
кальциевую селитру. Акваниты в пластичном состоянии более
водоустойчивы, чем в жидкотекучем. Они являются высокоплотными
малоустойчивыми к механическим воздействиям ВВ и предназначены
для подземных работ.
Акванит ЗЛ выпускается только непатронированным
(в полиэтиленовых мешках), акванит №16 и акванал №1 – в патронах,
шланговых зарядах, а также в непатронированном виде для
нагнетания в шпуры, акванит АРЗ – в гранулированном виде (размеры
гранул 2-5 мм). Акваниты предназначены для заряжания шпуров и
скважин малого диаметра по крепким и средней крепости породам в
сухих и обводненных забоях.
Ифзаниты – группа растворонаполненных ВВ, представляющая
собой плотные нерасслаивающиеся суспензии, твердой фазой которых
является смесь гранулированной аммиачной селитры с
гранулированным или чешуйчатым тротилом. К применению на
открытых работах допущены ифзаниты марок Т-20, Т-60, T-80,
которые отличаются друг от друга содержанием воды в жидкой фазе.
Буква в индексе условного обозначения ифзанита указывает на
присутствие в нем тротила, a соответствующая цифра – на
температуру насыщения раствора селитры. Состав и характеристика
ифзанитов приведены в табл. 19.
Таблица 19
Состав и характеристики ифзанитов
40 40 40
64
Окончание таблицы 19
Показатели
Т-20
Т-60
Т-80
Плотность раствора аммиачной селитры, %
1,3
1,368
1,372
Химический состав по массе, %:
селитра аммиачная
66
72
74
тротил
20
20
20
вода
14 8 6
Кислородный баланс, %
-1,6
-0,4
0
Плотность, г/см
3
1,34-1,38
1,48-1,52
1,52-1,56
Теплота взрыва, кДж/кг
3327
3792
3897
Объемная энергия взрыва, ккал/л
1080
1360
1440
Полная удельная работа взрыва, ккал/кг
675
760
780
Объем газов, л/кг
937
920
913
Скорость детонации, км/с
4,2-4,6
4,5-5,0
4,5-5,0
Критический диаметр, мм
100-120
100-110
90-100
Показатели
ГЛТ-20
ГЛТ-35
Т-15
ГЛ-10 В
Кислородный баланс, %
- - 9,6
-21,4
Теплота взрыва, кДж/кг
3687
3637
3436
5698
Объем газов, л/кг
- - 920
840
Объемная энергия взрыва, ккал/кг
1340
1370
1270
2180
Ифзаниты можно применять без загущающих и
структурообразующих добавок в сухих скважинах и скважинах с
непроточной водой при условии, что при заряжании массу ВВ
нагнетают под столб воды по зарядному шлангу и взрывают по
возможности в короткое время. При заряжании скважин с проточной
водой и при длительном нахождении заряда под водой (до 30 сут)
раствор селитры должен загущаться и структурироваться
с использованием необходимых добавок. Ифзаниты относятся
к высокомощным ВB и предназначены для взрывания крепких и
весьма крепких трудновзрываемых пород.
Горячельющиеся ВВ. К ним относятся водонаполненные ВВ, т.е.
смеси гранулированного тротила с горячим высококонцентрированным (88-90%) раствором аммиачной селитры и карбатола.
В настоящее время для применения рекомендованы следующие виды
горячельющихся ВВВ: ГЛТ-20 и ГПТ-35. Свойства этих ВВ
приведены в табл. 20.
Таблица 20
Характеристики горячельющихся ВВ
65
Окончание таблицы 20
Показатели
ГЛТ-20
ГЛТ-35
Т-15
ГЛ-10 В
Плотность, г/см
3
1,5-1,6
1,5-1,6
1,5-1,6
1,5-1,6
Работоспособность, см
3
-
-
320-350
450-470
Бризантность в стальном кольце,
мм
Чувствительность к удару, %
0-4
0-4
4-12
24-36
5.5-6,0 5,7-6,3 4,5-4,8 4,5-5,1
Существует два способа изготовления горячельющихся ВВ:
периодический, когда смешение компонентов проводят в отдельной
камере машины, и непрерывный, при котором дозируемые
компоненты смешиваются в устье скважины. Температура раствора
селитры в обоих случаях должна быть не ниже 90°С (во избежание
преждевременной кристаллизации селитры). К достоинствам этих ВВ
следует отнести малое содержание воды и малокомпонентность,
а к недостаткам – сложность работы с высококонцентрированным
раствором селитры в холодное время. Для заряжания обводненных
скважин рекомендуется закачивать смесь под слой воды. Отвердевшие
заряды детонируют от обычных шашек детонаторов. Описанные ВВ
опробованы при взрывании крепких пород и показали высокую
эффективность.
Карбатолы – горячельющиеся наполненные ВВ,
отвердевающие после загрузки их в скважину. Они изготовляются
смешением низкоплавкой эвтектической смеси аммиачной селитры и
карбамида с тротилом. Преимуществом карбатолов перед
другими наполненными ВВ является их высокая плотность.
Карбатолы выпускаются двух марок: обычный карбатол T-15 и
металлизованный ГЛ-10 В, включающий в состав небольшое
количество алюминия. Обводненные скважины заряжают
закачиванием смеси под столб воды. В таких условиях затвердевшие
заряды карбатолов могут находиться в скважине с непроточной водой
20-30 сут. Промышленные испытания показали целесообразность
применения карбатолов для взрывания крепких и весьма крепких
пород.
10.2. Эмульсионные взрывчатые вещества
Эмульсионные ВВ (ЭВВ, эмулиты) имеют неоспоримые
преимущества по экологии и безопасности получения и применения
66
по сравнению со всеми другими, применяемыми в России, типами
взрывчатых веществ. В производстве полностью исключаются
выбросы вредных веществ в атмосферу и водоемы, при взрыве
выделяется в 10-15 раз меньше ядовитых газов, что, кроме экологии,
сокращает время проветривания карьеров. Отличная
водоустойчивость снижает до минимума загрязнение грунтовых вод и
почвы при выдержке заряда ПВВ до взрыва, а полная механизация
заряжания исключает пыление и контакт человека с вредными
химическими веществами. Применение эмульсионных ПВВ дает
возможность изготавливать различные составы с широким
диапазоном физико-химических и взрывчатых свойств на едином
аппаратурном оформлении непосредственно на горных предприятиях
и получать взрывчатые составы в процессе заряжания скважин из
невзрывчатых компонентов.
ВВ этого типа являются перспективными в создании
промышленных ВВ. По ряду причин ЭВВ имеют большие перспективы
применения. Разработка их в нашей стране началась в 1975 г.
Эмульсионные ВВ представляют разновидность простейших АСВВ. Их
особенность состоит в том, что в отличие от смесей АС-ДТ, в которых
ДТ или другое низковязкое горючее покрывает гранулы АС и частично
впитывается внутрь гранул. В ЭВВ жидкое горючее покрывает тонкой
пленкой капли насыщенного раствора АС (иногда смешанных
растворов АС и натриевой селитры), образуя так называемую,
обратную эмульсию «вода в масле». Процесс эмульгирования
осуществляется в смесителях с быстро вращающейся мешалкой в
присутствии эмульгаторов.
Эмульсии ПВВ относятся к высококонцентрированным
дисперсным системам, где массовая доля внутренней фазы раствора
окислителей более 90%. Вследствие этого размер масляной прослойки
между каплями окислителя будет менее 0,1 мкм.
Полученная матричная эмульсия с высокой плотностью
переводится в детонационно-способное состояние введением
сенсибилизаторов в виде микросфер, пористых материалов или
газовых пузырьков. «Очаговый механизм» возбуждения детонации у
ЭВВ не вызывает сомнения, но сам процесс взрывчатого превращения
имеет несколько гипотез. Заслуживает внимания характер влияния
компонентного состава на детонационные характеристики, имеющие
граничные и оптимальные условия по содержанию окислителя,
горючего и воды.
67
Основой всех составов является матричная эмульсия, которая
образуется путем смешения в специальных аппаратах окислительного
раствора и горючей жидкой фазы, где внешнюю фазу образуют
различные нефтепродукты. Схематично процесс получения
и компоновки эмульсионного промышленного взрывчатого вещества
приведен на рис. 11.
Такие смеси в отличие от смесей АС-ДТ обладают высокой
водоустойчивостью и физически стабильны. Для повышения
детонационной способности, как и в акваналы, вводят газовые
пузырьки в виде, например, микросфер из полимерного материала или
стекла, добавлением порофоры или иным образом. Это повышает
чувствительность к импульсу, они возбуждаются от капсюлядетонатора и имеют сравнительно малые критические диаметры.
В эмулитах достигается высокая поверхность контакта между
окислителем (раствор АС) и горючим (нефтемасло).
Рис. 11. Схема получения эмульсионных ПВВ
По плотности ЭВВ несколько уступают взрывчатым суспензиям
типа акватолов, но больше, чем у гранулированных ВВ
и патронированных аммонитов. В зависимости от содержания жидкие
фазы могут обладать как текучими, так и пластическими свойствами.
Для повышения энергетических показателей в состав ЭВВ вводится
Аl порошок. Технология эмульсионных веществ имеет принципиальное отличие от технологии получения порошкообразных, гранулированных ВВ. Если в их производстве в основе лежат физикохимические процессы (измельчение, сушка, смешивание компонентов,
укупорка), то производство эмульсионных ВВ, состоящих из
высококонцентрированного водного раствора АС и жидкого
нефтепродукта (ДТ, мазут), базируется на гидромеханических
68
процессах. Раствор АС, нагретый до 60-90°С, диспергируется
в нефтепродукте за счет интенсивного перемешивания. В образовавшуюся смесь для стабилизации добавляют эмульгатор, и масса
приобретает свойства устойчивой эмульсии, в которой каждая капля
(глобула) раствора АС покрыта тонкой пленкой нефтепродукта
(эмульсия «вода в масле»). Готовятся эмулиты непосредственно
в местах потребления на специальных установках, смонтированных на
автомашинах (но есть и заводское производство). Водоэмульсионные
ПВВ обычно содержат 94-95% дисперсной фазы (раствор АС в воде)
и 5-6% дисперсионной среды (горючее и эмульгатор). Эмульсионные
ВВ с каждым годом приобретают все большие масштабы применения
в горнодобывающей промышленности. Представителями этого типа
ВВ являются порэмиты и гранэмиты различных марок. Порэмит
П-10А, например, представляет смесь, содержащую, %: 43 – АС,
16 – нитрата кальция, 11 – воды, 10 – Аl, 5 – нефтепродукта
(индустриальное масло+петролатум), 3 – эмульгатора и 5 – микросфер
стеклянных. Применяется в сухих и обводненных скважинах.
Изготавливается в заводских условиях. Кислородный баланс (КБ)
равен 15, теплота взрыва Q
эквивалент по Q
– 1,17. Порэмиты марок 1А, 5А соответственно
в
– 4800-5000 кДж/кг, тротиловый
в
имеют в составах 1 и 5% Аl. По физической структуре порэмиты –
пластичные вещества. Гранэмиты, например, гранэмит И-50,
представляет смесь гранулита – игданита – 50% и эмульсии порэмита
50%, которая готовится на месте потребления. КБ равен 0,4%,
Q
– 3500 кДж/кг, тротиловый эквивалент 0,84, D = 4,2-5 км/с,
в
d
80-90 мм в стальной трубе, объем газообразных продуктов взрыва
кр
V
= 950 л/кг, чувствительность к удару по стандартной пробе равна
o
4%. В промышленности используются также марки эмулитов:
эмульсолиты, эмулограны (Э-30 состоит из 30% порэмита и 70%
гранулита АСМ, соответственно Э-50 – это состав 50/50).
10.3. Промышленные взрывчатые вещества на основе нитросоединений
Нитроглицериновые промышленные ВВ. Нитроглицериновыми
называют все виды ПВВ, содержащие нитроглицерин или его смесь с
другими нитратами многоатомных спиртов независимо от природы и
содержания других компонентов. Нитроглицериновые ВВ
классифицируют в основном по содержанию нитроэфиров и по
69
консистенции ВВ. По первому признаку их подразделяют на низкопроцентные (содержание нитроэфиров не более 15%), среднепроцентные (15-60%) и высокопроцентные (более 60%), а по второму
признаку – на порошкообразные, полупластичные и пластичные,
причем две последние группы называют динамитами. К порошкообразным относятся составы, содержащие нитроэфиры до 15%.
Нитраты других многоатомных спиртов, например, этиленгликоля, диэтиленгликоля и т.п., вводятся в состав нитроглицериновых ВВ с целью снижения температуры кристаллизации
нитроглицерина (10-13°С), поскольку при переходе последнего
в твердое состояние составы затвердевают, теряют пластичность,
возрастает опасность в обращении, например, смесь нитроглицерина
с нитродигликолем в соотношении 6:4 переходит в твердое состояние
при температуре минус 19,5°С.
С целью предотвращения эксудации нитроглицерина и других
эфиров из состава ВВ их желатинизируют растворением
нитроклетчатки, содержащей 12-12,5% азота, или коллоидным
хлопком. Необходимость желатинизации определяется количеством
нитроэфира и проводится лишь тогда, когда содержание его в составе
ВВ более 5-6%.
В настоящее время применяют только порошкообразные
нитроглицериновые ВВ: непредохранительные – детониты и предохранительные – углениты, победиты, серные и нефтяные аммониты.
Состав, свойства и характеристики нитроглицериновых ВВ приведены
в табл. 21.
Детонит М изготовляется на труднозамерзающей смеси
нитроэфиров, поэтому применяется во всех климатических районах
страны. Он не слеживается, водоустойчив, детонирует в сухом
и увлажненном состоянии. Детонит М предназначен для
трудновзрываемых весьма крепких пород в обводненных забоях, на
подземных работах при взрывании шпуровыми зарядами.
Победит ВП-4 применяется для взрывания пород в шахтах,
опасных по газу и пыли. Предохранительные свойства его невысокие,
что объясняется небольшим содержанием соли-ингибитора,
повышенным содержанием сенсибилизатора и других активных
компонентов. Серный аммонит № 1 ЖВ, благодаря специфическим
пламегасящим свойствам, используется в серных и колчеданных
шахтах, опасных из-за загорания и взрывов серной пыли и сернистых
соединений.
70