[go: up one dir, main page]

RU2211823C2 - Method of manufacturing sensitizing microspheres - Google Patents

Method of manufacturing sensitizing microspheres Download PDF

Info

Publication number
RU2211823C2
RU2211823C2 RU99117282/02A RU99117282A RU2211823C2 RU 2211823 C2 RU2211823 C2 RU 2211823C2 RU 99117282/02 A RU99117282/02 A RU 99117282/02A RU 99117282 A RU99117282 A RU 99117282A RU 2211823 C2 RU2211823 C2 RU 2211823C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microspheres
glass
explosives
sensitizing
emulsion
Prior art date
Application number
RU99117282/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99117282A (en
Inventor
В.И. Чикунов
В.А. Матрёнин
Original Assignee
Матрёнин Владимир Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Матрёнин Владимир Анатольевич filed Critical Матрёнин Владимир Анатольевич
Priority to RU99117282/02A priority Critical patent/RU2211823C2/en
Publication of RU99117282A publication Critical patent/RU99117282A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2211823C2 publication Critical patent/RU2211823C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Abstract

FIELD: explosives. SUBSTANCE: invention relates to emulsion explosives used in mining industry, more particularly to sensitizing microspheres contained in explosives. Manufacturing the latter involves separation of hollow spheres formed upon combustion of coal fines and whose shells are composed of aluminosilicate from other coal combustion products, mixing the spheres with 1-8 wt % of boric acid, and heating the mixture to 200-500 C. EFFECT: stabilized detonation in charges when exploded on open surface and prolonged explosive properties on storage. 1 tbl

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к эмульсионным взрывчатым веществам (ЭВВ), применяемым на разрезах, в шахтах и рудниках. The invention relates to mining, and in particular to emulsion explosives (emulsion explosives) used in sections, in mines and mines.

Более конкретно изобретение относится к способам получения полых стеклянных микросфер, входящих в состав ЭВВ и обеспечивающих повышение их взрывчатых характеристик, таких как скорость и минимальный диаметр детонации, стабильность свойств при различных внешних давлениях и температурах применения, длительных строках хранения. More specifically, the invention relates to methods for producing hollow glass microspheres, which are part of the emulsion explosives and provide an increase in their explosive characteristics, such as speed and minimum diameter of detonation, stability of properties at various external pressures and temperatures of use, long storage lines.

Известен способ изготовления полых стеклянных микросфер [1], включающий варку стекла натрийкальцийборсиликатного состава с газообразователем, температура диссоциации которого выше температуры варки стекла, механическое дробление полученного стекла до мелкого порошка (размер частиц около 10 мкм), распыление и нагревание стеклянного порошка в газовом пламени до температуры выше температуры диссоциации газообразователя, расплавления частиц стекла и образования внутри расплавленных частиц стекла газовых полостей, флотационное разделение в воде образовавшихся полых стеклянных микросфер от частиц стекла с непрореагировавшим газообразователем, сушку всплывших в воде микросфер и утонувших частиц стекла. A known method for the manufacture of hollow glass microspheres [1], including the boiling of glass of sodium-calcium-borosilicate composition with a blowing agent, the dissociation temperature of which is higher than the melting temperature of the glass, mechanical crushing of the resulting glass to a fine powder (particle size of about 10 μm), spraying and heating the glass powder in a gas flame to temperatures above the temperature of dissociation of the blowing agent, the melting of glass particles and the formation of gas cavities inside the molten glass particles, the flotation is divided the formation of hollow glass microspheres in water from glass particles with an unreacted blowing agent, drying of the microspheres that have surfaced in the water and drowned glass particles.

Высушенные до влажности 0,2-0,3% микросферы используют для сенсибилизации ЭВВ, а утонувшие частицы стекла возвращают на повторное нагревание в газовом пламени. Dried to a moisture content of 0.2-0.3%, the microspheres are used to sensitize emulsion explosives, and drowned glass particles are returned to re-heating in a gas flame.

Изготовленные описанным способом стеклянные микросферы в зависимости от состава и температуры плавления исходного стекла и других технологических режимов получения характеризуются низкой истинной плотностью - от 0,1 до 0,36 г/см, высокой прочностью на гидродинамическое сжатие - от 30 до 110 кг/см2 (10% - уровень разрушения).The glass microspheres made by the described method, depending on the composition and melting temperature of the initial glass and other technological production conditions, are characterized by low true density - from 0.1 to 0.36 g / cm, high hydrodynamic compression strength - from 30 to 110 kg / cm 2 (10% is the level of destruction).

Высокая химическая стойкость натрийкальцийборсиликатного стекла препятствует взаимодействию его с раствором окислителей, что обеспечивает сохранение структуры эмульсии и взрывчатых характеристик полученного эмульсионного ВВ при длительном хранении. The high chemical resistance of sodium-calcium borosilicate glass prevents its interaction with a solution of oxidizing agents, which ensures the preservation of the structure of the emulsion and the explosive characteristics of the resulting emulsion explosives during long-term storage.

Сенсибилизирующая способность стеклянных микросфер с натрийкальцийборсиликатным составом оболочек позволяет получать эмульсионные ВВ, детонирующие от одного капсюля-детонатора в открытых зарядах диаметром 36-40 мм. The sensitizing ability of glass microspheres with the sodium-calcium-borosilicate composition of the shells makes it possible to obtain emulsion explosives detonating from one detonator capsule in open charges with a diameter of 36-40 mm.

Недостатками описанного способа изготовления микросфер являются высокие требования к исходным компонентам для получения плава стекла, сложность технологии получения микросфер, большие энерго- и трудозатраты. Описанные недостатки обуславливают высокую цену изготовления микросфер. The disadvantages of the described method of manufacturing microspheres are the high requirements for the starting components for producing glass melt, the complexity of the technology for producing microspheres, high energy and labor costs. The described disadvantages cause a high manufacturing cost of microspheres.

Известен способ изготовления сенсибилизирующих микросфер, входящих в состав взрывчатого вещества, включающий отделение образующихся при пылевидном сжигании каменного угля полых микросфер с алюмосиликатным составом оболочек от других продуктов сгорания угля (2). A known method of manufacturing the sensitizing microspheres included in the composition of the explosive, including the separation formed from the pulverized combustion of coal, hollow microspheres with aluminosilicate composition of the shells from other products of coal combustion (2).

Изготовление полых стеклянных микросфер при пылевидном сжигании угля на тепловых электростанциях является побочным процессом и носит случайный характер, зависящий от марок и зольности сжигаемых углей, режимов их сжигания. The manufacture of hollow glass microspheres in the pulverized combustion of coal in thermal power plants is a side process and is random in nature, depending on the grades and ash content of the burned coal, and the modes of their combustion.

Малое время нахождения в высокотемпературной зоне пламени котлов тепловых электростанций и большие колебания состава исходных компонентов не позволяют полностью пройти процессам стекловарения в оболочках микросфер, что обуславливает их низкие физико-химические характеристики. The short time spent in the high-temperature zone of the flame of the boilers of thermal power plants and large fluctuations in the composition of the starting components do not allow the glass processes in the shells of the microspheres to completely pass, which leads to their low physicochemical characteristics.

Микросферы с алюмосиликатным составом оболочек составляют до 1% от массы твердых продуктов сжигания угля на тепловых электростанциях и поэтому их запасы на поверхностях прудов-отстойников шлакоотвалов значительны и постоянно пополняются. Microspheres with aluminosilicate composition of the shells make up to 1% of the mass of solid products of coal combustion at thermal power plants and therefore their reserves on the surfaces of slag dump ponds are significant and constantly replenished.

Полученные описанным способом алюмосиликатные микросферы являются дешевыми, но они не обеспечивают стабильности детонации ЭВВ в зарядах диаметром 36-40 мм. В присутствии алюмосиликатных микросфер ЭВВ не инициируются электродетонатором при взрывании на открытой поверхности, но они инициируются электродетонатором при взрывании в канальной мортире или стальной трубе. Obtained by the described method, aluminosilicate microspheres are cheap, but they do not provide stability of detonation of emulsion explosives in charges with a diameter of 36-40 mm. In the presence of aluminosilicate microspheres, emulsion explosives are not initiated by an electric detonator when detonated on an open surface, but they are initiated by an electric detonator when detonated in a channel mortar or steel pipe.

Через 15-25 суток у ЭВВ с алюмосиликатными микросферами снижаются взрывчатые характеристики и они уже не инициируются электродетонатором даже при взрывании в мортире. After 15-25 days, explosive characteristics are reduced for emulsion explosives with aluminosilicate microspheres and they are no longer initiated by an electric detonator even when blown up in a mortar.

Снижение взрывчатых характеристик ЭВВ объясняется тем, что при контакте алюмосиликатных микросфер с эмульсией между ними происходит физико-химическое взаимодействие, разрушающее структуру эмульсии и уменьшающее прочность оболочки микросфер. The decrease in explosive characteristics of emulsion explosives is due to the fact that upon contact of the aluminosilicate microspheres with the emulsion, a physicochemical interaction occurs between them, which destroys the structure of the emulsion and reduces the strength of the shell of the microspheres.

Недостатки описанного способа изготовления микросфер, принятого за прототип, включающего отделение образовавшихся при пылевидном сжигании каменного угля стеклянных полых микросфер с алюмосиликатным составом оболочек от других твердых продуктов сгорания, согласно изобретению, устраняются тем, что в полученные микросферы вводят 1-8% борной кислоты и нагревают смесь до температуры 200-500oС. Положительный эффект предлагаемого способа достигается за счет изменения физико-химических свойств оболочек микросфер.The disadvantages of the described method of manufacturing microspheres, taken as a prototype, which includes the separation of glass hollow microspheres formed by pulverized coal burning with aluminosilicate composition of shells from other solid combustion products, according to the invention, are eliminated by the fact that 1-8% boric acid is introduced into the obtained microspheres and heated mixture to a temperature of 200-500 o C. The positive effect of the proposed method is achieved by changing the physico-chemical properties of the shells of the microspheres.

Силикаты поверхности стеклянных микросфер, вступая во взаимодействие с водой или с влагой воздуха, гидролизуются. Щелочные силикаты образуют при этом едкую щелочь и гель кремниевой кислоты. Щелочь может свободно вымываться или оставаться на поверхности стекла, а гель кремниевой кислоты остается на поверхности стекла в виде более или менее равномерного слоя. Слой геля кремниевой кислоты замедляет процесс дальнейшего разрушения стекла. The silicates of the surface of glass microspheres, interacting with water or with air moisture, are hydrolyzed. Alkaline silicates form a caustic alkali and silicic acid gel. The alkali can be washed freely or remain on the surface of the glass, and the silica gel remains on the surface of the glass in the form of a more or less uniform layer. The silicic acid gel layer slows down the process of further glass breakdown.

Если поверхность стекла не омывается водой, а подвергается воздействию лишь паров воды, то едкие щелочи или получающиеся из них в результате взаимодействия этих щелочей с углекислотой карбонаты постепенно накапливаются на поверхности стекла, образуя мельчайшие капли. При длительном соприкосновении капли концентрированного раствора щелочи со стеклом происходят глубокие разрушения поверхности. If the surface of the glass is not washed by water, but is exposed only to water vapor, then caustic alkalis or carbonates obtained from them as a result of the interaction of these alkalis with carbon dioxide gradually accumulate on the glass surface, forming tiny droplets. With prolonged contact of a drop of a concentrated alkali solution with glass, deep surface damage occurs.

Борная кислота является очень слабой кислотой. Однако при нагревании, вследствие меньшей летучести борной кислоты, она вытесняет из солей как угольную, так и другие кислоты. Кипящий концентрированный раствор борной кислоты разлагает щелочные сульфаты и многие карбонаты. При нагревании борная кислота теряет воду с образованием борного ангидрида. Большая часть воды удаляется при 200oС.Boric acid is a very weak acid. However, when heated, due to the lower volatility of boric acid, it displaces both carbonic and other acids from salts. A boiling concentrated solution of boric acid decomposes alkaline sulfates and many carbonates. When heated, boric acid loses water to form boric anhydride. Most of the water is removed at 200 o C.

Борный ангидрид, являясь кислотным окислом, активно взаимодействует с большинством окислов или их карбонатов и в первую очередь с окислами щелочных и щелочноземельных металлов, образуя соответствующие соли. Важным свойством борного ангидрида является способность его к вытеснению окиси кремния из силикатных стекол. Расплавленный борный ангидрид реагирует с поверхностными слоями оболочек микросфер, взаимно проникая друг в друга. Чем выше температура, продолжительность нагрева и чем больше введено в состав микросфер борной кислоты, тем сильнее изменяется химический состав оболочек микросфер, приобретая свойства алюмоборосиликатных стекол. При этом заплавляются местные разрушения и дефекты оболочек микросфер. Boric anhydride, being an acidic oxide, actively interacts with most oxides or their carbonates, and primarily with oxides of alkali and alkaline earth metals, forming the corresponding salts. An important property of boric anhydride is its ability to displace silicon oxide from silicate glasses. The molten boric anhydride reacts with the surface layers of the shells of the microspheres, mutually penetrating into each other. The higher the temperature, the duration of heating, and the more boric acid is introduced into the microspheres, the more the chemical composition of the microsphere shells changes, acquiring the properties of aluminoborosilicate glasses. In this case, local destruction and defects of the shells of microspheres are fused.

Алюмоборосиликатные стекла в сравнении со стеклами другого состава обладают наибольшей химической и термической стойкостью. Термическая стойкость обусловлена малым коэффициентом линейного расширения боросодержаших стекол. Меньший коэффициент линейного расширения поверхности оболочек обработанных алюмосиликатных микросфер обуславливает переход их в сжатое состояние при охлаждении микросфер, что повышает прочность оболочек. Aluminoborosilicate glasses in comparison with glasses of a different composition have the highest chemical and thermal resistance. Thermal resistance is due to the low coefficient of linear expansion of boron-containing glasses. A lower coefficient of linear expansion of the surface of the shells of the processed aluminosilicate microspheres causes their transition to a compressed state upon cooling of the microspheres, which increases the strength of the shells.

Нижний предел нагрева смеси микросфер с борной кислотой - 200oС обусловлен температурой интенсивного образования ангидрида бора. Процесс взаимодействия борного ангидрида с оболочками микросфер ускоряется с повышением температуры. Верхняя граница нагрева - 500oС обосновывается условием отсутствия размягчения алюмосиликатных оболочек микросфер.The lower limit of heating the mixture of microspheres with boric acid - 200 o With due to the temperature of the intensive formation of boron anhydride. The process of interaction of boric anhydride with shells of microspheres accelerates with increasing temperature. The upper limit of heating - 500 o With justified by the condition of the absence of softening aluminosilicate shells of microspheres.

С применением полученных микросфер были изготовлены опытные образцы ЭВВ. Для их изготовления использовалась окислительно-восстановительная эмульсия, применяемая при изготовлении известного ЭВВ-порэмита 1. Эта эмульсия механически смешивалась с полученными предлагаемым способом сенсибилизирующими микросферами. Изготовленные таким образом ЭВВ патронировались в полиэтиленовые ампулы разного диаметра и подвергались испытаниям. У патронов ЭВВ определялся критический диаметр детонации, характеризующий их детонационную способность. Исследовалась зависимость критического диаметра детонации ЭВВ от количества введенной в микросферы с алюмосиликатным составом оболочек борной кислоты при инициировании электродетонатором зарядов, взрываемых на открытой поверхности. Испытуемые образцы ЭВВ содержали 2% по массе микросфер. Результаты испытаний приведены в таблице. Using the obtained microspheres, experimental models of emulsion explosives were made. For their manufacture, a redox emulsion used in the manufacture of the known emulsion explosive-poremit 1. was used. This emulsion was mechanically mixed with the sensitizing microspheres obtained by the proposed method. The emulsion explosives made in this way were patronized into polyethylene ampoules of various diameters and tested. The explosive blast cartridges were used to determine the critical detonation diameter characterizing their detonation ability. We studied the dependence of the critical diameter of the emulsion explosive detonation on the amount of boric acid shells introduced into microspheres with the aluminosilicate composition upon initiation by the detonator of charges exploding on an open surface. Test samples of emulsion explosives contained 2% by weight of microspheres. The test results are shown in the table.

Максимальной детонационной способностью обладают ЭВВ с микросферами, полученные при введении в алюмосиликатные микросферы 1-8% борной кислоты. Введение в состав алюмосиликатных микросфер более 8% борной кислоты нецелесообразно, так как детонационная способность ЭВВ не повышается, а стоимость изготовленных микросфер растет. Emission explosives with microspheres obtained by introducing 1-8% boric acid into aluminosilicate microspheres have the maximum detonation ability. The introduction of more than 8% boric acid into the composition of aluminosilicate microspheres is impractical, since the detonation ability of the emulsion explosive does not increase, and the cost of the manufactured microspheres grows.

ЭВВ с полученными предлагаемым способом микросферами с течением времени не изменяют взрывчатых свойств. Их детонационная способность остается неизменной в течение года. Emulsion explosives with microspheres obtained by the proposed method do not change explosive properties over time. Their detonation ability remains unchanged throughout the year.

ЭВВ с полученными предлагаемым способом сенсибилизирующими микросферами могут устойчиво детонировать в зарядах диаметром 36 мм при взрывании электродетонатором на открытой поверхности. Emulsion explosives with sensitizing microspheres obtained by the proposed method can be stably detonated in charges with a diameter of 36 mm when detonated by an electric detonator on an open surface.

Источники информации
1. Технические условия ТУ 6-48-91-92.
Sources of information
1. Technical specifications TU 6-48-91-92.

2. Патент Российской Федерации 2055064, кл. С 06 В 31/28, С 06 В 45/08, 27.02.96 (прототип). 2. Patent of the Russian Federation 2055064, cl. C 06 V 31/28, C 06 V 45/08, 02/27/96 (prototype).

Claims (1)

Способ изготовления сенсибилизирующих микросфер, входящих в состав взрывчатого вещества, включающий отделение образующихся при пылевидном сжигании каменного угля полых микросфер с алюмосиликатным составом оболочек от других продуктов сгорания угля, отличающийся тем, что в образованные полые микросферы смешивают с 1-8 мас. % борной кислоты и нагревают смесь до температуры 200-500oС.A method of manufacturing a sensitizing microspheres that are part of an explosive, comprising separating the hollow microspheres formed by pulverized coal burning with aluminosilicate composition from other combustion products of coal, characterized in that they are mixed with 1-8 wt. % boric acid and heat the mixture to a temperature of 200-500 o C.
RU99117282/02A 1999-08-09 1999-08-09 Method of manufacturing sensitizing microspheres RU2211823C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117282/02A RU2211823C2 (en) 1999-08-09 1999-08-09 Method of manufacturing sensitizing microspheres

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117282/02A RU2211823C2 (en) 1999-08-09 1999-08-09 Method of manufacturing sensitizing microspheres

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99117282A RU99117282A (en) 2001-06-20
RU2211823C2 true RU2211823C2 (en) 2003-09-10

Family

ID=29776460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99117282/02A RU2211823C2 (en) 1999-08-09 1999-08-09 Method of manufacturing sensitizing microspheres

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2211823C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4315784A (en) * 1978-11-30 1982-02-16 Nippon Oil And Fats Company, Limited Water-in-oil emulsion explosive composition with imidazoline derivative emulsifier
RU2055064C1 (en) * 1993-01-12 1996-02-27 Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности Composition of water-emulsion explosive

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4315784A (en) * 1978-11-30 1982-02-16 Nippon Oil And Fats Company, Limited Water-in-oil emulsion explosive composition with imidazoline derivative emulsifier
RU2055064C1 (en) * 1993-01-12 1996-02-27 Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности Composition of water-emulsion explosive

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАРОН В.А., КАНТОР В.Х. Техника и технология взрывных работ в US. - М.: Недра, 1989, с. 82-85. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0466820B2 (en)
CN100513987C (en) Detonator excimer and detonator therewith
US4073741A (en) Cobalt oxide chlorate candle
US2506229A (en) Electric fuse
JPH0151455B2 (en)
RU2211823C2 (en) Method of manufacturing sensitizing microspheres
JP2001064049A (en) Combustion process applicable to production of cement
US3239395A (en) Stabilized explosive containing nitromethane and amine
Schechter et al. Chlorate candles as a source of oxygen
US4101291A (en) Oxygen gas generator and method of manufacturing the gas generator
US4402705A (en) Incendiary composition containing a group IVB metallic fuel
JPH06144982A (en) Pyrotechnic delay composition
US2530491A (en) Incendiary composition
CN103193566A (en) Liquid oxygen explosive composite and liquid oxygen explosive
RU101167U1 (en) EMERGENCY EXPLOSIVE SAFETY CARTRIDGE
US2079777A (en) Safety igniter for blasting explosive devices
US2363254A (en) Blasting cap
US3213167A (en) Process for making lightweight aggregate
US2885277A (en) Hydrogen gas generating propellent compositions
RU2119903C1 (en) Pyrotechnic composition detonating under action of shock-wave loadings
KR102849344B1 (en) Method for producing hollow spherical glass particles
US2872305A (en) Liquid oxygen explosive and methods for preparing same
CA1095703A (en) Gas generator and method of manufacturing the gas generator
Yang et al. Study on Effect of Spheroidization on Hazardous Classification of ADN
Shimizu A concept and the use of negative explosives

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040810