RU2755069C1 - Emulsion explosive substance for sulphide-containing rocks - Google Patents
Emulsion explosive substance for sulphide-containing rocks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755069C1 RU2755069C1 RU2021101415A RU2021101415A RU2755069C1 RU 2755069 C1 RU2755069 C1 RU 2755069C1 RU 2021101415 A RU2021101415 A RU 2021101415A RU 2021101415 A RU2021101415 A RU 2021101415A RU 2755069 C1 RU2755069 C1 RU 2755069C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- water
- phase
- emulsion explosive
- emulsifier
- Prior art date
Links
- 239000002360 explosive Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 36
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical class [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 21
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 4
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 17
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920005652 polyisobutylene succinic anhydride Polymers 0.000 claims description 7
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims description 6
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 13
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 4
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 5
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 5
- ZHJGWYRLJUCMRT-UHFFFAOYSA-N 5-[6-[(4-methylpiperazin-1-yl)methyl]benzimidazol-1-yl]-3-[1-[2-(trifluoromethyl)phenyl]ethoxy]thiophene-2-carboxamide Chemical compound C=1C=CC=C(C(F)(F)F)C=1C(C)OC(=C(S1)C(N)=O)C=C1N(C1=C2)C=NC1=CC=C2CN1CCN(C)CC1 ZHJGWYRLJUCMRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 4
- -1 iron (III) ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N iron (II) ion Substances [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052948 bornite Inorganic materials 0.000 description 2
- BQOJVQYLMGADDA-UHFFFAOYSA-N calcium;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O BQOJVQYLMGADDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 229910052569 sulfide mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical class [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006165 Knowles reaction Methods 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- JJIQGEZLLWXYKV-UHFFFAOYSA-N calcium;dinitrate;hydrate Chemical class O.[Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JJIQGEZLLWXYKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N copper monosulfide Chemical class [Cu]=S BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 150000004687 hexahydrates Chemical class 0.000 description 1
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical class [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Inorganic materials [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 150000004685 tetrahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 150000004684 trihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства эмульсионных взрывчатых веществ и может быть использовано в горной промышленности при разработке сульфидсодержащих горных пород.The invention relates to the field of production of emulsion explosives and can be used in the mining industry in the development of sulfide-containing rocks.
Эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) широко применяют на горных работах благодаря высоким потребительским свойствам, обусловленным их водоустойчивостью, относительной безопасностью, экономичностью, способностью разрушать даже крепкие горные породы и экологической чистотой по сравнению с другими видами промышленных взрывчатых веществ (ВВ). Однако ЭВВ содержат в своем составе значительное количество аммиачной селитры (АС), что осложняет их применение в горных породах, так как АС при определенных условиях может вступать в экзотермическое взаимодействие с сульфидными минералами. Это взаимодействие приводит к повышению температуры, последующей деструкции системы «АС + сульфиды» и может вызвать несанкционированный взрыв [Коваленко И.Л., Куприн В.П. Взаимодействие эмульсионных взрывчатых веществ и их компонентов с сульфидными минералами // Взрывное дело. - 2010. - №103/60. - С. 154-159. Петров Е.А., Вдовина И.П., Савин П.И. Исследование влияния концентрации ингибирующих добавок на химическую стойкость эмульсионных взрывчатых веществ в среде пирита // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2018. - №1. - С. 55].Emulsion explosives (EE) are widely used in mining operations due to their high consumer properties due to their water resistance, relative safety, efficiency, the ability to destroy even hard rocks and environmental friendliness in comparison with other types of industrial explosives (EW). However, emulsion explosives contain in their composition a significant amount of ammonium nitrate (AS), which complicates their use in rocks, since under certain conditions AS can enter into exothermic interaction with sulfide minerals. This interaction leads to an increase in temperature, the subsequent destruction of the system "AS + sulfides" and can cause an unauthorized explosion [Kovalenko I.L., Kuprin V.P. Interaction of emulsion explosives and their components with sulfide minerals // Explosive business. - 2010. - No. 103/60. - S. 154-159. Petrov E.A., Vdovina I.P., Savin P.I. Investigation of the effect of the concentration of inhibiting additives on the chemical resistance of emulsion explosives in the pyrite environment // Bulletin of the Scientific Center for the Safety of Work in the Coal Industry. - 2018. - No. 1. - S. 55].
Для устранения этого недостатка в состав ЭВВ вводят специальные добавки, которые предотвращают химическое взаимодействие заряда ЭВВ с сульфидами.To eliminate this drawback, special additives are introduced into the composition of the emulsion explosive, which prevent the chemical interaction of the emulsion explosive charge with sulfides.
Известны составы ЭВВ, в которые при рН окислительной фазы ниже 7,0 вводят ингибиторы, нейтрализующие как азотную кислоту и продукты ее разложения, появляющиеся в ходе химических реакций в системе «АС + сульфиды» и катализирующие процесс экзотермического разложения АС, так и серную кислоту, способствующую накоплению азотной кислоты в системе «АС + сульфиды», например: в ЭВВ введены карбамид, уротропин, дифениламин [Столяров П.Н., Феодоритов М.И., Шеменев В.Г., Лохни X. Исследование термической стойкости эмульсионных взрывчатых веществ Фортис Эклипс в контакте с сульфидсодержащими породами и рудами // в кн. Технология и безопасность взрывных работ: материалы научно-технической конференции «Развитие ресурсосберегающих технологий во взрывном деле», прошедшей в рамках IV Уральского горнопромышленного форума 12-14 октября 2011 г. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2012. - С. 135; Горинов С.А., Маслов И.Ю., Оверченко М.Н., Пустовалов И.А. Эмульсионные взрывчатые вещества для добычи горных пород // Взрывное дело. - 2017. - №117/74. - С. 132; Петров Е.А., Вдовина И.П., Савин П.И. Исследование влияния концентрации ингибирующих добавок на химическую стойкость эмульсионных взрывчатых веществ в среде пирита // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2018. - №1. - С. 55, 57].Known EE compositions, in which, at a pH of the oxidizing phase below 7.0, inhibitors are introduced that neutralize both nitric acid and its decomposition products that appear during chemical reactions in the "AC + sulfides" system and catalyze the process of exothermic decomposition of the AC, and sulfuric acid, contributing to the accumulation of nitric acid in the system "AS + sulfides", for example: carbamide, urotropine, diphenylamine are introduced into the EE [Stolyarov PN, Feodoritov MI, Shemenev VG, Lohni X. Study of the thermal stability of emulsion explosives Fortis Eclipse in contact with sulfide-containing rocks and ores // in the book. Technology and safety of blasting operations: materials of the scientific and technical conference "Development of resource-saving technologies in blasting business", held in the framework of the IV Ural Mining Forum, October 12-14, 2011 - Yekaterinburg: IGD Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2012. - P. 135; Gorinov S.A., Maslov I.Yu., Overchenko M.N., Pustovalov I.A. Emulsion explosives for mining rocks // Explosive business. - 2017. - No. 117/74. - P. 132; Petrov E.A., Vdovina I.P., Savin P.I. Investigation of the effect of the concentration of inhibiting additives on the chemical resistance of emulsion explosives in the pyrite environment // Bulletin of the scientific center for the safety of work in the coal industry. - 2018. - No. 1. - S. 55, 57].
Основным недостатком таких ЭВВ для разработки сульфидсодержащих пород является то обстоятельство, что по мере осуществления ингибитором нейтрализации азотной кислоты и продуктов ее разложения, появляющихся в ходе химических реакций в системе «АС + сульфиды», происходит расходование ингибитора. Однако введение ингибитора в количестве более 3 мас. % недопустимо ввиду снижения восприимчивости к инициированию и детонационной способности ЭВВ, что ограничивает время безопасного нахождения ЭВВ в контакте с сульфидными породами и осложняет выполнение взрывных работ [Колганов Е.В., Соснин В.А. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. - 1 книга (Составы и свойства). - Дзержинск, издательство ГосНИИ «Кристалл», 2009. - Стр. 85].The main disadvantage of such emulsion explosives for the development of sulfide-containing rocks is the fact that as the inhibitor neutralizes nitric acid and its decomposition products appearing in the course of chemical reactions in the "AC + sulfides" system, the inhibitor is consumed. However, the introduction of the inhibitor in an amount of more than 3 wt. % is unacceptable due to a decrease in the susceptibility to initiation and detonation ability of the explosives, which limits the time of the safe stay of the explosives in contact with sulfide rocks and complicates the execution of blasting operations [Kolganov E.V., Sosnin V.A. Emulsion industrial explosives. - 1 book (Compositions and properties). - Dzerzhinsk, publishing house of the State Research Institute "Crystal", 2009. - Pp. 85].
Более перспективным решением проблемы безопасности применения ЭВВ при разработке сульфидсодержащих пород является введение в состав окислительной фазы, состоящей из смеси нитрата аммония (аммиачной селитры), нитрата кальция и воды, оксида кальция, что позволяет добиться для окислительной фазы ЭВВ значение рН>7,5, которое снижает интенсивность взаимодействия в системе «АС + сульфиды» [Куприн В.П., Коваленко И.Л. О возможности применения водонаполненных аммиачно-селитренных ВВ для разрушения сульфидсодержащих руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - №8. - С. 136].A more promising solution to the problem of the safety of using emulsion explosives in the development of sulfide-containing rocks is to introduce into the oxidizing phase, consisting of a mixture of ammonium nitrate (ammonium nitrate), calcium nitrate and water, and calcium oxide, which makes it possible to achieve a pH value of> 7.5 for the oxidizing phase of emulsion explosives, which reduces the intensity of interaction in the system "AS + sulfides" [Kuprin VP, Kovalenko I.L. On the possibility of using water-filled ammonium nitrate explosives for the destruction of sulfide-containing ores. Gornyi informational-analytical bulletin. - 2010. - No. 8. - P. 136].
Сочетание нитрата кальция и оксида кальция в окислительной фазе ЭВВ позволяет обеспечить ее щелочной характер (рН>7,5), что существенно повышает безопасность применения ЭВВ в сульфидных породах, так как в нейтральных и слабощелочных средах происходит практически полная пассивация сульфидов железа, когда их поверхность покрыта серой и оксидами железа (III) [Кудайкулова Г.А., Тарасевич М.Р., Радюшкина К.А. Электрохимическое восстановление дикислорода на пирите // Электрохимия. - 1990. - T. XXVI, вып. 8. - С. 1025-1030]. Аналогичные процессы протекают на поверхности халькопирита, борнита и других сульфидов меди [Кудайкулова Г.А., Радюшкина К.А., Тарасевич М.Р. Электрохимия сульфидсодержащих минералов. Редокс-превращения борнита // Электрохимия. - 1989. - T. XXV, вып. 5. - С. 627-631].The combination of calcium nitrate and calcium oxide in the oxidizing phase of emulsion explosives allows for its alkaline nature (pH> 7.5), which significantly increases the safety of using emulsion explosives in sulfide rocks, since in neutral and weakly alkaline media, almost complete passivation of iron sulfides occurs when their surface covered with sulfur and oxides of iron (III) [Kudaykulova GA, Tarasevich MR, Radyushkina K.A. Electrochemical reduction of dioxygen on pyrite // Electrochemistry. - 1990. - T. XXVI, no. 8. - S. 1025-1030]. Similar processes occur on the surface of chalcopyrite, bornite and other copper sulfides [Kudaykulova GA, Radyushkina KA, Tarasevich MR. Electrochemistry of sulfide-containing minerals. Redox transformations of bornite // Electrochemistry. - 1989. - T. XXV, no. 5. - S. 627-631].
Известно ЭВВ «Украинит-ПП-2Б», имеющее окислительную фазу, содержащую (в мас. %): нитрат аммония - 42,0-49,0; нитрат кальция - 15,0-32,5; нитрат натрия - 0,5-10,0; оксид кальция - 0,1-2,0 и воду - 15,5-18,0; топливную фазу - эмульгатор «Украинит» - 7,0-9,0; и сенсибилизирующую добавку - ГГД-У - 0,5-1,5. Суммарное содержание нитрата кальция и натрия не менее 25 мас. % [патент UA №41672, МПК С06В 31/00, опубл. 25.05.2009].Known EVV "Ukrainit-PP-2B", which has an oxidizing phase containing (in wt.%): Ammonium nitrate - 42.0-49.0; calcium nitrate - 15.0-32.5; sodium nitrate - 0.5-10.0; calcium oxide - 0.1-2.0 and water - 15.5-18.0; fuel phase - emulsifier "Ukrainit" - 7.0-9.0; and a sensitizing additive - GGD-U - 0.5-1.5. The total content of calcium and sodium nitrate is not less than 25 wt. % [UA patent No. 41672, IPC С06В 31/00, publ. 05/25/2009].
Согласно исследованиям [Айнбиндер Г.И. Исследование химической совместимости Граммотола Т-20 и Граммонита ТММ с вмещающими горными породами и внутрискважинными водами подземного рудника ПАО «Гайский ГОК» / Г.И. Айнбиндер, М.Д. Демчишин, Д.С. Печурина, М.А. Зевакин, Н.Л. Полетаев, В.А. Соснин // Безопасность труда в промышленности. - 2016. - №4. - С. 47-52] реакция между аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами и сульфидсодержащей породой происходит согласно циклической схеме:According to research [Ainbinder G.I. Study of the chemical compatibility of Grammotol T-20 and Grammonite TMM with the host rocks and downhole waters of the underground mine of PJSC "Gaysky GOK" / G.I. Einbinder, M.D. Demchishin, D.S. Pechurina, M.A. Zevakin, N.L. Poletaev, V.A. Sosnin // Labor safety in industry. - 2016. - No. 4. - P. 47-52] the reaction between ammonium nitrate explosives and sulfide-containing rock occurs according to a cyclic scheme:
АС + пирит + ионы железа(II) + серная кислота → оксид азота + ионы железа (III).АС + pyrite + iron (II) ions + sulfuric acid → nitric oxide + iron (III) ions.
Далее ионы железа (III) и оксид азота реагируют с пиритом. При этом на выходе получаются ионы железа (II) и серной кислоты:Further, iron (III) ions and nitrogen oxide react with pyrite. In this case, iron (II) and sulfuric acid ions are obtained at the output:
пирит + оксид азота + ионы железа (III) → ионы железа (II) + серная кислота.pyrite + nitric oxide + iron (III) ions → iron (II) ions + sulfuric acid.
Анализ представленной модели взаимодействия пирита и аммиачной селитры показывает [Маслов И.Ю., Горинов С.А. Вопросы экспериментального обоснования безопасного применения аммиачно-селитренных ВВ в горных породах // Взрывное дело. - 2020. - №126/83. - С. 68-84].Analysis of the presented model of the interaction of pyrite and ammonium nitrate shows [Maslov I.Yu., Gorinov SA. Questions of experimental substantiation of the safe use of ammonium nitrate explosives in rocks // Explosive business. - 2020. - No. 126/83. - S. 68-84].
1. При невысоких температурах для реакции между ЭВВ и сульфидсодержащей породой имеем:1. At low temperatures for the reaction between EE and sulfide-bearing rock, we have:
FeS2 + 4δ ⋅ NH4NO3 + Fe2(SO4)3→3FeSO4 + 2δ(NH4)2SO4 + 2δ ⋅ N2 +FeS 2 + 4δ ⋅ NH 4 NO 3 + Fe 2 (SO 4 ) 3 → 3FeSO 4 + 2δ (NH 4 ) 2 SO 4 + 2δ ⋅ N 2 +
+4δ ⋅ NO + 4δ ⋅ H2O + 2(1-δ)S + (29 + 534δ) кДж,+ 4δ ⋅ NO + 4δ ⋅ H 2 O + 2 (1-δ) S + (29 + 534δ) kJ,
где δ – доля селитры, вступающей во взаимодействие с пиритом при содержании свободной воды, обеспечивающим беспрепятственное протекание диффузионных процессов в ходе реакции.where δ is the fraction of saltpeter that interacts with pyrite with a free water content, which ensures the unhindered flow of diffusion processes during the reaction.
При малом количестве влаги (δ→0) тепловыделение составляет 0,24 МДж/кг пирита (около 2% от тепла, выделяемого при сгорании 1 кг дров). Данного количества тепла недостаточно для разогрева взаимодействующих масс пирита и аммиачной селитры.With a small amount of moisture (δ → 0), the heat release is 0.24 MJ / kg of pyrite (about 2% of the heat released during the combustion of 1 kg of firewood). This amount of heat is not enough to heat the interacting masses of pyrite and ammonium nitrate.
При достаточном количестве свободной воды (δ→1) тепловыделение составляет 4,7 МДж/кг пирита, что в определенных условиях может приводить к разогреву взаимодействующих масс пирита и аммиачной селитры.With a sufficient amount of free water (δ → 1), the heat release is 4.7 MJ / kg of pyrite, which under certain conditions can lead to heating of the interacting masses of pyrite and ammonium nitrate.
2. При высоких температурах:2. At high temperatures:
FeS2 + 6δ ⋅ NH4NO3 + (1-δ)Fe2(SO4)3→(3-2δ)FeSO4 + δ ⋅ (NH4)2SO4 +FeS 2 + 6δ ⋅ NH 4 NO 3 + (1-δ) Fe 2 (SO 4 ) 3 → (3-2δ) FeSO 4 + δ ⋅ (NH 4 ) 2 SO 4 +
+ 4δ ⋅ N2 + 2δ ⋅ NO + 8δ ⋅ H2O + 2(1-δ)S + (29 + 1816δ) кДж+ 4δ ⋅ N 2 + 2δ ⋅ NO + 8δ ⋅ H 2 O + 2 (1-δ) S + (29 + 1816δ) kJ
При малом количестве влаги (δ→0) тепловыделение в ходе этой реакции, как и в случае низких температур, составляет 0,24 МДж/кг пирита, что совершенно недостаточно для прогрессирующего разогрева взаимодействующих масс пирита и аммиачной селитры.With a small amount of moisture (δ → 0), the heat release during this reaction, as in the case of low temperatures, is 0.24 MJ / kg of pyrite, which is completely insufficient for the progressive heating of the interacting masses of pyrite and ammonium nitrate.
При достаточном количестве свободной воды (δ→1) тепловыделение будет составлять 15,4 МДж/кг пирита, что сравнимо с теплом, выделяемым при сгорании 1 кг бурого угля. Это чрезвычайно опасно, так как при определенных условиях способно привести к критическому разогреву взаимодействующих масс пирита и аммиачной селитры.With a sufficient amount of free water (δ → 1), the heat release will be 15.4 MJ / kg of pyrite, which is comparable to the heat released during the combustion of 1 kg of brown coal. This is extremely dangerous, since under certain conditions it can lead to critical heating of the interacting masses of pyrite and ammonium nitrate.
Таким образом, при малом количестве влаги реакция взаимодействия пирита и аммиачной селитры протекает с недостаточным для разогрева системы эффектом [Маслов И.Ю., Горинов С.А. Вопросы экспериментального обоснования безопасного применения аммиачно-селитренных ВВ в горных породах // Взрывное дело. - 2020. - №126/83. - С. 68-84].Thus, with a small amount of moisture, the reaction of interaction of pyrite and ammonium nitrate proceeds with an effect insufficient for heating the system [Maslov I.Yu., Gorinov S.A. Questions of experimental substantiation of the safe use of ammonium nitrate explosives in rocks // Explosive business. - 2020. - No. 126/83. - S. 68-84].
Известно, что нитрат кальция образует несколько как стабильных, так и нестабильных кристаллогидратов. Стабильные кристаллогидраты нитрата кальция существуют в следующих температурных интервалах [Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот). - Л.: Изд-во «Химия». - Ч. II. - 4-е изд., исправ. при участии Л.З. Арсентьевой, Ю.Я. Кагановича и др., 1974. - С. 1210]:It is known that calcium nitrate forms several stable and unstable crystalline hydrates. Stable crystalline calcium nitrate hydrates exist in the following temperature ranges [Pozin ME. Mineral salt technology (fertilizers, pesticides, industrial salts, oxides and acids). - L .: Publishing house "Chemistry". - Part II. - 4th ed., Revised. with the participation of L.Z. Arsentieva, Yu. Ya. Kaganovich and others, 1974. - S. 1210]:
при 51,1°C≤t≤151°C стабильных гидратов не образуется;at 51.1 ° C≤t≤151 ° C, stable hydrates are not formed;
при 42,7°C≤t≤51,1°C образуется тригидрат нитрата кальция;at 42.7 ° C≤t≤51.1 ° C, calcium nitrate trihydrate is formed;
при -28°C≤t≤42,7°C образуется тетрагидрат нитрата кальция,at -28 ° C≤t≤42.7 ° C calcium nitrate tetrahydrate is formed,
где t – температура эмульсии, °С.where t - emulsion temperature, ° С.
Таким образом, при температуре эмульсии выше 51,1°С вся имеющаяся в ЭВВ вода находится в свободном состоянии. При понижении температуры эмульсии ниже 51,1°С происходит связывание имеющейся в ЭВВ воды в тригидрат нитрата кальция, а ниже 42,7°С - в тетрагидрат нитрата кальция, что приводит к уменьшению свободной воды в ЭВВ. Уменьшение содержания свободной воды снижает интенсивность диффузионных потоков как ионов Fe3 + , ответственных за химическое растворение пирита, так и других веществ, участвующих в реакциях взаимодействия между аммиачной селитрой и сульфидсодержащим и породами.Thus, at an emulsion temperature above 51.1 ° C, all water present in the emulsion explosive is in a free state. When the emulsion temperature drops below 51.1 ° C, the water present in the emulsion explosives is bound into calcium nitrate trihydrate, and below 42.7 ° C - into calcium nitrate tetrahydrate, which leads to a decrease in free water in the emulsion explosive. A decrease in the content of free water reduces the intensity of diffusion fluxes of both Fe 3 + ions, which are responsible for the chemical dissolution of pyrite, and other substances involved in interactions between ammonium nitrate and sulfide-containing rocks.
В таблице 1 представлены расчеты содержания в составах ЭВВ «Украинит-ПП-2Б» свободной, несвязанной в гидраты нитрата кальция воды, при температуре эмульсии t≤51,1°.Table 1 shows the calculations of the content in the compositions of EW "Ukrainit-PP-2B" free water, not bound to hydrates of calcium nitrate, at an emulsion temperature t≤51.1 °.
Анализ данных, приведенных в таблице 1, показывает, что в «Украините-ПП-2Б» свободная жидкая вода присутствует при любых температурах ЭВВ от -28°С до +151°С. Это обстоятельство является недостатком данного вида ЭВВ при разработке сульфидсодержащих пород.The analysis of the data given in Table 1 shows that in "Ukrainite-PP-2B" free liquid water is present at any EE temperature from -28 ° C to + 151 ° C. This circumstance is a disadvantage of this type of emulsion explosive in the development of sulfide-bearing rocks.
Наиболее близким к заявляемому ЭВВ, как по используемым компонентам, так и по достигаемому результату, является эмульсионное взрывчатое вещество «Аргунит РХ», содержащее нитраты аммония и кальция, воду, оксид кальция в качестве окислительной фазы, эмульгатор в качестве топливной фазы и сенсибилизирующую добавку [патент RU 2622305 С1, МПК С06В 31/28, С06В 45/12, опубл. 14.06.2017]. В качестве эмульгатора оно содержит эмульгатор «Аргунит РХ», представляющий собой 35%-ный раствор неионогенного поверхностно-активного вещества в дизельном топливе и/или индустриальном масле, а в качестве сенсибилизирующей добавки - водный раствор перекиси водорода с добавкой алкилбензолсульфоновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The closest to the claimed EEW, both in terms of the components used and the achieved result, is an emulsion explosive "Argunit RH" containing ammonium and calcium nitrates, water, calcium oxide as an oxidizing phase, an emulsifier as a fuel phase and a sensitizing additive [ patent RU 2622305 C1, IPC С06В 31/28, С06В 45/12, publ. 06/14/2017]. As an emulsifier, it contains the emulsifier "Argunit RH", which is a 35% solution of a nonionic surfactant in diesel fuel and / or industrial oil, and as a sensitizing additive - an aqueous solution of hydrogen peroxide with the addition of alkylbenzenesulfonic acid, in the following ratio components, wt. %:
При этом содержание воды в эмульсионной матрице составляет от 13,5 до 16,5 мас. %.In this case, the water content in the emulsion matrix is from 13.5 to 16.5 wt. %.
В таблице 2 представлены расчеты содержания в ЭВВ «Аргунит РХ» свободной, несвязанной в гидраты нитрата кальция воды, при температуре t≤51,l°C.Table 2 shows the calculations of the content of free water, not bound to hydrates of calcium nitrate, in the EE "Argunit RH" at a temperature of t≤51, l ° C.
Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что в ЭВВ «Аргунит РХ» количество воды соответствует образованию при остывании эмульсии ниже 42,7°С тетрагидрата нитрата кальция. Это существенно увеличивает химическую стойкость данного ЭВВ по отношению к взаимодействию с сульфидсодержащими породами по сравнению с «Украинитом-ПП-2Б». Однако при температуре эмульсии больше 42,7°С, но меньше 51,1°С, образуется не тетрагидрат нитрата кальция, а тригидрат. Таким образом, в ЭВВ «Аргунит РХ» на указанном температурном промежутке, имеющем важное практическое значение, присутствует свободная, несвязанная в гидраты вода. Это является основным недостатком ЭВВ «Аргунит РХ» при разработке сульфидсодержащих пород, так как является фактором, снижающим безопасность взрывных работ.The analysis of the data given in table 2 shows that in the "Argunit RKh" emulsion explosives the amount of water corresponds to the formation of calcium nitrate tetrahydrate during the cooling of the emulsion below 42.7 ° C. This significantly increases the chemical resistance of this emulsion explosive in relation to interaction with sulfide-containing rocks in comparison with “Ukrainit-PP-2B”. However, when the emulsion temperature is more than 42.7 ° C, but less than 51.1 ° C, not calcium nitrate tetrahydrate is formed, but trihydrate. Thus, in the EE "Argunit RKh" at the indicated temperature range, which is of great practical importance, there is free water not bound into hydrates. This is the main disadvantage of the "Argunit RKh" EW in the development of sulfide-containing rocks, as it is a factor that reduces the safety of blasting operations.
В настоящее время допускается использование аммиачно-селитренных ВВ в сульфидсодержащих породах при температуре не более 50°С [Руководство по предупреждению самопроизвольных загораний и взрывов взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры при производстве взрывных работ в медноколче данных рудах. - М.: Министерством металлургии СССР, 1991 г. - 7 с.], поэтому изобретением решалась следующая техническая задача – создание ЭВВ, не вступающего при температуре до 50°С в химическое взаимодействие с сульфидсодержащими горными породами.Currently, it is allowed to use ammonium nitrate explosives in sulfide-containing rocks at a temperature of no more than 50 ° C [Guidelines for the prevention of spontaneous ignition and explosives based on ammonium nitrate during blasting operations in copper accumulations of these ores. - M .: Ministry of Metallurgy of the USSR, 1991 - 7 p.], Therefore, the invention solved the following technical problem - the creation of an EE that does not enter into chemical interaction with sulfide-containing rocks at temperatures up to 50 ° C.
Поставленная задача решена тем, что в эмульсионном взрывчатом веществе для сульфидсодержащих горных пород, содержащем нитраты аммония и кальция, воду, оксид кальция в качестве окислительной фазы, эмульгатор в качестве топливной фазы и сенсибилизирующую добавку, в окислительную фазу дополнительно введен хлорид кальция, связывающий воду, входящую в окислительную фазу, в гидраты кальциевых солей, при этом содержание воды определено по формуле:The problem is solved by the fact that in an emulsion explosive for sulfide-containing rocks, containing ammonium and calcium nitrates, water, calcium oxide as an oxidizing phase, an emulsifier as a fuel phase and a sensitizing additive, calcium chloride is additionally introduced into the oxidizing phase, which binds water, entering the oxidizing phase, in the hydrates of calcium salts, while the water content is determined by the formula:
где:
и оно содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:and it contains components in the following ratio, wt. %:
Окислительная фаза: Oxidizing phase:
Топливная фаза:Fuel phase:
При этом в качестве эмульгатора использован 20%-ный раствор аминопроизводных полиизобутиленянтарного ангидрида в нефтепродуктах, например, в качестве аминопроизводных полиизобутилен-янтарного ангидрида могут быть использованы Lubrizol LZ, или «Эмульгатор полимерный РХ-П», или «Эмульгатор универсальный марки ПЭМ», а в качестве нефтепродуктов минеральные масла, или дизельное топливо, или воск, или их смесь. В качестве сенсибилизирующей добавки могут быть использованы пероксид водорода, или пластиковые, или стеклянные микросферы в концентрации, снижающей плотность ЭВВ до детонационно способного состояния.In this case, a 20% solution of amino derivatives of polyisobutylene succinic anhydride in petroleum products was used as an emulsifier, for example, as amino derivatives of polyisobutylene succinic anhydride, Lubrizol LZ, or "Polymeric emulsifier PX-P", or "Universal emulsifier of the PEM brand" can be used as petroleum products, mineral oils, or diesel fuel, or wax, or a mixture of these. As a sensitizing additive, hydrogen peroxide or plastic or glass microspheres can be used in a concentration that reduces the density of emulsion explosives to a detonating state.
Данные условия обеспечивают:These conditions provide:
- отсутствие в ЭВВ при температуре менее 51,1°С свободной воды, являющейся необходимой средой для диффузии активных веществ в ЭВВ, которая требуется для осуществления реакций между сульфидсодержащими горными породами, нитратом аммония и сульфатами железа. Действительно, массовая доля воды должна быть равна:- the absence of free water in emulsion explosives at temperatures less than 51.1 ° C, which is a necessary medium for the diffusion of active substances in emulsion explosives, which is required for the reactions between sulfide-containing rocks, ammonium nitrate and iron sulfates. Indeed, the mass fraction of water should be equal to:
где:
Подставляя в уравнение численные значения, получаем:Substituting numerical values into the equation, we get:
где:
- отсутствие свободной воды в ЭВВ даже при технологических погрешностях при получении окислительной фазы, так как при остывании эмульсии благодаря использованию хлорида кальция при снижении температуры ниже 50°С дигидрат хлорида кальция, существующий при температуре выше 50°С, переходит в тетрагидрат, а при понижении температуры ниже 29,2°С в гексагидрат [Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот). - Л.: Изд-во «Химия». - Ч. I. - 4-е изд., исправ. при участии Л.З. Арсентьевой, Ю.Я. Кагановича и др., 1974. - С. 739], что позволяет связать в гидраты определенные количества воды, поступившей в реактор, сверх расчетного количества. Кроме этого использование хлорида кальция позволяет расширить область допустимых значений содержания нитрата кальция, при которых возможно получение эффективных ЭВВ, не имеющих в эмульсии при температурах ниже 50°С свободной воды.- the absence of free water in the emulsion explosive, even with technological errors in the production of the oxidizing phase, since when the emulsion cools down, due to the use of calcium chloride, when the temperature drops below 50 ° C, the dihydrate of calcium chloride, which exists at a temperature above 50 ° C, turns into tetrahydrate, and when temperatures below 29.2 ° C in the hexahydrate [Pozin M.E. Mineral salt technology (fertilizers, pesticides, industrial salts, oxides and acids). - L .: Publishing house "Chemistry". - Part I. - 4th ed., Revised. with the participation of L.Z. Arsentieva, Yu. Ya. Kaganovich et al., 1974. - P. 739], which makes it possible to bind certain amounts of water entering the reactor into hydrates in excess of the calculated amount. In addition, the use of calcium chloride makes it possible to expand the range of permissible values of the calcium nitrate content, at which it is possible to obtain effective emulsion explosives that do not have free water in the emulsion at temperatures below 50 ° C.
Известно применение хлорида кальция в составе эмульсионной взрывчатой композиции типа вода-в-масле [патент US 4534809, МПК С06В 47/14; С06В 45/18, опубл. 13.08.1985], где он используется для нанесения покрытия на пористые микросферы с целью повышения чувствительности к инициированию в патроне малого диаметра (25 мм). С этой же целью в данном изобретении используют хлориды аммония, хлориды щелочных и других щелочноземельных металлов. То есть применение хлорида кальция в данном случае обусловлено наличием в соли иона хлора, а не ее способностью образовывать гидраты.It is known to use calcium chloride in the composition of an emulsion explosive composition of the water-in-oil type [US patent 4534809, IPC C06B 47/14; С06В 45/18, publ. 08/13/1985], where it is used for coating porous microspheres in order to increase the sensitivity to initiation in a small diameter cartridge (25 mm). For the same purpose, this invention uses ammonium chlorides, chlorides of alkali and other alkaline earth metals. That is, the use of calcium chloride in this case is due to the presence of a chlorine ion in the salt, and not to its ability to form hydrates.
Известно применение хлорида кальция в составе водоэмульсионного взрывчатого вещества [патент RU 2055064 С1, МПК С06В 31/28, 45/08, опубл. 27.02.1996] следующего состава, мас. %:It is known the use of calcium chloride in the composition of a water-based explosive [patent RU 2055064 C1, IPC C06B 31/28, 45/08, publ. 02/27/1996] of the following composition, wt. %:
Хлористый кальций в известном техническом решении вводят для предупреждения расслоения ЭВВ при снижении температуры. Однако введение такого значительного количества вещества, не участвующего в реакции взрыва, резко снижает детонационные характеристики ЭВВ, делая его неэффективным при дроблении крепких и особо крепких горных пород, и не обеспечивая безопасность при работе с сульфидными материалами.Calcium chloride in the known technical solution is introduced to prevent the stratification of EE when the temperature drops. However, the introduction of such a significant amount of a substance that does not participate in the explosion reaction sharply reduces the detonation characteristics of the explosives, making it ineffective in crushing hard and especially hard rocks, and does not ensure safety when working with sulfide materials.
Только сочетание компонентов заявляемого технического решения обеспечивает отсутствие химического взаимодействия с сульфидными породами при достижении необходимых детонационных параметров.Only the combination of the components of the proposed technical solution ensures the absence of chemical interaction with sulfide rocks when the required detonation parameters are achieved.
Заявляемый состав ЭВВ содержит лишь 8,7-9,8 мас. % воды, что может вызвать быструю кристаллизацию пересыщенного раствора солей в эмульсии. Эксперименты показали, что для обеспечения устойчивости к кристаллизации в качестве топливной фазы необходимо применять поверхностно-активные вещества полимерной природы на основе аминопроизводных полиизобутиленянтарного ангидрида (ПИБЯА) в виде 20%-ного раствора в нефтепродуктах.The inventive composition of the emulsion explosive contains only 8.7-9.8 wt. % water, which can cause rapid crystallization of a supersaturated solution of salts in the emulsion. Experiments have shown that to ensure resistance to crystallization, it is necessary to use polymer surfactants as a fuel phase based on amino derivatives of polyisobutylene succinic anhydride (PIBYA) in the form of a 20% solution in petroleum products.
В качестве аминопроизводных ПИБЯА в эмульсионной матрице могут быть использованы:The following can be used as amino derivatives of PIBNA in the emulsion matrix:
- Lubrizol LZ (Lubrizol Limited. The Knowle, Nether Lane Hazelwood. Derbyshire, DE 56 VAN, United Kingdom), который имеет следующие технические характеристики:- Lubrizol LZ (Lubrizol Limited. The Knowle, Nether Lane Hazelwood. Derbyshire, DE 56 VAN, United Kingdom), which has the following specifications:
- или «Эмульгатор полимерный РХ-П» (ТУ 2483-007-22297561- 2016), ООО «РудХим» (п. Яковлево, Белгородская обл.), который имеет следующие технические характеристики:- or "Polymeric emulsifier RH-P" (TU 2483-007-22297561-2016), LLC "RudKhim" (settlement Yakovlevo, Belgorod region), which has the following technical characteristics:
- или «Эмульгатор универсальный марки ПЭМ» (ТУ У 20.4 - 19436711-010:2019), ООО «Антрацит» (Днепропетровская обл., Украина), который имеет следующие технические характеристики:- or "Universal emulsifier brand PEM" (TU U 20.4 - 19436711-010: 2019), LLC "Anthracite" (Dnepropetrovsk region, Ukraine), which has the following technical characteristics:
Заявляемые составы ЭВВ для сульфидсодержащих пород готовили следующим образом: навески нитрата и хлорида кальция растворяли в расчетном количестве воды при температуре 120°С, затем в раствор вносили необходимое количество нитрата аммония и при непрерывном перемешивании доводили температуру до 90-95°С, после чего в раствор окислителя добавляли расчетное количество оксида кальция. В отдельной емкости получали топливную фазу (эмульгатор) эмульсионной матрицы путем приготовления 20%-ного раствора аминопроизводного полиизобутилен-янтарного ангидрида в минеральном масле при температуре 50-60°С. В полученную топливную фазу непрерывно при интенсивном перемешивании (1500-2000 об/мин) вводили раствор окислителя. Время перемешивания составило 90-120 сек. Соотношение окислительной и топливной фаз приведенных составов подбирали таким образом, чтобы обеспечить близкий к нулю кислородный баланс.The claimed compositions of EE for sulfide-containing rocks were prepared as follows: weighed portions of calcium nitrate and chloride were dissolved in the calculated amount of water at a temperature of 120 ° C, then the required amount of ammonium nitrate was added to the solution and the temperature was brought to 90-95 ° C with continuous stirring, and then in the oxidizing agent solution was added to the calculated amount of calcium oxide. The fuel phase (emulsifier) of the emulsion matrix was prepared in a separate container by preparing a 20% solution of an amino derivative of polyisobutylene succinic anhydride in mineral oil at a temperature of 50-60 ° C. An oxidizing solution was introduced into the resulting fuel phase continuously with vigorous stirring (1500-2000 rpm). The stirring time was 90-120 sec. The ratio of the oxidizing and fuel phases of the given compositions was selected in such a way as to provide an oxygen balance close to zero.
Полученную эмульсионную матрицу смешивали с сенсибилизирующей добавкой, например, рецептурным количеством пероксида водорода. При контакте пероксида водорода со щелочной эмульсией (рН>7,5) происходит выделение кислорода:The resulting emulsion matrix was mixed with a sensitizing additive, for example, a prescription amount of hydrogen peroxide. Upon contact of hydrogen peroxide with an alkaline emulsion (pH> 7.5), oxygen is evolved:
H2O2=H2O + 0,5О2.H 2 O 2 = H 2 O + 0.5O 2 .
Это обеспечивает снижение плотности эмульсии и получение эмульсионного взрывчатого вещества.This provides a decrease in the density of the emulsion and the production of an emulsion explosive.
В качестве сенсибилизирующей добавки могут быть также использованы пластиковые или стеклянные микросферы, при смешении с которыми плотность ЭВВ снижается до детонационно способного состояния.As a sensitizing additive, plastic or glass microspheres can also be used, when mixed with which the density of the emulsion explosive is reduced to a detonating state.
Устойчивость к сульфидным породам приведенных составов оценивали по количеству оксидов азота, образовавшихся после введения в ЭВВ при температуре 50°С 5% измельченного на воздухе природного пирита (фракция 44-74 мкм). Газовый анализ осуществляли с помощью газоанализатора-сигнализатора Дозор-СМ (НПО «Орион», г. Харьков).The resistance to sulfide rocks of the given compositions was estimated by the amount of nitrogen oxides formed after the introduction of 5% natural pyrite crushed in air (fraction 44-74 μm) into the EE at a temperature of 50 ° C. Gas analysis was carried out using a Dozor-SM gas analyzer-signaling device (NPO Orion, Kharkov).
Детонационные свойства определяли по полноте детонации открытого заряда диаметром 40 мм согласно ГОСТ 14839.19-69 метод А при его инициировании промежуточным детонатором – половиной патрона аммонита №6 ЖВ массой 100 г.Detonation properties were determined by the completeness of detonation of an open charge with a diameter of 40 mm according to GOST 14839.19-69 method A when it was initiated by an intermediate detonator - half of ammonite cartridge No. 6 ZhV weighing 100 g.
В таблице 3 приведены примеры составов заявляемого эмульсионного взрывчатого вещества для сульфидсодержащих пород и их свойства.Table 3 shows examples of the compositions of the claimed emulsion explosive for sulfide-containing rocks and their properties.
Таблица 3Table 3
Составы эмульсионного взрывчатого вещества для сульфидсодержащих горных пород и их свойстваCompositions of emulsion explosives for sulfide-containing rocks and their properties
Как следует из таблицы 3, оптимальное соотношение компонентов, обеспечивающее безопасный контакт ЭВВ с пиритом при температуре 50°С, выполняется для составов 2-5. Дальнейшее повышение содержания нитрата кальция и уменьшение количества воды приводит к снижению стабильности эмульсии и экономически нецелесообразно.As follows from Table 3, the optimal ratio of the components, which ensures the safe contact of the emulsion explosives with pyrite at a temperature of 50 ° C, is carried out for compositions 2-5. A further increase in the content of calcium nitrate and a decrease in the amount of water leads to a decrease in the stability of the emulsion and is not economically feasible.
Таким образом, создано ЭВВ, которое не вступает при температуре до 50°С в химическое взаимодействие с сульфидсодержащими горными породами и его можно безопасно использовать при разработке таких пород.Thus, an EE was created that does not enter into chemical interaction with sulfide-containing rocks at temperatures up to 50 ° C and can be safely used in the development of such rocks.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101415A RU2755069C1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Emulsion explosive substance for sulphide-containing rocks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101415A RU2755069C1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Emulsion explosive substance for sulphide-containing rocks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755069C1 true RU2755069C1 (en) | 2021-09-13 |
Family
ID=77745427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021101415A RU2755069C1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Emulsion explosive substance for sulphide-containing rocks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755069C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5159153A (en) * | 1990-06-07 | 1992-10-27 | Cranney Don H | Emulsion that is compatible with reactive sulfide/pyrite ores |
| DE69024867D1 (en) * | 1989-07-14 | 1996-02-29 | Lubrizol Corp | Emulsifiers and explosive emulsions containing them |
| RU2099316C1 (en) * | 1994-02-22 | 1997-12-20 | Открытое акционерное общество "Лебединский горно-обогатительный комбинат" | Method of preparation of emulsion of emission explosives |
| UA47253U (en) * | 2009-07-16 | 2010-01-25 | Валерий Александрович Грек | Emulsion explosive |
| RU2415120C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт "Кристалл" | Marked emulsion explosive compound (versions) |
| UA75256U (en) * | 2012-05-15 | 2012-11-26 | Государственное Высшее Учебное Заведение “Донецкий Национальный Технический Университет” | Emulsion explosive |
| RU2526994C1 (en) * | 2013-04-10 | 2014-08-27 | Юрий Владимирович Варнаков | Safety emulsion explosive composition for blasthole charges |
| RU2622305C1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "РудХим" | Emulsion explosive "argunit rh" |
| WO2019164845A1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | Dyno Nobel Inc. | Inhibited emulsions for use in blasting in reactive ground or under high temperature conditions |
-
2021
- 2021-01-22 RU RU2021101415A patent/RU2755069C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69024867D1 (en) * | 1989-07-14 | 1996-02-29 | Lubrizol Corp | Emulsifiers and explosive emulsions containing them |
| US5159153A (en) * | 1990-06-07 | 1992-10-27 | Cranney Don H | Emulsion that is compatible with reactive sulfide/pyrite ores |
| RU2099316C1 (en) * | 1994-02-22 | 1997-12-20 | Открытое акционерное общество "Лебединский горно-обогатительный комбинат" | Method of preparation of emulsion of emission explosives |
| RU2415120C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт "Кристалл" | Marked emulsion explosive compound (versions) |
| UA47253U (en) * | 2009-07-16 | 2010-01-25 | Валерий Александрович Грек | Emulsion explosive |
| UA75256U (en) * | 2012-05-15 | 2012-11-26 | Государственное Высшее Учебное Заведение “Донецкий Национальный Технический Университет” | Emulsion explosive |
| RU2526994C1 (en) * | 2013-04-10 | 2014-08-27 | Юрий Владимирович Варнаков | Safety emulsion explosive composition for blasthole charges |
| RU2622305C1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "РудХим" | Emulsion explosive "argunit rh" |
| WO2019164845A1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | Dyno Nobel Inc. | Inhibited emulsions for use in blasting in reactive ground or under high temperature conditions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Babrauskas et al. | Thermal decomposition of ammonium nitrate | |
| Swaddle | Inorganic chemistry: an industrial and environmental perspective | |
| Xu et al. | Thermal stability and mechanism of decomposition of emulsion explosives in the presence of pyrite | |
| US11203555B2 (en) | Blasting agent | |
| Djerdjev et al. | The mechanism of the spontaneous detonation of ammonium nitrate in reactive grounds | |
| AU2024203979A1 (en) | Explosive compositions for use in reactive ground and related methods | |
| US5159153A (en) | Emulsion that is compatible with reactive sulfide/pyrite ores | |
| RU2755069C1 (en) | Emulsion explosive substance for sulphide-containing rocks | |
| AU639562B2 (en) | Emulsion that is compatible with reactive sulfide/pyrite ores | |
| CA2240755C (en) | Method of preventing afterblast sulfide dust explosions | |
| US3708356A (en) | Urea-modified ammonium nitrate-fuel oil explosives | |
| US5920030A (en) | Methods of blasting using nitrogen-free explosives | |
| US3496040A (en) | Aqueous ammonium nitrate slurry explosive compositions containing hexamethylenetetramine | |
| RU2622305C1 (en) | Emulsion explosive "argunit rh" | |
| RU2753071C1 (en) | Emulsion explosive (options) | |
| CA2301552C (en) | Explosives gasser composition and method | |
| MXPA01011820A (en) | Blasting method for reducing nitrogen oxide fumes. | |
| AU2013204063B2 (en) | Water Resistant ANFO Equivalent and Method of Use | |
| Karabanov et al. | Features of the Use of Ammonium Nitrate in the Sulfide-Bearing Ore Mining | |
| RU2144524C1 (en) | Method of manufacturing aquatrinitrotoluene type explosive | |
| KR102851800B1 (en) | Emulsion explosive composition for eco-friendly coal mining excavation | |
| Kramarczyk et al. | Novel Sensitizing Agent Formulation for Bulk Emulsion Explosives with Improved Energetic Parameters. Materials 2022, 15, 900 | |
| RU2133009C1 (en) | Process of preparation of emulsion for emulsion explosives | |
| AU753828B2 (en) | Explosives gasser composition and method | |
| MXPA98005653A (en) | Method for preventing sulphide powder explosions subsequent to detonacio |