Особенности применения и преимущества эмульсионных взрывчатых веществ на основе кальциевой селитры
- DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-6-142-50-51
- УДК: 622.235
C.Э. Межерицкий, канд. техн. наук, АО «ГосНИИ «Кристалл» г. Дзержинск, Нижегородской обл.
В.А. Соснин, д-р техн. наук, АО «ГосНИИ «Кристалл» г. Дзержинск, Нижегородской обл.
А.Г. Ефимкин, АО «ОХК «УРАЛХИМ» г. Москва
В настоящее время в качестве основной части эмульсионных рецептур (до 95% вес.) используются водные растворы окислителей на основе нитратов, хлоратов и перхлоратов неорганических веществ и, в зависимости от температурных режимов получения и применения ЭВВ, применяют растворы различной концентрации.
Массовая доля основного окислителя (аммиачной селитры) составляет 50–95%, а другие соли добавляются не более 40% от его массовой доли. Для этих целей наиболее удобно использовать комбинации нескольких солей окислителей, например, нитрата кальция, нитрата натрия и нитрата аммония (аммиачной селитры), которые образуют растворы или расплавы при температурах ниже плавления индивидуальных солей или эвтектические смеси.
Большинство известных ЭВВ содержат эвтектические смеси окислителей с водой, что позволяет снизить содержание воды и улучшить технологичность получения при более низких температурах.
Кроме того, добавление нитратов натрия и кальция улучшает кислородный баланс ЭВВ и дает возможность увеличить содержание горючего в эмульсии, что положительно сказывается на стабильности системы. Одновременно эти окислители увеличивают плотность составов и замедляют процесс кристаллизации внутренней фазы эмульсии. Введение нитратов натрия или кальция, образующих эвтектические растворы, позволяет значительно увеличить температуру кристаллизации насыщенного раствора окислителя и уменьшить содержание воды при получении эмульсионных ВВ.
В настоящее время в России организован промышленный выпуск гранулированной кальциевой селитры в филиале «КЧХК» АО «ОХК «УРАЛХИМ» в г. Кирово-Чепецке по ТУ2143-017-77381580-2012 марки «Премиум» для применения в эмульсионных ВВ. Проведенные исследования окислительной фазы эмульсионных ВВ на основе смеси нитратов аммония и кальция производства АО «ОХК «УРАЛХИМ» показали, что введение кальциевой селитры позволяет снизить температуру кристаллизации раствора и повысить его плотность.
Температура кристаллизации растворов нитратов
При этом полученные характеристики окислительной основы позволяют получить следующие результаты:
- применение соотношения аммиачной и кальциевой селитр от 1/4 до 1/1 снижает температуру кристаллизации в пределах 60–40 °С и облегчает температурный режим изготовления эмульсионных ВВ;
- повышение плотности окислительной фазы повышает плотность заряжания, которая обеспечивает более высокую концентрацию энергии взрыва в скважине, что особенно важно для крепких и особо крепких взрываемых пород.
Проведенные исследования качественных характеристик матричной эмульсии на основе смеси аммиачной и кальциевой селитр демонстрируют следующие результаты:
- режим эмульгирования или интенсивность процесса образования матричных эмульсий находится на уровне применяемых в настоящее время стандартных эмульсионных ВВ типа порэмитов;
- стабильность и гарантийный срок хранения матричных эмульсий и составов на их основе позволяют их применять как для льющихся эмульсионных ВВ, так и в упакованном патронированном виде по результатам экспрессметода до 10 месяцев хранения.
Проведенные исследования процесса сенсибилизации матричных эмульсий на основе кальциевой селитры показали:
- для получения детонационноспособного состава с плотностью 1,2–1,25 г/см3 необходимо проводить сенсибилизацию 20%-ном раствором нитрита натрия в количестве 1%;
- для сенсибилизации матричной эмульсии с помощью полимерных микросфер для изготовления патронированных эмульсионных ВВ малого диаметра их содержание должно быть в пределах 0,4%.
Исследования детонационной способности ЭВВ на кальциевой селитре показали: - все образцы устойчиво детонируют в исследуемом интервале по содержанию кальциевой селитры в составе окислительной фазы эмульсионного ВВ вплоть до ее максимального содержания 34% в рецептуре;
- скорость детонации снижается c 5500 м/с при увеличении содержания кальциевой селитры в составе – 34% до 4300 м/с, и наибольшее снижение скорости получено в открытых зарядах в полиэтиленовой оболочке;
- одинаковые скорости детонации или несколько большие в сравнении со штатными составами ЭВВ получены при содержании кальциевой селитры в рецептуре в пределах 16–18%, где возможна равноценная замена натриевой селитры на кальциевую в составах порэмитов;
- составы ЭВВ при сенсибилизации полимерными микросферами с содержанием кальциевой селитры 10–16% детонируют с высокой скоростью и надежно инициируются с помощью только электродетонатора, что позволяет их использовать в патронах малого диаметра.
