Аммиачная селитра для взрывчатых материалов

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-6-142-48-49

А.С. Державец, д-р техн. наук, проф., Генеральный директор АО «Взрывиспытания»,Член Общественного совета при Ростехнадзоре

Ф.И. Галушко, руководитель направления по БВР, АО «МХК «ЕвроХим»

Аммиачная селитра (АС) является основным компонентомокислителем при производстве взрывчатых составов (ВС) и составляет примерно 90–95% по массе ВС. Использование аммиачной селитры в качестве окислителя для взрывчатых составов имеет давнюю историю. На основе селитры и дизельного топлива (АС-ДТ) были созданы т.н. простейшие ВВ (у нас в СССР получившие название «игданит», за рубежом – ANFO), которые нашли широкое применение в горнорудной и угольной промышленности и пришли на смену динамиту и тротилсодержащим ВВ для взрывных работ в необводненных скважинах, в т. ч. в подземных условиях, не опасных по газу и пыли.

Наиболее оптимальной с точки зрения применения АС для взрывчатых систем в настоящее время является селитра, выпускаемая АО «НАК «Азот» (г. Новомосковск) по ТУ 2143-073-05761643-13, с регулируемыми физико-механическими характеристиками и пористостью.

Использование аммиачной селитры в качестве окислителя для взрывчатых составов имеет давнюю историю. На основе селитры и дизельного топлива (АС-ДТ) были созданы т.н. простейшие ВВ (у нас в СССР получившие название «игданит», за рубежом – ANFO), которые нашли широкое применение в горнорудной и угольной промышленности и пришли на смену динамиту и тротилсодержащим ВВ для взрывных работ в необводненных скважинах, в т.ч. в подземных условиях, не опасных по газу и пыли.

Впоследствии (в 1960-х годах) была разработана технология производства эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) на основе АС, что привело к существенному увеличению (до 80%) доли ВВ, производимых вблизи производства взрывных работ.

По данным АО «ГосНИИ «Кристалл» (см. доклад В.А. Соснина на XVIII Международной конференции инженеров- взрывников, г. Сочи, январь 2018 г., на тему: «Прогноз развития промышленных взрывчатых веществ»), по объемам применения (табл. 1) России принадлежит третье место в мировом объеме производства промышленных ВВ.Мировые объемы выпуска ПВВ

Основной объем добычи полезных ископаемых в мире занимает уже железная руда и уголь. Судя по динамике их добычи (табл. 2), Россия занимает пятую позицию. Пятое место по добыче и третье по количеству использованных ВВ свидетельствуют о необходимости повышения эффективности взрывных работ, в первую очередь, энергоотдачи взрывчатых материалов, чему должны способствовать свойства и характеристики применяемой для этих целей аммиачной селитры, которая должна производиться и применяться специально для изготовления взрывчатых составов. Расчеты показывают, что в России на разрушение 1 . горной массы расходуется в среднем 1,1–1,2 кг ВВ, а в Китае, Индии, Юго-Восточной Азии 0,85–0,90 кг.Динамика добычи угля и железной руды, млн т

К особенностям производства и применения промышленных ВВ в России следует отнести существенное увеличение доли их изготовления на местах ведения взрывных работ (с 10–20% в 1990 г. до 85% в 2015 г.), последовательное снижение применения тротилсодержащих ВВ (с 60–65% в 1990 г. до 7% в 2017 г.), увеличение доли производства эмульсионных ВВ с 30 тыс. т в 1990 г. до 900 тыс. т в 2017 г. (с 6–7 до 50–55%).

Проведенные нами исследования методом высокоточной электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа образцов селитры различных производителей в России и за рубежом, в том числе т.н. пористой АС (размеров и форм частиц, морфологии поверхностей и сколов, трещин, пор, каверн и т.п.), показали разительное отличие, которое затрудняет их систематизацию и требует новых подходов к терминологии. В частности, это относится к таким понятиям, как «пористость», «поровое пространство» и т.п. Наиболее близким, но обобщенным, может быть понятие «плотность». Такие обозначения АС, как низкоплотное, средней и высокой плотности, представляются относительными и должны характеризоваться числовыми значениями, которые следует хотя и считать условными, но быть общепризнанными. Производимая в России аммиачная селитра (ГОСТ 2-2013) предназначена в основном для применения в качестве удобрений и используется также для производства взрывчатых составов, что не подтверждено государственными нормативными документами.

При применении АС по указанному ГОСТ для изготовления ВВ получают т.н. суррогатную продукцию с неопределенными энергетическими характеристиками, при этом не в полной мере используется возможный энергетический потенциал системы с разбросом по скорости детонации и эффективности действия, с труднодостигаемым, особенно при крупных взрывах, приближенным к нулевому, кислородным балансом.

Недостаточно сбалансированная система может привести к нестабильной работе заряда вплоть до отказов детонации. В общем объеме применения взрывчатых веществ аммиачная селитра, как окислитель, по массе занимает примерно 95%, поэтому требования, предъявленные к ней, определяются видом ВВ и условием применения, а именно:

1. Смесь аммиачной селитры с нефтепродуктами (предпочтительно – дизельным топливом) для использования в качестве ВВ в сухих скважинах (т.н. «простейшие» ВВ типа ANFO, игданит, гранулит и др.). Эти вещества изготавливаются путем механического смешения вблизи мест выполнения взрывных работ либо на стационарных или передвижных пунктах механизированного смешения и затаривания в мешки с последующей доставкой до места взрывания. В общем объеме такие ВВ составляют примерно 20% и применяются для открытых горных работ при механизированном и ручном заряжании, а также для подземных работ при механизированном пневмозаряжании.

2. Смеси аммиачной селитры с бризантным ВВ, главным образом с тротилом, в различных отношениях, наиболее распространенным в соотношении 79/21, исходя из теоретического расчета с нулевым кислородным балансом (известны составы с другим содержанием тротила от 5 до 20%). Такие вещества поставляются в виде патронов (типа 6ЖВ) и в насыпанном виде. В общем объеме такие ВВ составляют примерно 20%.

3. Эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) в общем объеме производства и применения ВВ составляют примерно 50–55%, в перспективе до 60–65%, изготавливаются из насыщенного раствора аммиачной селитры с содержанием воды 10–15% с добавлением специальных эмульгаторов и минеральных масел (как горючее) с последующим введением т.н. сенсибизаторов, преобразующих окислитель во взрывчатое вещество. Устойчивость и эффективность работы ЭВВ обеспечивается качеством сырья и технологией изготовления, но является менее мощным по сравнению с тротилсодержащими ВВ. Преимущество заключается в удобстве снаряжения (заполнение скважины) и водоустойчивостью. Такие ВВ обладают «растянутым» импульсом с полезной взрывной нагрузкой.

В соответствии с указанными выше видами ВВ на основе аммиачной селитры для их производства и сформулированными к ней техническими требованиями.

Общие требования:

– аммиачная селитра для производства ВВ в состоянии поставок не должна быть детонационно способной и относиться по степени опасности к классу 5.1 в соответствии с ГОСТ 19433–88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка »;

– АС должны быть «чистой» с массовой долей нерастворимых в воде примесей не более 0,1%;

– массовая доля нитратного и аммиачного азота не менее 99,5%;

– массовая доля воды не более 0,5%;

–насыпная плотность г/см3 не менее 0,75.

Дополнительные требования:

– сохранение структуры, прочности и сыпучести гранул (частиц) при транспортировании и компактировании (употреблении) при примечании в смесевых составах и боеприпасах;

– сохранение разницы впитывающей и удерживающей способности не более 2,0% за исключением АС класса ВВ;

– гарантийный срок хранения аммиачной селитры и ВВ, содержащих АС, в климатических условиях России с сохранением физико-механических характеристик не менее 1 года;

– для обеспечения сыпучести допускается введение соответствующих добавок, не изменяющих структуры материала и обеспечивающих отнесение АС к классу 5.1.

Ключевые слова: аммиачная селитра, взрывчатые вещества, объемы производства, технические требования

 

Журнал "Горная Промышленность" №6 (142) 2018, стр. 48