Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса 10
1.1 Тенденции совершенствования ведения взрывных работ на карьерах с использованием ВВ местного изготовления 10
1.2 Анализ существующих ВВ местного изготовления для ведения взрывных работ на карьерах 24
1.3 Цель, задачи и методы исследования 29
Выводы 34
2. Исследование возможности создания промышленного вв на основе карбамида и аммиачной селитры 35
2.1 Физико-химические свойства карбамида и аммиачной селитры 35
2.2 Предпосылки возможности использования карбамида в качестве горючего компонента для простейших ВВ 41
2.3 Лабораторные исследования бинарного гранулита НК-Б 46
2.4 Исследование качества бинарного гранулита при гравитационном смешивании компонентов 51
Выводы 55
3. Разработка рецептуры бинарного гранулита нк-а на базе гранулированной аммиачной селитры и модифицированного карбамида 57
3.1 Модифицирование карбамида 57
3.2 Разработка гранулита НК-А на базе модифицированного карбамида и гранулированной аммиачной селитры 69
3.3 Испытания гранулита НК-А в производственных условиях 76
Выводы 83
4. Разработка средств и технологии приготовления гранулитовнк 85
4.1 Приготовление гранулитов НК в стационарных условиях 85
4.2 Приготовление гранулита НК с использованием переносного дозатора сыпучих материалов (ДПСМ) 90
4.3 Оценка экономической эффективности использования гранулита НК-А 98
Заключение 102
Литература 105
- Тенденции совершенствования ведения взрывных работ на карьерах с использованием ВВ местного изготовления
- Анализ существующих ВВ местного изготовления для ведения взрывных работ на карьерах
- Физико-химические свойства карбамида и аммиачной селитры
- Разработка гранулита НК-А на базе модифицированного карбамида и гранулированной аммиачной селитры
Введение к работе
Актуальность темы. При разработке угля открытым способом в Кузбассе объемы вскрыши, требующие взрывной подготовки, в настоящее время составляют не менее 150 млн. м3 в год. Учитывая средний удельный расход взрывчатых веществ (ВВ), количество взрывчатых веществ, необходимых для нормального функционирования производства, оценивается в количестве 100-120 тыс.т. в год.
В силу своей специфики и больших масштабов ведение взрывных работ связаны с повышенной опасностью при изготовлении ВВ, транспортировании, их хранении, заряжании в скважины и непосредственно взрывании.
Кроме того, взрывные работы остаются одним из наиболее ресурсоемких процессов производства. В структуре затрат на вскрышу их доля достигает 20%. При этом большая часть затрат, связанных с взрывной подготовкой горной массы (60-70%) приходится на взрывчатые вещества.
Сущность сформулированных вопросов, современное состояние производства на разрезах, а также анализ выполненных исследований и практических работ по вопросам повышения безопасности и повышения экономической эффективности взрывной подготовки горной массы свидетельствуют об актуальности научных и практических изысканий в этих направлениях.
В настоящее время производство взрывчатых веществ сконцентрировано в основном на специализированных предприятиях, что неизбежно влечет за собой, по крайней мере, увеличение времени между производством ВВ и его использованием, повышенные затраты на погрузочно-разгрузочные работы, транспортирование и обеспечение безопасности при транспортировании и хранении. Поэтому в отечественной и мировой практике открытой разработки месторождений вполне обосновано проявляется устойчивая тенденция изготовления взрывчатых веществ непосредственно на горнодобывающих предприятиях. ВВ, изготавливаемые на предприятиях вблизи или непосредственно на местах ведения взрывных работ, принято называть взрывчатыми веществами местного изготовления.
Для угледобывающего Кузбасса, промышленный комплекс которого включает в себя и развитую химическую промышленность, применение такого подхода еще более оправдано, поскольку необходимые для производства взрывчатого вещества компоненты являются продуктами регионального химического производства.
В Кузбассе серийно выпускаются такие компоненты, пригодные для создания промышленного ВВ, как гранулированная аммиачная селитра (АС), которая в процессе детонационной реакции может быть окислителем, а также приллированный карбамид, пригодный для использования в качестве горючего компонента в составе взрывчатого вещества. Смешивание их возможно различными способами. Один из наиболее простых способов заключается в использовании естественных сил гравитации, что позволяет максимально избежать механическое воздействие на ВВ в процессе приготовления. Поэтому возникают предпосылки для создания ВВ, которое бы повышало безопасность ведения взрывных работ с одновременным снижением затрат на их производство за счет выполнения работ по смешиванию компонентов на технически простых установках вблизи мест взрывания.
Цель работы - снижение производственной опасности ведения взрывных работ на карьерах при использовании ВВ, изготавливаемых на местах применения.
Идея работы заключается в использовании доступных и взрывобезо-пасных видов продукции химических предприятий для производства взрывчатых веществ, изготавливаемых на местах ведения взрывных работ. Задачи работы: - установить возможность использования карбамида в качестве горючего компонента и определить условия, при которых обеспечиваются требования для его применения в составе промышленного ВВ;
- обосновать рецептуру простейшего ВВ на основе аммиачной селитры и модифицированного карбамида, обеспечивающего повышение производственной безопасности и требуемое качество взрывной подготовки вскрышных пород;
- разработать технологию изготовления и заряжания ВВ на основе аммиачной селитры и модифицированного карбамида, повышающую безопасность ведения взрывных работ на карьерах
Методы исследований, использованные в работе, включают в себя: анализ существующего состояния вопроса и обобщение результатов его исследования; физическое моделирование при исследовании показателя смешивания компонентов ВВ в лабораторных условиях; лабораторные методы по утвержденным методикам и действующим ГОСТам при исследовании свойств ВВ; опытно-промышленный эксперимент при исследовании качества смешивания компонентов и качества взрывной подготовки вскрышных пород; методы математической статистики при обработке результатов измерений, полученных в лабораторных и производственных условиях; математическое моделирование при описании закономерности смешивания компонентов.
Научные положения, представленные к защите:
- карбамид усиливает детонационную способность аммиачной селитры в 1,9 раза и является горючим компонентом простейшего ВВ, обеспечивающим необходимые для промышленного ВВ показатели по чувствительности к детонации, бризантности и эффективности взрыва;
- гранулит НК-А, содержащий 87% гранулированной АС, 10,5% карбамида, модифицированного 2,5% углеводородов, соответствует требованиям предъявляемым к промышленным ВВ для открытых горных работ по условиям безопасности, качеству взрывной подготовки вскрышных пород и затратам на производство;
- однородность состава АС и модифицированного карбамида, как один из показателей качества ВВ, влияющего на безопасность ведения
взрывных работ, обеспечивается при одновременном пропорциональном ссыпании компонентов с высоты 2-3 м непосредственно в скважине, или в результате послойной загрузки в бункер-накопитель зарядной машины;
Достоверность и обоснованность полученных выводов и рекомендаций подтверждается:
- использованием утвержденных методик и ГОСТов при лабораторных испытаниях ВВ;
- результатами статистической обработки лабораторных и натурных наблюдений, полученных по обоснованным ранее, а также оригинальным методикам;
- непротиворечивостью результатов исследований, представленных в диссертации, и результатов предыдущих исследований в области создания и использования простейших ВВ промышленного назначения;
- актами опытно-промышленной проверки предложенных рецептур ВВ, средств и методов их заряжания в скважины;
- патентами на рецептуру ВВ и средства заряжания скважин;
- наличием допуска Госгортехнадзора России к постоянному применению при ведении взрывных работ на открытых горных работах;
- результатами широкого использования разработанных ВВ, средств и методов заряжания на открытых горных работах.
Научная новизна работы заключается:
- в обосновании усиления детонационной способности аммиачной селитры при использовании карбамида в качестве горючего компонента и установлении свойств этого состава, как основы для создания промышленного ВВ;
- в обосновании рецептурного состава гранулита НК-А, обеспечивающего достаточные в производственных условиях физическую устойчивость и детонационную способность, а также обладающего свойствами, необходимыми для создания безопасной технологии изготовления ВВ;
- в установлении условий, обеспечивающих достаточную для устойчивого протекания детонационной реакции однородность смеси за счет сил гравитации, положенных в основу безопасной технологии изготовления на местах ведения взрывных работ.
Личный вклад автора состоит:
- в формулировании цели, постановке задач, обосновании методов исследования;
- в исследовании детонационных свойств бинарной смеси в составе АС и карбамида;
- в разработке средств и методов модификации карбамида с целью снижения гигроскопичности бинарной смеси;
- в установлении оптимального состава и свойств гранулита НК-А, как промышленного ВВ для открытых горных работ;
- в исследовании условий, обеспечивающих достаточное для устойчивого протекания детонационной реакции смешивание компонентов;
- в разработке технологии безопасного приготовления гранулита НК-А как вблизи мест ведения взрывных работ на разрезах, так и непосредственно на взрываемых блоках
Практическая ценность работы заключается:
- в обосновании горючего компонента для аммиачной селитры, обеспечивающего усиление ее детонационных свойств;
- разработке технически условий (ТУ) на гранулит НК;
- в разработке дешевого взрывчатого вещества с достаточной детонационной способностью, которое может быть изготовлено из взрывобезо-пасных компонентов на местах ведения взрывных работ;
- в разработке безопасной технологической линии производства ВВ и переносного дозатора сыпучих материалов (компонентов ВВ), обеспечивающих их качественное смешивание при производстве гранулированных компонентов с близкими гранулометрическим составом и плотностью;
- в повышении безопасности за счет максимального снижения механического воздействия на готовое ВВ в процессах изготовления и заряжания, а также сокращения времени или полное исключение времени доступа людей к готовому взрывчатому веществу;
- в широком применении разработанного ВВ, технологии его изготовления и заряжания скважин на разрезах Кузбасса, а также на карьерах Росси и ближнего зарубежья.
Реализация работы в промышленности. Результаты выполненных исследований послужили основой для организации производства модифицированного карбамида, поставки на горнодобывающие предприятия, производства ВВ на стационарных пунктах изготовления вблизи мест ведения взрывных работ, внедрения технических средств производства ВВ непосредственно при заряжании скважин.
Апробация работы. Основные разделы работы были рассмотрены и обсуждены: на Ученом совете НЦ ВостНИИ, г. Кемерово, 2000-2002гг.; на техсовете ООО «Кузбассвзрывцентр», г. Кемерово, 2002-2003гг.; на техсове-те 000 «Кузбассвзрывсервис», г. Кемерово, 2001-2002гг.; в Госгортехнадзо-ре России, г. Москва, 2001-2001гг.; в отделе № 20 ФИПС, г. Москва, 2002 г, 2003 г.; на VI международной конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах». Кемерово, ГУ КузГТУ, 2005.
Публикации. Тема диссертационной работы отражена в шести публикациях.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений на 125 страницах, 17 таблиц, 18 рисунков, список литературы 88 наименований.
Тенденции совершенствования ведения взрывных работ на карьерах с использованием ВВ местного изготовления
Заводское изготовление взрывчатых веществ в 2-3 раза дороже по сравнению с изготовлением их на местах потребления. Поэтому, в условиях рыночных отношений применение более дешевых ВВ местного изготовления позволяет обеспечить снижение издержек на производство взрывных работ и повысить их эффективность.
В связи с этим имеет место тенденция приготовления ВВ непосредственно на карьерах. На угольных разрезах и горнорудных предприятиях с открытым способом добычи готовятся следующие типы ВВ: - гранулированные бестротиловые ВВ в виде смеси АС с ДТ (игда-ниты), а также с добавками алюминия (ипкониты) и другими твердыми горючими добавками; - гранулированные ВВ в виде смеси АС и ДТ и добавками грану-лотола; - водосодержащие тротилосодержащие ВВ (акватолы) типа ГЛТ; - эмульсионные бестротиловые водосодержащие ВВ.
Разработка и практическое внедрение новых прогрессивных технологических схем механизации взрывных работ, направленных на повышение эффективности и безопасности работ за счет сокращения номенклатуры промышленных ВВ, замена машин и оборудования на более совершенные решают проблему снижения трудоемкости работ и значительно сокращают персонал, обслуживающий потенциально опасное производство.
Для заводского изготовления простейших взрывчатых смесей (ПВС), подлежащих хранению и транспортированию, применяют пористую селитру с повышенными пористостью и впитывающей способностью по отношению к минеральному маслу.
Так, пористая аммиачная селитра имеет впитывающую способность 16-17 % против 4-8 % для ее обычных сельскохозяйственных сортов. Повышенная пористость гранул АС позволяет эффективно поглощать, удерживать и равномерно распределять по объему дизельное топливо, а также обеспечивать необходимую чувствительность взрывчатой смеси. [1,2]
Широкое распространение простейших взрывчатых смесей за рубежом обусловлено применением пористой аммиачной селитры, позволившей получать однородные и физически стабильные составы, обладающие улучшенной способностью к детонации.[3, 4]
Следует отметить, что смеси АС-ДТ, хотя и отличаются от прочих ВВ сравнительно низкой стоимостью компонентов, наиболее эффективны при взрывании пород крепостью до 8 по шкале Протодьяконова [5, 6, 7].
В России для изготовления гранулированных смесей АС-ДТ в основном, используется аммиачная селитра общехозяйственного назначения, имеющая повышенную плотность гранул и низкую впитывающую способность по отношению к горючим жидкостям [8, 9, 10].
Широкое использование бинарных смесей в стране сдерживается высокой чувствительностью их взрывчатых характеристик к изменению соотношения компонентов, которое происходит в результате расслаивания смеси из гранул аммиачной селитры и жидкой горючей добавки на фазы из-за низкой удерживающей способности АС [11].
Водосодержащие суспензионные взрывчатые вещества получают путем заполнения пустот между частицами сыпучих ВВ жидкостыо, что способствует повышению плотности ВВ, придает им пластичность. Это свойство использовано для создания водосодержащих (водонаполненных) ВВ, содержащих в качестве жидкого наполнителя водные гели. В водонаполненных ВВ подбирают оптимальное соотношение между твердой фазой и жидким наполнителем (от 5 до 15 % от массы ВВ), определяемое требуемыми реологическими свойствами, гранулометрическим и химическим составом твердой фазы [12].
По составу водосодержащие ВВ представлены смесью гранулированной аммиачной селитры, тротила или алюминия (взрывчатый сенсибилизатор) и пластифицирующего водного геля [13, 14]. Водонаполненные ВВ называются водосодержащими взрывчатыми веществами (ВВВ), если они сенсибилизированы взрывчатыми соединениями (тротилом, бездымным порохом) и простейшими взрывчатыми смесями (ПВВС), если горючий компонент не является взрывчатым.
ВВВ состоят из двух фаз - жидкой и твердой. Жидкой фазой является водный раствор окислителя, который с целью предотвращения разбавления в скважине водой загущают введением специальных (гелеобразующих) загустителей, набухающих в воде. Полученную жидкую фазу смешивают с дополнительным количеством твердого окислителя и горючими добавками, выполняющими в ряде случаев одновременно и роль сенсибилизатора. В качестве окислителя, в основном, применяют аммиачную селитру, иногда с добавлением нитрата натрия, снижающего температуру замерзания. Из твердых горючих сенсибилизаторов применяют тротил и алюминиевые порошки. Кроме горючих сенсибилизаторов в составы ПВВС вводят дополнительные горючие добавки, например, порошки угля, серу и др. [15, 16].
Анализ существующих ВВ местного изготовления для ведения взрывных работ на карьерах
В последнее время на горнодобывающих предприятиях с открытым способом добычи и, в частности, на разрезах Кузбасса происходит замена штатных ВВ заводского производства на ВВ местного приготовления. К ним относится стабилизированный гранулит Д-5, содержащий дизельного топлива — 2,0±0,5 %, угольного порошка - 4,0 ± 1,0 % и гранулированной аммиачной селитры - 94 ± 2 %, и его небольшое видоизменение - гранулит УП-1, содержащий дизельного топлива - 3.5±0.5 %, угольного порошка - 3,5 ± 0. 5 % и гранулированной аммиачной селитры - 93,0 ± 1.0 %.
Гранулиты Д-5 и УП-1 изготовляются на СПИ (специальный пункт изготовления) горных предприятий. Изготовление указанных гранулитов производится в шнековых смесителях путем последовательного, холодного, механического смешивания гранулированной аммиачной селитры (АС гр.), жидкого нефтепродукта (НП) и угольного порошка [52] по непрерывной технологии. Технологическая линия, на которой изготавливаются углегранулиты, монтируются на пунктах подготовки ВВ и механизированному заряжанию на скла 25 дах ВМ. В технологическую схему линии включается оборудование склада: конвейер подачи АС, мелкорастирающее устройство (при тарном хранении АС), бункер-накопитель и др. Технологическая линия состоит из шнека-дозатора селитры, шнека смесителя, шнекового дозатора УП, а также очистке воздуха и пульта управления. Изготовленные гранулиты являются сыпучими и не слипаются.
Заряжание скважин осуществляется вручную или зарядными машинами типа МЗ-ЗА, МЗ-ЗБ и МЗ-4А или другими, допущенными Госгортехнадзором РФ. Хранение в бункерах машин допускается не более 1 суток.
Инициирование скважинных зарядов производится от двух шашек типа Т-400 или зарядом аммонита № 6ЖВ массой не менее 2,0 кг. Допустимы все виды инициирования (прямое, обратное, встречное). Предпочтительно прямое инициирование. Допустимое время пребывания в скважине- 15 суток.
По вредному воздействию на организм человека гранулит относится к веществам малоопасным, а по безопасности в обращении к классу 1, подклассу 1.5, группе совместимости «D»
Гранулиты Д-5 и УП-1 являются экологически чистыми ВВ, так как при их взрывании образуется ядовитых газов в 1,5 раза меньше, чем при взрывании граммонита 79/21 [53].
При их переработке и заряжании скважин не выделяются токсичные пылевидные компоненты, как например при заряжании тротилом.
Изготовление этих ВВ производится самими угольными разрезами. Для этой цели в Кузбассе построено 4 пункта приготовления гранулитов производительностью 25-30 тыс. т. ВВ в год каждый.
Анализ фактического потребления ВВ за последние 10 лет показывает, что потребление штатных ВВ с 46692 тонн (72.6% общего расхода ВВ) снизился до 16500 тонн (16.4%), при этом потребление простейших ВВ возросло с 10070 тонн до 45800 тонн (с 15.7% до 45.6% от общего расхода ВВ). Таким образом, потребление простейших и эмульсионных ВВ в 2005 году составит 83.6% от общего потребления ВВ.
Кроме того, в производственных условиях Кузбасса опробован еще один вариант приготовления гранулитов на СПИ.
ЗАО «Взрывпром Юга Кузбасса» готовит трехкомпонентные гранулиты Д-5 и УП-1 [54] гравитационным смешиванием гранул АС и угольного порошка, подаваемых через дозировочные отверстия, с последующим введением жидкого горючего в поток смеси при загрузке в бункер зарядной машины. При этом дозирование компонентов и механическая работа по их смешиванию осуществляется гравитационным смесителем, который обеспечивает достаточную разность высот между точками загрузки исходных компонентов и бункером зарядной машины на вертикальном разрезе СПИ.
Смесительный пункт изготовления ВВ мощностью 50 тыс. т в год, который обеспечивает загрузку одного зарядного автомобиля грузоподъемностью 10-20 т в течение 10-15 минут. Доставка окислителя (аммиачной селитры) производится селитровозами грузоподъемностью 18 и 30 т. Смесительный пункт состоит из двух технологических линий. Это, наряду с увеличением мощности, обеспечивает высокую надежность его работы, а также возможность одновременного запуска двух типов ВВ без переналадки оборудования. Оригинальным является гравитационный смеситель. В нем в процессе перемешивания входящий поток компонентов разделяется на три подпотока, которые смещаются относительно друг друга во времени и на выходе смесителя соединяются в общий поток. Этим достигается повышение равномерности распределения компонентов в объеме ВВ.
Физико-химические свойства карбамида и аммиачной селитры
Стабилизация составов простейших взрывчатых веществ (ВВ), изготавливаемых на местах применения, не ограничивается введением твердых горючих мелкодисперсных добавок, препятствующих стеканию жидкого нефтепродукта в нижние слои сформированного скважинного заряда.
Стабилизация может также достигаться введением в состав простейших ВВ горючих гранулированных добавок, изготавливаемых отечественной промышленностью. К таким горючим относится гранулированный карбамид. В качестве окислителя, как и при компоновке составов углесодержащих гранули-тов, может быть использована гранулированная аммиачная селитра.
Карбамид (мочевина) является диамидом ангидрида угольной кислоты, химическая формула (NH2)2CO или H2N-CO-NH2,
Карбамид - бесцветные кристаллы с температурой плавления 133С, растворимые в воде и спирте. Карбамид получается из углекислоты и аммиака под давлением при нагревании по реакции Базарова через стадию образования кар-бамата аммония с его последующей дегидратацией в карбамид (Химическая энциклопедия, 1992г, Т.З, С. 144-145): 2NH3 + С02 NH2COONH4 + 125,6 кДж/моль; NH2COONH4 О (NH2)2CO + Н20 - 15,49 кДж/моль. Или, суммарно: 2 NH3 + С02 О (NH2)2CO + Н20 +111 кДж/моль. При нагревании до 150 С и выше карбамид последовательно превращается в цианат аммония NH4NCO, аммиак NH3, углекислый газ С02, биурет NH2-CO-NH-CO-NH2, циануровую кислоту C3N3(OH)3 и др. В разбавленных растворах при 200С возможен полный гидролиз карбамида на исходные продукты (NH2)2CO + Н20 = 2NH3 + С02.
В щелочной среде биурет дает с солями меди фиолетовое окрашивание. Молекулярная масса биурета 103, кислородный баланс КБ = -70%.
Промышленностью карбамид выпускается в виде белых гранул в мешкотаре марок А и Б по ГОСТ 2081-92. Карбамид при нормальных условиях негорюч, пожаро- и взрывобезопасен. Температура самовоспламенения карбамида — 715С. Температура воспламенения карбамида отсутствует до 220С, выше которой карбамид разлагается с образованием трудногорючих веществ, типа биурета, аммиака.
Карбамид содержит 46,7% азота, 6,7% водорода, 26,6% кислорода и 20% углерода; молекулярная масса 60; кислородный баланс КБ = -80%; теплота образования при постоянном объеме, Qv= 75,7 ккал/моль (1249 ккал/кг).
Аммиачная селитра ранее применялась в чистом виде как малочувстви тельное ВВ при массовых взрывах. Теплота взрывчатого превращения до 1600 КДж/кг(381 ккал/кг); работоспособность в свинцовой бомбе 165-230см3. ш При взрыве аммиачная селитра разлагается по уравнению: NH4N03 = N2 + 2Н20 + 0,5 02. При недостаточном инициировании, а также при тепловом взрыве она может разлагаться и по другим уравнениям с меньшим тепловым эффектом и выделением токсичных окислов азота, например по реакциям: 4 NH4NO3 = 3N2 + 2N02 + 8Ы20 + 331 ккал/кг, «t или: 8 NH4NO3 = 2N02 + 4NO + 16Н20 + 5N2 + 213 ккал/кг
Эти реакции протекают и при быстром нагревании аммиачной селитры. В зависимости от температуры процесс горения (термолиза) аммиачной селитры описывается следующими конкурирующими реакциями: NH4NO3 = N20 + 2Н20 + 350 ккал/кг (выше 220С) % 4 NH4NO3 = 3N2 + 2N02 + 8Н20 + 331 ккал/кг (взрыв от детонатора). Ф Присутствие NO в высокотемпературной газовой фазе продуктов взрыва композиции АС с горючими веществами аминного характера (карбамидом, аммиаком) должно эффективно снижаться. Это объясняется большой реакционной способностью аминов по отношению к азотнокислым продуктам. Например, реакция между аммиаком NH3 (степень окисления азота - 3) и двуоки ф сью азота N02 (степень окисления +4) протекает со вспышкой уже при комнат ной температуре до конечных нейтральных устойчивых продуктов 4 NH3 + 3N02 = 6 Н20 + 3,5 N2 , что обусловлено строением молекулярных орбиталей реагирующих молекул ф аммиака и окислов азота (имеющих неподелённые пары электронов), а также противоположными степенями окисления центрального атома азота. Другие азотнокислотные продукты (N2O, N0) связываются и реагируют с аминопроиз-водными до молекулярного азота и воды при температуре выше 250С.
Таким образом, в продуктах взрыва карбамидосодержащих ВВ происходит самонейтрализация окислов азота, так как при разложении карбамида выделяется аммиак, который восстанавливает окислы азота до элементарного азота и воды.
Разработка гранулита НК-А на базе модифицированного карбамида и гранулированной аммиачной селитры
Разработка гранулита НК-А [74] сводилась к оптимизации состава по физической стабильности, бризантности и эффективности взрыва. Для этого был приготовлен ряд модельных составов из смеси гранулированной аммиачной селитры, гранулированного карбамида и жидкого нефтепродукта. Кислородный баланс таких смесей во всех случаях был близок к нулю. В модельных составах, которые испытывались на физическую стабильность, в качестве нефтепродукта использовалось дизельное топливо как жидкость с наименьшей вязкостью для того, чтобы испытания на стекание жидкой фазы проходили в наиболее благоприятный условиях. В процессе дальнейших исследований было установлено, что замена дизельного топлива на другие виды нефтепродуктов (отработанные масла групп ММО и МИО или их смесь с дизельным топливом) не влечет за собой никаких отрицательных последствий с точки зрения безопасности и эффективности применения создаваемого ВВ. По технологически причинам вязкость нефтепродукта поддерживалась в пределах 3-40 сСт (определенная на сменозиметре В 3-4). Результаты испытаний исследуемых образцов модельных составов приведены в таблице 3.6
Из полученных данных следует, что наибольшей физической стабильностью обладают карбамидосодержащие модельные составы 3, 4, 5. Причем, в отличие от штатной рецептуры игданита у карбамидосодержащих составов мигрирует жидкая фаза в виде насыщенного рассола растворимых в воде компонентов. Как видим, покрытие гранул карбамида только на 6-7 суток задерживает образование рассола до объема, при котором возможна его миграция. Наиболее высокие показатели физической стабильности наблюдаются при минимальном содержании нефтепродукта. В то же время замена нефтепродукта на карбамид уменьшает теплоту реакции взрывчатого превращения.
Исследовалось также влияние времени хранения на бризантность и эффективность взрыва разноагрегатных ВВ. Для этого определялась бризантность и эффективность взрыва у свежеизготовленных образцов и у образцов через 6 суток после изготовления. У составов 1 и 2 бризантность и эффективность взрыва через 6 суток уменьшалась. Наиболее сильно уменьшается бризантность у игданита. Она у него уменьшалась с 19,0 мм до 13,5 мм, а при определении эффективности взрыва образцы игданита через 6 суток вообще не взрывались. У состава 5, содержащего 85 % аммиачной селитры, 13 % карбамида и 2 % нефтепродукта, бризантность и эффективность взрыва после истечения 6 суток остались неизменными. Этот состав имеет и наибольшую физическую стабильность.
У состава 4, содержащего 85% аммиачной селитры, 10,5% карбамида и 2,5% нефтепродукта, эффективность взрыва после истечения 6 суток даже возросли в сравнении с эффективностью взрыва свежеизготовленных образцов. Кроме того, он обладает и наиболее высокими показателями бризантности и эффективности взрыва при удовлетворительной физической стабильности.
Этот состав как имеющий существенные преимущества перед аналогами и следует считать оптимальным. Этому составу, содержащему 87% гранулированной аммиачной селитры, 10,5 % карбамида и 2,5 % нефтепродукта, дано название гранулит НК-А. В дальнейшем детально исследовались физико-химические и взрывчатые свойства гранулита НК-А.
Таким образом, по признаку наибольших значений показателей бризантности и эффективности взрыва в течение 6 суток (технологически обусловленный срок при ведении взрывных работ) в качестве основного был принят состав 4. Графическая интерпретация показателей бризантности и эффективности взрыва показана на рис. 3.1.
Исследовалась увлажняемость гранулита НК-А в сравнении с гранули-том НК-Б, гранулированной аммиачной селитрой и модифицированным карбамидом. Результаты исследований показывают, что гранулит НК-А увлажняется меньше, чем гранулированная аммиачная селитра, и намного меньше, чем гра
нулит НК-Б. Самой низкой увлажняемостыо обладает модифицированный карбамид.
