CC BY
98
http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-6-142-48-49
АММИАЧНАЯ СЕЛИТРА
ДЛЯ ВЗРЫВЧАТЫХ,/ МАТЕРИАЛОВ
Ч т *
/ \ -Г *
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 компонентом-окислителем при производстве взрывчатых составов (ВС) и составляет примерно 90-95% по массе ВС и используется в частности в смеси с бризантным ВВ и энергетическими добавками для изготовления промышленных ВВ (ПВВ) (гранулит, граммонит и др. - применяется аммиачная селитра по ГОСТ 2-2013 марки А), для производства эмульсионных ВВ (применятся аммиачная селитра по ГОСТ 2-2013 с добавками в соответствии с ТУ на составы), для производства ПВВ типа аммонит (в т.ч. в патронированном виде -применятся аммиачная селитра марки ЖВГ ГОСТ 14702-79). Однако при использовании аммиачной селитры в смеси с жидкими нефтепродуктами (ПВВ типа игданит, гранулит и др.) необходима пористая селитра.
Наиболее оптимальной с точки зрения применения АС для взрывчатых систем в настоящее время является селитра,
Таблица 1 Мировые объемы выпуска ПВВ
Страна Годы
2001 (GIA) 2010 (USGS) 2017
Северная Америка (США) 2,5 (39%) 3,4 (31%) 4,6 (26,2%)
Азия и Средний Восток (Китай) 1,3 (21%) 2,1 (20%) 4,9 (26,9%)
Россия 0,69 (10,7%) 1,17 (10,9%) 1,825 (10,9%)
СНГ (без России) 0,32 (4,9%) 0,33 (3,1%) 0,29 (1,95%)
Центральная и Южная Америка 0,64 (10%) 1,05 (10%) 2,3 (14,7%)
Европейское сообщество (27 государств) 0,5 (8%) 0,65 (6,2%) 0,67 (4,3%)
Африка 0,6 (9%) 0,65 (6,2%) 1,2 (7,6%)
Океания 0,25 (4%) 0,32 (3%) 0,46 (2,9%)
Юго-Западная Азия 0,26 (2,5%) 0,34 (2,1%)
Юго-Восточная Азия 0,25 (2,4%) 0,38 (2,4%)
Средний Восток 0,15 (1,4%) 0,21 (1,3%)
Мексика 0,06 (0,6%) 0,1 (0,6%)
Япония 0,04 (0,4%) 0,05 (0%)
Всего 6,41 10,64 16,81
выпускаемая АО «HAK «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.
Таблица 2 Динамика добычи угля и железной руды, млн т
Страна Уголь, год Железная руда, год Сумма, год
2010 2017 2010 2017 2017
КНР 2550 3680 900 1500 5180
Австралия 323 478 400 660 1138
США 980 892 50 65 957
Индия 452 605 260 260 865
Россия 322 409 96 108 515
Индонезия 231 421 15 35 456
Бразилия 10 9 370 370 378
ЮАР 244 257 55 55 302
Германия 180 190 - - 190
48 | «Горная Промышленность» №6 (142) / 2018
БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ
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.
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 ЛОТО, 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 приме-
няются 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.
«Горная Промышленность» №6 (142) / 2018 | 49
