CC BY
58
СЕМИНАР 7
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98
Р.С. Крысин, проф., д.т.н., В.П. Куприн, проф., д.х.н., С.И. Кукушкин
НГАУ УГХТУ ГП «Запорожвзрывпром»
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МАТРИЦЫ ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА УКРАИНИТ-Д
Свойства матрицы эмульсионного ВВ оказывают решающее влияние на его технико-эксплуатационные показатели. Представляя собой механическую смесь окислителя и горючего компонента в присутствии эмульгатора, матрица ЭВВ при промышленном использовании за последние 30 лет прошла эволюцию во мнениях ученых и контролирующих органов от состава, который не обладает взрывчатыми свойствами (в эмулитах), до «взрывоопасного груза Iго класса» (в порэмитах). Этому способствовал взрыв матрицы порэмита на Калиновском химическом заводе и разошедшиеся после этого волны страха, в результате которых на матрицы ЭВВ стали накладывать порой неоправданные ограничения, снижающие потребительские качества ЭВВ, повышающие их стоимость и искусственно ограничивающих их применение.
Между тем основное свойство матрицы - ее взры-ваемость - может быть различно в зависимости от рецептурного состава. Одним из важнейших факторов, повышающих чувствительность матрицы к взрывному импульсу является образование в ней мощного окислителя - азотной кислоты в результате гидролиза аммиачной селитры
МН4Ш3 + Н20 = МН4ОИ + НШ3 (1)
Исследования показали, что применение в качестве второго компонента окислителя натриевой селитры в концентрациях, соответствующих рецептуре порэми-та, не обеспечивает подавления гидролиза аммиачной селитры (водородный показатель рН=5,5). Кроме того следует иметь в виду, что натриевая селитра при нагревании разлагается на нитрит натрия и кислород №Ш3 = №Ш2 + 1/2 02 (2)
Нитрит натрия в соединении с раствором окислителя аэрирует эмульсию , что приводит к ее сенсибилизации и повышению чувствительности к инициирующему импульсу. Возможно, что эти процессы имели место при взрыве матрицы порэмита.
Чтобы исключить преждевременную сенсибилизацию матрицы эмульсионного ВВ украинит-Д, снизить влияние процессов гидролиза в состав его матрицы -эмульсионной композиции (эмульком) - была введена кальциевая селитра, нейтрализующая процессы гидролиза. Установлено, что при эвтектическом соотношении аммиачной и кальциевой селитр в растворе рН=7 -7,2. Нейтральная реакция сохраняется и при длительном (один месяц) хранении матрицы. Кроме того кальциевая селитра является более термически стабильной по сравнению с натриевой, а чтобы исключить или, по крайней мере, снизить до безопасного
188
уровня аэрацию матрицы, последнюю приготавливали на низкоскоростном (400 мин-1) смесителе. При этом за счет введения специального эмульгатора обеспечивается диспергирование раствора окислителя до 10 микронов, а стабильность матрицы сохраняется гарантированно в течение одного месяца в диапазоне положительных температур, включая и 00С. Применение холодной эмульсии не снижает производительности центробежного насоса смесительно-зарядных машин марки «Акватол», которая по результатам испытаний составила 500 кг/мин.
Одним из важных особенностей эмульсионной композиции является возможность приготовления ее при температурах 40-80° С. При нижнем пределе температуры не происходит кристаллизация окислителя, а верхний предел не приводит к разложению эмульгатора. Нижний предел температуры обеспечивает не только стабильность раствора окислителя, но и снижение энергетических затрат на эмульгирование. Эмуль-ком приготавливается в необогреваемом миксере в любое время года.
Низкоскоростной режим приготовления матрицы и наличие в ее составе кальциевой селитры и воды не создают условий для возникновения детонации от любых механических и тепловых воздействий (эмульком не горит), а при взрывных воздействиях от капсюля-детонатора, одной и двух тротиловых шашек эмуль-ком не взрывается.
С целью определения условий взрывания эмулько-ма была выполнена серия экспериментов в промышленных условиях гранитных карьеров, обслуживаемых ГП «Запорожвзрывпром». Эмульком подвергалась воздействию в скважинах 220, 400 и 600 мм взрыва одной, двух и трех тротиловых шашек марки Т-400. Масса эмулькома изменялась от 70 до 200 кг, Общий обьем испытаний составил 2000 кг.
В результате было установлено, что эмульком устойчиво не детонирует от одной, двух и трех тротиловых шашек в скважинах 220 и 400 мм. В скважинах диаметром 600 мм во всех опытах эмульком не взорвался от одной и двух тротиловых шашек и устойчиво детонировал только от трех тротиловых шашек. Для сравнения был изготовлен заряд гранулированной аммиачной селитры массой 200 кг, размещен в скважине 600 мм и инициирован тремя тротиловыми шашками. Селитра взорвалась с образованием воронки и желто-оранжевого облака продуктов взрыва.
Проведенные эксперименты позволили созданной для оценки испытаний межведомственной комиссии
ГИАБ
констатировать, что эмульсионная композиция (эмульком) по своим взрывчатым свойствам эквивалентна гранулированной аммиачной селитре и на нее можно распространить требования ГОСТ -85 в части изготовления, хранения и перевозок. Это открывает перспективы использования оборудования пунктов подготовки компонентов горячельющихся акватолов для приготовления на имеющейся базе (с добавлением только миксера) и хранения в емкостях для окислителя эмульсионной композиции. Последняя при подготовке массового взрыва загружается в смесительнозарядные машины марки «Акватол» (при этом никакой переделки их не требуется) и после ввода вспученного перлитного песка превращается в эмульсионное ВВ марки украинит-Д. По своим свойствам украи-нит-Д эквивалентен граммониту 79/21, но при этом обладает высокой водоустойчивостью и экологической
чистотой: в течение 48 час. выдержки в воде выделяет 0,3% нитратов, а в продуктах детонации присутствуют в основном пары воды, углекислый газ и свободный азот, вследствие чего облако взрыва окрашено в белый цвет.
В заключении следует отметить, что эмульком позволяет не только перейти на новый , экологически чистый и относительно безопасный тип ВВ, используя существующее оборудование, но и резко сократить количество складов ВВ и расходы на их содержание, т.к. компоненты эмулькома не взрывчатые вещества и не требуют специальных условий хранения. Кроме того, значительно увеличивается безопасность на транспорте, поскольку перевозке будут подвергаться инертные компоненты, а не взрывчатые вещества. Последние образуют только на местах ведения взрывных работ в пределах опасных зон.
© Р.С. Крысин, В.П. Куприн, С.И. Кукушкин
3 $ 1999
189
