CC BY
337
© Б.Н. Кутузов, И.Ю. Маслов, П.А. Брагин, В.В. Большаков, А.С. Семин, 2011
УДК 662.217
Б.Н. Кутузов, И.Ю. Маслов, П.А. Брагин,
В.В. Большаков, А.С. Семин
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ЭМУЛАН «ПВВ-А-70»
НА ООО «ОЛЁКМИНСКИЙ РУДНИК»
Предложен реальный механизм снабжения горных предприятий небольшой производительности водоустойчивыми эмульсионными ВВ, или неводоустойчивыми ЭВВ с небольшим содержанием эмульсии - но с высокой объемной концентрацией энергии. Ключевые слова: взрывчатые вещества, рудоподготовка, эмульсионные ВВ, химическая газогенерация.
С каждым годом возрастает количество предприятий, использующих взрывчатые вещества собственного изготовления. Основные причины этого явления заключаются в следующем:
- сокращение ручного труда;
- возможность придания заряду ВВ рациональных параметров, соответствующих физико-техническим характеристикам взрываемых массивов горных пород (объемная концентрация энергии, скорость детонации ВВ);
- сокращение вместимости складов ВМ и, соответственно, затрат на хранение ВМ и содержание склада;
- безопасность перевозки компонентов ВВ как ж.-д., так и автотранспортом;
- более низкая стоимость ВВ местного приготовления в скважине по сравнению со штатными ВВ заводского приготовления;
- существенное снижение себестоимости рудоподготовки.
По различным оценкам, в настоящее время более 60% промышленных взрывчатых веществ изготавливаются на местах применения. Общий объем потреб-
ления промышленных ВВ по России составляет примерно 1 млн. тонн в год.
Накопленный за последние годы опыт показал, что экономическая целесообразность строительства пункта приготовления невзрывчатых компонентов эмульсионных ВВ на месте применения начинается с объема потребления ЭВВ более 5000 тонн в год.
Таким образом, крупные предприятия, строя производства ЭВВ, в итоге удешевляют себестоимость взрывного передела. А взрывные работы на мелких горных предприятиях год от года дорожают, делая продукцию этих предприятий неконкурентноспособной.
Ввод в эксплуатацию Северомуйско-го тоннеля БАМа сделал экономически привлекательной разработку целого ряда месторождений полезных ископаемых на северо-западе Амурской области, в том числе Куранахское месторождение ильменитовых и титано-магнетитовых руд - которое с 2007 г. разрабатывает ООО «Олёкминский рудник». С вводом в эксплуатацию в начале 2010 г. обогатительной фабрики, повысился объем добычи руды; вместе с тем повысился расход взрывчатых материа-
лов на первичное дробление горной массы. Однако, существующий объем потребления ВВ на уровне 4000 тонн в год пока не позволяет вкладывать средства в строительство собственного эмульсионного производства из-за достаточно длительного срока окупаемости.
С начала разработки, на ООО «Олёкминский рудник» применяется па-тронированный Эмульсолит П-20, Эмульсолит АП-20 и гранулит-игданит, который производится в СЗМ. Эмульсолит П-20 поставляется из Кемеровской области (ОАО «Знамя») железнодорожным транспортом до станции «Новая Чара», а затем автомобильным транспортом до склада ВМ (плечо перевозки составляет 200 км).
Длительное время обсуждается проблема перевозки основного компонента ЭВВ - эмульсии - на большие расстояния от мест ее изготовления. До недавнего времени основным препятствием при решении этой задачи было остывание эмульсии при перевозке и невозможность химической газогенерации остывшей эмульсии.
В ЗАО «Спецхимпром» решена задача применения химической газогенера-ции остывшей до 0 °С (при температуре воздуха до минус 15°С) эмульсии, вследствие чего значительно расширены возможности по доставке и применению такой эмульсии на небольших предприятиях, без создания энергоемких устройств для поддержания температуры эмульсии не ниже (как правило) +20 °С.
Поэтому стала возможной доставка эмульсии ж/д транспортом в необогре-ваемых емкостях на большие расстояния по ж/д тарифу как для аммиачной селитры (класс 5.1), а не по тарифу для ВВ (класс 1.5), что предполагает снижение цены на ВВ до 30 % по сравнению с ВВ
заводского изготовления, и хранение эмульсии на неотапливаемом складе при температуре окружающей среды. Стоимость изготовленного и заряженного по такой технологии ЭВВ (с доставкой эмульсии ж.д. транспортом на плечо 2500 км) в скважине не превышает (на сегодняшний день) 22 руб/кг с НДС.
Доставка эмульсии автомобильным транспортом на расстояния более 500 км существенно дороже, чем по железной дороге.
В предлагаемом способе, главным параметром является соблюдение графика поставки эмульсии, согласованного с планом горных работ, с учетом длительности перевозки эмуль-сии по железной дороге, с учетом наличия десятидневного запаса эмульсии на складе.
Практическое внедрение вышеуказанного способа осуществлено на ООО «Олёкминский рудник» (пос. Олёкма Тындинского р-на Амурской обл.), с которым у ЗАО «Спецхимпром» заключен договор о поставке эмульсионного взрывчатого вещества Эмулан «ПВВ-А-70» (далее Эмулан) ТУ 7276-030-і7і3і060-2006 по схеме «франко скважина». Организационная схема производства Эмулана ЗАО «Спецхимпром» на ООО «Олёкминский рудник» представлена на рис. і.
Эмулан изготавливается в процессе заряжания скважин смесительнозарядной машиной «ТСЗМ-іі», с помощью его производится отбойка сухих и обводненных горных пород с коэффициентом крепости по шкале М. М. Про-тодьяконова до і8, методом скважинных зарядов в температурном диапазоне окружающей среды от -50 °С до +50 °С.
Отправка компонентов Эмулана “ПВВ-А-70” (эмульсия “ПВВ”, ГГД)
I
Прием компонентов Эмулана “ПВВ А-70” (эмульсия “ПВВ”, ГГД) на складе
________________V_________________
Загрузка компонентов Эмулана “ПВВ-А-70” в ТСЗМ-11 (эмульсия “ПВВ”, ГГД, аммиачная селитра)
I
Изготовление Эмулана “ПВВ-А-70” в процессе заряжания
Рис. 1. Организационная схема производства Эмулана ЗАО «Спецхимпром» на ООО «Олекминский рудник»
Рекомендуемый диаметр скважин -не менее 120 мм.
Эмулан представляет собой механическую смесь эмульсии «ПВВ» с добавками, гранул аммиачной селитры, с включениями видимых невооруженным глазом газовых пузырьков.
Содержание компонентов в Эмулане указано в табл. 1.
Перед проведением приемочных испытаний Эмулана в условиях ООО «Олекминский рудник» в начале 2010 г. были проведены заводские испытания Эмульсии «ПВВ» на стабильность и устойчивость к воздействию окружающей среды, с регулярным отбором проб. Также были проведены испытания Эмульсии на включение в группу Таблица 1
«эмульсия, суспензия или гель нитрата аммония, используемые в качестве промежуточного сырья при производстве бризантных взрывчатых веществ» (ООН-3375, класс 5.1):
• тип 8а) - испытание для определения теплоустойчивости;
• тип 8Ь) - ударное испытание для определения чувствительности к сильному удару (испытание ЭНА на передачу детонации через зазор);
• тип 8с) - испытание для определения воздействия нагревания в ограниченном объеме (испытание по Коенену);
• тип 8d) - испытание для определения пригодности к перевозке в цистернах (испытание на детонацию в трубе с выпускным отверстием).
На рис. 2 приведен график изменения температуры эмульсии и окружающей среды (при исследовании скорости остывания, ноябрь 2007 г.).
Из графика видно, что через 7-8 дней эмульсия в нетеплоизолированной таре («АйБиСи» контейнер 1000 литров) приобретает температуру окружающей среды. Столь длительный процесс объясним плохой теплопроводностью эмульсии.
Срок доставки ж.д. транспортом из г. Междуреченск на ст. Олекма эмульсии составляет примерно 12 суток. При этом, эмульсия успевает охладиться до температуры окружающей среды. Кроме того, после доставки, она перевозится на холодный склад - где может еще храниться до применения в течение 10-20 суток. В конце ноября, температура воздуха в п. Олёкме опускается до минус 40
Наименов ание Норма, %, для марки
компонента Эмулан с гранулированной АС Эмулан с пористой АС
1. Эмульсия «ПВВ» марки «А» 70,0±5,0 75,0±5,0
2. Селитра аммиачная 30+5,0 25+5,0
3. Газогенерирующая добавка (сверх 100 % по отношению к содержанию эмульсии) 1,0 ± 0,5 1,0 ± 0,5
Рис. 2. График изменения температур эмульсии «ПВВ», загруженной в 1000 литровый «Ай-БиСи» контейнер и окружающей среды с течением времени
Таблица 2
№ п.п. Наименование ВВ и диаметр заряда Полнота детонации Скорость детонации, м/с
1 Эмулан с диаметром заряда 110 мм Полная -*
2 Эмулан с диаметром заряда 170 мм Полная 4228,8
3 Эмулан с диаметром заряда 170 мм Полная 4339,7
4 Игданит с диаметром заряда 110 мм Полная -*
5 Игданит с диаметром заряда 170 мм Полная 3808,9
6 Эмульсолит П-20 с диаметром заряда 170 мм Полная 3550,8
7 Эмульсолит П-20 с диаметром заряда 110 мм Полная -*
* - Заряды диаметром 110 мм испытывались только на полноту детонации.
°С. Хранящаяся на складе эмульсия приобретает такую же температуру.
В начале проведения промышленных испытаний (октябрь 2010г), доставленная на Олекму эмульсия была использована в качестве компонента Эмулана, который был испытан на полигоне на полноту и скорость детонации (результаты испытаний представлены в табл. 2). Плотность Эмулана составила 1,09 после газогенерации (температура Эмула-на во время газогенерации 0 °С, температура окружающей среды - минус 10°С; подготовленные заряды перед взрыванием находились на полигоне в течение 10 суток после изготовления).
Полнота детонации определялась визуально - по отсутствию остатков ВВ на месте взрыва. Измерения скорости детонации проводились реостатным прибором «Handitrap Vod Recorder» - датчи-ковый провод крепился на стенку внутри гильзы соответствующего диаметра, по всей длине заряда. Инициирование зарядов производилось от промежуточного детонатора, состоящего из патрона Аммонита 6ЖВ-32-200 и электродетонатора ЭДКЗ.
Для реализации отработанной технологии применения Эмулана с низкотемпературной химической газогенерацией, на ООО «Олёкминский рудник» ж.д. платформой была доставлена смеси-
тельно-зарядная машина «ТСЗМ-11» для производства Эмулана в процессе заряжания.
Эмульсию изготавливают на ЗАО «ПВВ» (г. Междуреченск Кемеровской обл.), упаковывают в гофрокартонные контейнеры «SpaseCraft» с полиэтиленовым вкладышем. Масса эмульсии в каждом контейнере составляет 1200 кг. Контейнеры с Эмульсией укладывают в 20-ти футовые железнодорожные контейнеры и отправляют железнодорожным транспортом на ООО «Олёкмин-ский рудник» (Тындинский район Амурской обл.).
На складе аммиачной селитры (АС) ООО «Олёкминский рудник» Эмульсию выгружают из ж.д. контейнеров и складируют в кубовых контейнерах в один ярус, с небольшими промежутками между рядами. При этом температура Эмульсии не изменяется в широких пределах: по замерам, при колебаниях среднесуточных температур от -5°С до -25°С, температура Эмульсии колебалась около 0°С, сохраняя все химические и физические свойства, с небольшим увеличением вязкости. При снижении температуры окружающей среды ниже -40°С эмульсия начинает налипать на холодные стенки бункера насоса готового продукта ТСЗМ-11, поэтому при таких отрицательных температурах целесообразно делать стоянку СЗМ в теплом гараже, а время загрузки СЗМ эмульсией сократить до минимума, чтобы максимально возможно снизить вязкость эмульсии и обеспечить рациональный режим перемешивания эмульсии с газогенерирующей добавкой и с гранулированной АС и снизить нагрузки на насосы и шнеки.
В день заряжания скважин в ёмкости СЗМ загружаются: эмульсия, газогенерирующая добавка (ГГД) и аммиачная селитра. Для этого, на Олекминском
руднике, вблизи склада АС, оборудована загрузочная площадка с подъемнопогрузочными устройствами. ГГД приготавливается непосредственно перед загрузкой в ёмкость СЗМ. В последнюю очередь загружается гранулированная
АС.
В период с октября 2010г по февраль 2011г., описанным способом изготовлено и заряжено 800 тонн Эмулана при температуре окружающей среды от 0°С до-40°С.
В процессе проведения приемочных испытаний Эмулана на ООО «Олёкмин-ский рудник»:
• повышена безопасность при перевозках на ж.-д. транспорте;
• сокращён объем автомобильных перевозок ВМ;
• сокращено хранение большого количества штатных ВМ на складе ВМ.
• сокращены трудозатраты (в сравнении с использованием патронов «Эмульсолита-П» и расспыными гранулированными ВВ).
• применением возвратной тары (гофрокартонные контейнеры), полностью сокращены вредные выбросы при ее утилизации (сжигание; для сравнения: гофрокартонную тару от Эмульсо-лита-П-120 приходится утилизировать сжиганием в значительных количествах).
Выводы
1. Низкотемпературная эмульсия «ПВВ» успешно газогенерируется химическим способом, при этом отпадает необходимость в строительстве энергоемких устройств для подогрева эмульсии.
2. Применения низкотемпературного Эмулана в сульфидных рудах безопасно, что подтверждается: постоянным химическим и физико-механическим составом; температурным диапазоном применения Эмулана - не более +20°С, за
счет снижения вероятности возникновения химической реакции «Эмулан -сульфидная руда». Эмульсия «ПВВ» при перевозке железнодорожным и автомобильным транспортом полностью безопасна, что подтверждается проведенными испытаниями на соответствие классу 5, подклассу 5.1, серийный номер по списку ООН - 3375, подтвержденных Ростехнадзором.
3. Возможна доставка эмульсии «ПВВ» на удаленные предприятия с годовой производительностью по горной массе 1 млн. м3 и менее, это экономически более эффективно, чем применение штатных заводских ВВ или строительство стационарного пункта приготовления невзрывчатых компонентов эмульсионных взрывчатых веществ.
4. Плотность заряжания ЭВВ в скважине может изменяться от 1,05
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------
Кутузов Борис Николаевич - доктор технических наук, профессор, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected] Маслов Илья Юьевич - генеральный директор, «Спецхимпром»,
Брагин Павел Александрович - главный специалист по БВР, «Спецхимпром»,
Большаков Владимир Витальевич - главный технолог, «ПВВ», тел.(38475)47-012),
Семин Алексей Станиславович - зам. генерального директора по производству, «ПВВ». тел. (38475)47-012).
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
МЕЖЕЛОВСКИИ Алексей Дмитриевич Блоковое строение ветреного пояса (Юго-восток Балтийского щита) 25.00.01 к.г-м.н.
до 1,25 г/см соответственно изменяется и объемная концентрация энергии ВВ.
5. Исключается ручной труд при заряжании скважин и разгрузке ж/д вагонов.
6. Отпадает необходимость в строительстве складов ВМ большой емкости, т.к. для взрывных работ потребуются только промежуточные детонаторы и средства инициирования.
Таким образом, предлагается реальный механизм снабжения горных предприятий небольшой производительности (менее 5-7 млн. м3 по горной массе в год) водоустойчивыми эмульсионными ВВ, или неводоустойчивыми ЭВВ с небольшим содержанием эмульсии - но с высокой объемной концентрацией энергии, пгсге
