CC BY
158
15. Кавитация, кавитационная техника и технология их использования в промышленности /под ред. Федоткина И.М. - К.: Полиграфкнига, 1997 - 530 с.
16. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии, кн. 1, М.: Химия, 1969 - с. 371.
17. Коваленко Л.И. Разработка и исследование гетерогенных систем на основе нитратов кальция, аммония для получения взрывчатых материалов. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. Днепропетровск, УГХТУ, 2002 - 174 с.
18. Коваленко Л.И., Куприн В.П., Крысин Р.С. Повышение работоспособности бестротиловых взрывчатых материалов на основе аммиачной селитры //Вопросы химии и хим. технологии. №4, 1999 - с. 28-31.
19. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. - М.: Гос. изд. физ. -мат. лит-ры, 1959 - 800 с.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------
Куприн В.П. - Украинский государственный химико-техноло-гический университет,
Крысин Р.С. - Национальный горный университет (Украина).
© В.А. Соснин
В.А. Соснин
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ И ЗАРУБЕЖНЫЕ УСТАНОВКИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭМУЛЬСИОННЫХ ПВВ
Мировой опыт применения энергии взрыва при добыче полезных ископаемых и тенденции совершенствования технологии проведения взрывных работ свидетельствуют о неуклонном снижении потребления взрывчатых материалов заводского изготовления, содержащих индивидуальные бризантные ВВ. Особенно существенные изменения в ассортименте промышленных ВВ развитых стран произошли в 80-е годы и связаны с созданием и внедрением простейших водосодержащих и эмульсионных ПВВ, изготовленных вблизи мест применения. В отдельные годы, например, в США, объем потребления таких ВВ достигал почти 90 %, в то время как до сих пор Российский ассортимент ПВВ характеризуется существенным объемом применения различных видов тротилсодержащих ВВ. Так, согласно динамике выпуска ПВВ в России, представленной в табл. 1 и на графике рис. 1, выпуск ПВВ на местах применения вырос почти в два раза по сравнению с 1990 г. и только за последние 2 года увеличился на 116 000 т или на 33 % и составил более 60 % от всего объема потребления ПВВ. При этом почти весь прирост обеспечило внедрение прикарьерных установок по изготовлению эмульсионных ПВВ. Вследствие этого и в России прослеживается необратимая тенденция изготовления ПВВ на местах применения и на большинстве крупных горных предприятий с объемом потребления более 10 000 т ПВВ внедрены установки по их изготовлению на местах применения. В дальнейшем также будет преимущественное внедрение эмульсионных составов над другими типами ПВВ, в том числе и простейшими смесями типа АС-ДТ.
Большого объема применения АС-ДТ в России, как в США (см. рис. 2), не предвидится, и еще высокой останется доля ПВВ заводского изготовления (сейчас около 40 %), что объясняется рядом объективных причин.
Динамика потребления ПВВ в России
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Год
Общий объем ВВ на местах применения
Эмульсионные ВВ
—в— Общий объем ВВ заводского
изготовления
Тротилосодержащие ВВ
—Ж—Неводоустойчивые ВВ • Водоустойчивые
Рис. 1. Объем потребления ПВВ в России
266
267
Рис. 2. Ассортимент выпуска ПВВ в России и США
Это, по всей видимости, объясняется тем, что при ведении взрывных работ на открытой поверхности в США (в основном угольная промышленность использует более 60% объема ПВВ) и ряде других стран значительно ниже обводненность скважин, что позволяет применять смесь АС-ДТ в значительных объемах. Кроме того, прогрессивная зарубежная бурильная техника позволяет значительно изменять сетку скважин в зависимости от крепости пород. Поэтому объем применения простейших взрывчатых смесей в США составляет более 80 % от общего применения промышленных ВВ в горнодобывающих отраслях. Также широкое применение в горнодобывающей промышленности и строительстве США и других стран простейших взрывчатых смесей АС-ДТ в значительной мере связано с разработкой технологии и освоением производства пористой аммиачной селитры с высокой удерживающей способностью жидких нефтепродуктов и позволяющей изготавливать
высококачественные смеси стабильного состава. В России технология производства пористой селитры освоена в промышленности только в последние годы и пока объем ее применения невысокий.
Кроме того, в России при наличии глубоких карьеров черной и цветной металлургии с породами высокой крепости и с наличием до 90 % обводненности скважин сказываются основные недостатки смесей АС-ДТ, такие, как низкая водоустойчивость и недостаточная скорость детонации не позволяют им в полной мере составить конкуренцию другим типам взрывчатых веществ. Также в России имеется множество мелких карьеров, где внедрение установок по изготовлению ПВВ на местах применения невыгодно и в этом плане считаем перспективным внедрение эмульсионных ПВВ на заводах отрасли и особенно патронированных составов крупного диаметра.
В России первое эмульсионное ПВВ было разработано в Гос-НИИ «Кристалл» и испытано на полигоне КХТИ г. Казань в 19801982 гг. Данные испытания показали эффективность применения нового класса ПВВ, и для создания современного ассортимента ПВВ было выпущено постановление СМ СССР №130 от 11.02.83 г. и приказ ММ №125 от 24.03.83 г., которые были направлены на разработку и внедрение ПВВ на местах применения, а головным предприятием по проблеме назначен ГосНИИ «Кристалл». Для выполнения данного поручения ГосНИИ «Кристалл» провел комплекс испытаний, и после создания смесительно-зарядной машины в КНИИМе в 1984-1985 гг. на Лебединском ГОКе была смонтирована опытно-промышленная установка получения первого эмульсионного ВВ порэмита. В различных горногеологических условиях были проведены промышленные испытания обычного и металлизированного порэмита, и на основе положительных результатов они были допущены к постоянному применению.
В промышленном масштабе отечественные ЭВВ стали изготавливаться под общим названием порэмиты с конца 1987 г. При этом в 1987 г. одновременно производилась отработка российской (ОАО «Ураласбест») и шведской (завод «Знамя» г. Киселевск) установок, где было показано, что на отечественном сырье импортная установка оказалась неработоспособной. Также финская фирма “Кemira” не смогла получить стабильную эмульсию на российском сырье еще на стадии переговоров.
На основании положительных результатов проведенных работ было выпущено постановление СМ СССР №63-12 от 25.01.89 г. и приказ ММ по освоению производств эмульсионных и гранулированных ПВВ на местах применения на 50 горных предприятиях. С учетом особенности отечественного ассортимента и с целью сокращение объемов перевозки опасных грузов в СССР была разработана “Комплексная государственная программа на период до 2000 г. по развитию и применению при взрывных работах простейших и бестротиловых водосодержащих ВВ, изготавливаемых в непосредственной близости от предприятий-потребителей” (утв. зам. министра машиностроения в октябре 1990 г.). Однако в связи с начавшейся перестройкой и резким падением добычи полезных ископаемых во исполнение этого решения было освоено и введено в эксплуатацию до 1996 года только четыре отечественные промышленные установки производства порэмита, из которых два заводских производства (ОАО “Знамя“ г. Киселевск, ЗАО “Кузбассэ-мульсия“ г. Кемерово на заводе Прогресс») и два прикарьерных стационарных пункта (ОАО “Апатит“, ОАО “Ураласбест”), а также в стадии строительства находилась установка на ОАО “Качканарский ГОК”Ванадий”.
После окончания спада в экономике, с 1995 года начинается дальнейшее внедрение эмульсионных установок в России. В это время появляются на Российском рынке первые зарубежные установки. В настоящее время по технологии ГосНИИ «Кристалл» эксплуатируются десять промышленных установок производства различных марок порэмитов и гранэмитов, из которых четыре заводских производства (ОАО «Знамя» г. Киселевск, ЗАО «Кузбассэ-мульсия» г. Кемерово и заводы «Металлист» и «Промсинтез» г. Чапаевск) и пять прикарьерных стационарных пункта (ОАО «Апатит», ОАО «Ураласбест» и ОАО “Качканарский ГОК «Ванадий», ОАО «Михайловский ГОК» и ОАО «Павловскгранит»). На данных установках за время эксплуатации выпущено более 500 000 т порэ-митов и гранэмитов. Также с учетом производств ЗАО «Нитро Сибирь» в России внедрено еще 10 зарубежных установок (четыре установки совместной российско-шведской компании «Нитро Сибирь» на разрезах Нерюнгри, Междуреченск, Белово и Костомук-ши и шесть импортных установок, из которых три «Дино Нобель» в республике Якутия (Саха) компании «АЛРОСА» (Удачнинский
ГОК г. Мирный и Айхальский ГОК) и комбинате ТОСП «Печенга-никель» ОАО» Кольской ГМК», две установки канадской
фирмы «ETI» на Лебединском ГОКе и г. Магадан и одна - американской фирмы «MSI» на Ковдорском ГОКе. Годы внедрения и объем их выпуска в 2003 г. представлены в табл. 2.
Выпуск эмульсионных ПВВ на местах применения в 2003 г. составил 256 тыс. т, из которых 40 тыс. т выпущено на заводах. Таким образом, общий выпуск эмульсионных ПВВ составил 34 % от всего выпуска ПВВ и они заняли первое место среди всех типов ПВВ. Сравнительный ассортимент общего выпуска ПВВ представлен на рис. 4, а ассортимент выпуска ПВВ на местах применения представлен на рис. 5.
В настоящее время зарубежные фирмы предлагают несколько типов установок для получения эмульсионных веществ различных классов. При этом они не отличаются разнообразием в отношении рецептурного состава ЭВВ и в части приготовления растворов окислителей и горючей фазы, но имеют различия на стадиях эмульгирования, сенсибилизации и патронирования.
Представленная на рис. 6 технологическая схема получения порэмитов показывает, что в отличие от ряда зарубежных установок в технологии ГосНИИ “Кристалл” используется динамический аппарат эмульгирования большой производительности 20 т в час, что позволило на стадии загрузки смесительно-зарядных машин
(СЗМ) исключить перекачивание насосом и эмульсия поступает самотеком.
Рис. 5. Ассортимент выпуска ПВВ на местах применения
Рис. 6. Технологическая схема получения порэмитов: 1 - аппарат растворения;
2, 4, 8, 11 - насос винтовой; 3 - аппарат смешения; 5 - ротаметр; 6 - смеситель предварительный; 7 - аппарат эмульгирования; 9 - смеситель; 10 - емкость ГГД
В разработках ГосНИИ "Кристалл” в зависимости от желания заказчика производство порэмитов может быть выполнено (см. табл. 3):
- в стационарном исполнении при капитальном строительстве или размещении оборудования в имеющихся свободных помещениях;
- в технологическом модульном исполнении с размещением модулей в имеющихся стационарных зданиях или в зданиях из легких металлических конструкций;
- в контейнерном исполнении в передвижном блоке с установкой на платформе, автомашине, железнодорожном вагоне и т.д.
Один из возможных перспективных вариантов получения ЭВВ может быть реализован на передвижной установке с производительностью до 5 т/сут. (около 1 т/ч), что позволяет проводить испытания новых ЭВВ на любом карьере, оценивать эффективность их в реальных горно-геологических условиях и может использоваться для получения ЭВВ и ведения взрывных работ на мелких и средних карьерах мощностью до 1500 тонн в год. Вместе с тем, при комплектации ее узлом растворения окислителей большего объема ее мощность может быть доведена до 3000 т в год.
Мощность установок изменяется от 1000 до 25 000 т/год при производительности аппарата эмульгирования до 20 т/ч. Основной технологический персонал - 2-8 человек в смену (в зависимости от производительности). Установка (передвижная) позволяет получать непосредственно ЭВВ (порэмит) с последующей транспортировкой на заряжаемый блок или исходных компонентов (эмульсии порэмита и ГГД) с получением порэмита в СЗМ в процессе зарядки скважин или в виде патронов крупного диаметра 90-220 мм.
В настоящее время все новые установки (ОАО «Михайловский ГОК», ОАО Качканарский ГОК “Ванадий”, ОАО «Павловскгра-нит» и завод “Металлист”) оснащены компьютерной программой для ЭВМ, с которой будет производиться пуск, ведение, постоянный контроль и остановка процесса.
Следует отметить, что зарубежное оборудование часто рассчитано только на чистые компоненты и наличие примесей (техноло-
гических добавок) в аммиачной селитре и масле не всегда позволяют получать качественную эмульсию.
В 1987 году для Киселевского завода “Знамя” была закуплена установка по производству ЭВВ фирмы "Нитро Нобель" (Швеция), что позволило сравнить и оценить технический уровень отечественных разработок в этой области. Опыт работы на шведской установке показал невозможность получения эмульсии порэмита на отечественных компонентах при смешении в статическом аппарате эмульгирования, вследствие чего он был заменен на динамический смеситель конструкции ГосНИИ “Кристалл”. Это позволило обеспечить требуемое качество эмульсии с производительностью до 20 т/ч и аппарат без замены работает уже более 15 лет. Также с большим трудом идет освоение канадской установки на Лебединском ГОКе, так как она настроена только на определенный тип поверхностно-активного вещества и чистые окислители. Привязаны к зарубежным сырьевым ресурсам установки фирмы “DINO NOBEL” на предприятиях “Алроса”. Аналогичная обстановка сложилась и на Ковдорском ГОКе с закупленной зарубежной установкой фирмы “MSI”, где получение эмульсии осуществляется периодически в аппарате большого объема. На российском рынке присутствует совместное шведско-российское предприятие “Нитро Сибирь”, где установки комплектуются оборудованием фирмы“ DINO NOBEL”. При этом, например, на установке в Кузбассе (г. Белово) дополнительно оплачивается “Нитро Сибирь” 35 дол. с каждой выпускаемой тонны сибирита. Сравнительные характеристики отечественных и зарубежных установок представлены в табл. 4.
В российских установках предусмотрена универсальная технология получения порэмитов, что позволяет проводить модифицирование существующих марок ЭВВ с целью упрощения технологии и рецептуры за счет применения в окислительной основе только одной аммиачной селитры, использование серии смесевых ВВ на основе матричной эмульсии и гранулированной аммиачной селитры или АС-ДТ с различным содержанием твердой фазы (от 25 до 75 %) под торговой маркой “гранэмит”. В России применяются все известные виды льющихся эмульсионных ПВВ и патронированных ЭВВ.
На последних отечественных модульных установках на «Михайловском ГОКе» и ОАО «Павловскгранит» реализованы все новые отечественные разработки, в том числе: установка
установлена в быстровозводимом ангаре утепленного типа, оборудование расположено в технологических модулях по стадиям, ведение процесса и контроль осуществляется с ЭВМ. Значительно сокращено время внедрения, установка на ОАО «Михайловский ГОК» впервые выполнена в модульном исполнении и сдана «под ключ» от нулевого цикла за семь месяцев.
На основании представленных материалов можно сделать вывод, что технический уровень разработанных отечественных эмульсионных составов и технология их изготовления находятся на уровне лучших мировых образцов. В ГосНИИ "Кристалл" разработана вся технологическая документация на различные типы установок, выбрано основное технологическое оборудование и решены вопросы обеспечения сырьем.
Стоимость отечественных установк в 3-5 раз ниже аналогичных зарубежных, что позволяет их окупать уже в первый год работы. Тендер, проведенный в Турции 1О зарубежных фирм по установкам ЭВВ, подтверждает приведенную стоимость.
В заключение следует отметить, что, несмотря на существующее отечественное производство эмульсионных ПВВ, в России продолжаются закупки более дорогих и сложных в эксплуатации зарубежных установок, которые, кроме того, привязаны к импортному сырью. При этом государственные цели поставлены на последнее место и происходит утечка российского капитала за рубеж. Игнорируется решение Госгортехнадзора РФ по эмульсионным веществам, где покупка аналогичной установки за рубежом должна пройти экспертизу в сравнении с отечественной. Однако уже подписаны контракты на поставку установок канадской фирмы “ETI” с Магаданской областью и фирмы “DINO NOBEL” с ОАО “Норильский никель”.
После распада СССР зарубежные фирмы стали уделять особое внимание отделившимся странам СНГ. Так, в Эстонии поставлена установка фирмы “Динамит Нобель”, в Узбекистане - ETI, а также ведутся интенсивные переговоры с Украиной и Казахстаном («Орика» Турция и США), с Киргизией и т.д.
— Коротко об авторах ---------------------------------------
Соснин В.А. - ФГУП ГосНИИ “Кристалл” г. Дзержинск Нижегородской обл.
---------------------------------------- © В.Д. Костырин
В.Д. Костырин
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ СОСТАВОВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БВР ПРИ ОТБОЙКЕ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД И КИМБЕРЛИТОВ НА КАРЬЕРЕ "ЮБИЛЕЙНЫЙ"
~П горнодобывающей промышленности уделяется большое внимание вопросам повышения безопасности выполнения взрывных работ, связанных с применением взрывчатых веществ (ВВ), чувствительных к механическим, тепловым и химическим воздействиям.
Мировые тенденции в области совершенствования промышленных ВВ, основная масса которых применяется на открытых горных работах, характеризуются стремлением создать ВВ более безопасные в изготовлении и применении из предельно безопасных и дешевых компонентов. Начиная с 90-х годов прошлого века начала широко внедряться практика изготовления ВВ вблизи их использования, чтобы максимально сократить расстояние перевозки готовых ВВ (компонентов).
Все более широкое применение получают водосодержащие суспензии и эмульсионные ВВ, а также смеси эмульсий с гранулированными ВВ или селитрой. Такие ВВ наименее чувствительны к механическим воздействиям по сравнению с ранее применявшимися, а их исходные растворы или эмульсии принято считать невзрывчатыми. Суспензионные составы приобретают свойства ВВ после введения сенсибилизатора (это делается на взрываемом блоке), а эмульсионные - после введения в эмульсии газогенерирующей добавки при заряжании. Айхальский ГОК АК "АЛРОСА" (ЗАО) с 1985 г. разрабатывает одно из крупнейших месторождений
