CC BY
53
Р.С.КРЫСИН Государственная горная академия Украины
Состояние и перспективы создания на Украине новых взрывчатых веществ
Традиционно горнодобывающая промышленность Украины использовует штатные взрывчатые вещества. Предприятия Крив-бассвзрывпром, Запорожвзрывпром и Крымвзрыв кроме того широко применяют и горячельющиеся акватолы марки ГЛТ-20, приготавливаемые на местах ведения взрывных работ. И в тех и в других ВВ в качестве основного компонента входит тротил. Исключение составляет гранулит — АС-8, содержащий дисперсный алюминий. С энергетической точки зрения эти БВ вполне удовлетворяют производственников. Однако, они весьма неблагополучны в гигиеническом и экологическом отношениях. Тротил отрицательно воздействует на организм человека, вызывает интоксикацию в организме: повреждение дыхательных путей, катаракты глаз; дисперсный алюминий — патологию органов дыхания. Кроме того, тротил при взрыве выбрасывает в атмосферу 70,2 л/кг окиси углерода, 3,2 л/кг окиси азота. Грам-монит50/50, содержащий 50 % тротила, имеет кислородный баланс — 27,0%, чистый тротил гранулотол — 74%. Буровзрывные работы с применением тротилосодержащих ВВ составляют 35 % от общего числа пыле- и газообразующих факторов на карьерах. Это обусловило появление различных методов пылегазоподавления (от орошения до гелевых забоек), которые существенно удорожают взрывные работы и усложняют технологии их ведения. Попытки воздействовать не на причину, а на следствие, как правило, не приносят желаемого результата. Еще более отрицательны результаты воздействия тротилосодержащих и алюмосодержащих ВВ на атмосферу рудников и шахт. Помимо выделения вредных газов, ВВ используемые для пневмозаряжания шпуров и скважин обуславливают появление статического электричества при перемещении по зарядным шлангам и требуют либо применения электропроводных шлангов, которые значительно доро-
же, либо пневмозаряжания с орошением заряда, что снижает энергетические возможности ВВ.
В связи с энергетическим кризисом необеспеченностью нефтепродуктами у трогало- и алюмосодержащих ВВ появилось новое отрицательное качество — дефицитность.
Алюминевые порошок и пудра на Украине не производятся. Из-за снижения поставок нефти резко упала выработка нефтяного толуола. Заводы по выработке штатных тротилосодержащих ВВ вынуждены идти на повышение цен, что приводит к снижению объемов производства ВВ, так как потребители не в состоянии покупать ВВ по таким ценам. Круг замыкается и выхода из него не будет, если не приступить к разработке нового поколения взрывчатых веществ, приготавливаемых на местах производства взрывных работ из относительно недорогих и недефивдгг-ных компонентов. При этом важно, чтобы такие ВВ не уступали по работоспособности штатным и в то же время не вредили человеку и окружающей среде. Одним из перспективных ВВ, которое может заменить горячелью-щийсн акватол ГЛТ-20, является национальное эмульсионное ВВ Украинит-Д, разработанное Государственной горной академией Украины и Государственным химико-технологическим университетом. Его состав представляет собой смесь диспергированного вы-сококонцентрированного раствора окислителя с нефтепродуктом, сенсибилизированную микросферами или вспученным перлитом. Все компоненты украинита-Д являются невзрывчатыми и нетоксичными продуктами, базирующимися на республиканской сырьевой базе. Это обстоятельство подчеркнуто в названии этого ВВ. Кроме того, физические свойства входящих компонентов украинита-Д и его рецептура подобраны так, что позволяют использовать дм приготовления эмульсии этого ВВ существующее обо-
рудование пунктов подготовки компонентов горячельющихся ВВ (ГЛТ-20) и заряжания его в скважины как под столб воды, так и через воду. При этом эмульсию укра-инита-Д можно приготавливать при температуре окислителя 40 - 50°С и в низкоскоростных смесителях (350 об/мин.). Смешение эмульсии с аэрирующим агентом в зарядной машине «Ахватол» обеспечивает такую вязкость эмульсионного ВВ, при которой становится возможным перекачивание украинита-Д под столб воды центробежным насосом. Это позволяет использовать серийно выпускаемые зарядные машины «Акватол» для заряжания скважин украинитом-Д без каких-либо конструктивных изменений.
Промышленное приготовление ухраи-нита-Д и заряжание его в скважины, проведенное на базе ПП «Запорожвзрывп-ром», похазали, что новое эмульсионное ВВ не требует капитальных затрат на сооружение специальных пунктов подготовки его компонентов и специальных зарядных машин у тех предприятий, где уже имеется оборудование для приготовления горячельющихся ВВ. Это дает возможность перейти таким предприятиям на применение экологически чистого, бестротилового ВВ, которое не только эквивалентно по работоспособности ГЛТ-20, но и значительно дешевле последнего. Высокая степень диспергирования окислителя (10" ) мм в горючем, обеспечивает и высокую степень завершения химических реакций (97%) и при стехиометрическом соотношении компонентов приводит к образованию в продуктах взрыва водяного пара и углекислого газа, о чем свидетельствует белый цвет облака взрыва.
Альтернативой штатному ВВ граммо-нит 79/21 являются два новых ВВ II класса родэиит и гранулит — НМ.
Родэнит представляет собой рекри-стиллизированную смесь раствора аммиачной селитры с нефтепродуктом, обогащенную сенсибилизатором — вспученным перлитом. Родэнит в процессе приготовления претерпевает переход из жидкой фазы в твердую, приобретая сыпучесть благодаря включению между кристаллами аммиачной селитры равномерно распределенного горючего и аэрированных частичек
вспученного перлита. Такой способ введения горючего компонента полностью исключает его миграцию в зарядах ВВ, обеспечивает физическую стабильность состава независимо от срока хранения. Родэнит является неводоустойчивым ВВ и в чистом виде должен использоваться в необводнен-ных скважинах. При размещении в водонепроницаемых оболочках или герметичных патронах может успешно применяться в скважинах с проточной водой. Процесс патронирования достаточно технологичен, так как расфасовка родэнита в патроны осуществляется путем разлива кристаллогидрата при достижении им температуры 35-40°С.
Родэнит и установка для его приготовления прошли стадию предварительных промышленных испытаний и в настоящее время проходят стадию приемочных испытании. Установка проста по конструкции и в обслуживании, имеет производительность до 4 тонн в смену и предназначена для предприятий, осуществляющих взрывные работы в небольших масштабах, коими и являюся большинство взрывприемов Украины.
В настоящее время установка дополнена устройством для образования эмульсии украинита-Д и имеет сокращенное название УПЭР — установка для приготовления эмульсии и родэнита. УПЭР и зарядная машина «Украинит» проходит стадию предварительных промышленных испытаний.
Родэнит чувствителен к иницирующе-му импульсу капсюля-детонатора, имеет критический диаметр открытого заряда 75 мм, закрытого 25 мм, бризантность 25-27 мм в стальных кольцах, количество условной окиси углерода 47,3 л/кг, чувствительность к удару — нижний предел £ 500, частость взрывов в приборе N1,% — 0, чувствительность к трению кгс/см2/ % — 5000/0, 6000/8, скорость детонации 3000-3500 м/с, кислородный баланс —^ 0,98, плотность в заряде 1,04 — 1,2 г/см , теплоту взрыва 945 ккал/кг.
Удельная объемная концентрация энергии
• при плотности 1,0 г/см3 — 3960 КДж/дм3
• при плотности 1,1 г/см3 — 4356
КДж/дм3
• при плотности 1,2 г/см3 — 4752 КДж/дм3
Объем газов взрыва (вода-пар) — 1015 л/кг
Тротиловый эквивалент — 0,843.
На родэнит имеются технические условия ТУУ 21-054-94, зарегистрированные в Украинском научно-производственном центре стандартизации, метрологии и сертификации. Для заряжания патронированнош родонита разработаны специальная установка и технология, которые будут реализованы после налаживания выпуска патронов. Заряжание скважин рассыпным родэнитом может осуществляться при помощи зарядных машин типа МЗ-8.
Применительно к подземным работам и прежде всего к рудным шахтам, іде к взрывчатым веществам предъявляются требования повышенной работоспособности и возможности пневмотранспортирования по зарядным шлангам, альтернативой граммониту 79/21 и гранулиту АС-8 является разработанное вами совместно с Государственным химико-технологическим университетом взрывчатое вещество гранулит — НМ. Оно представляет собой смесь гранулированной аммиачной селитры с промпродухтом — НМ, в состав которого входят индустриальные масла, окись железа, клетчатка, в небольшом количестве вода и эмульгаторы.
Технология приготовления грану лита — НМ проста: на стационарных винтовых смесителях производится смешивание аммиачной селитры с промлродуктом — НМ. Время смешения не превышает 5 мин. Время заряжания проходческого забоя из 26 шпуров глубиной по 1,5 м порционным пневмозарядчиком ЗП составляет 4 мин. КИШ в кварцитах с коэффициентом крепости 1=12 по Про-тодьяконову равен 1. Инициирование шпуровых зарядов осуществлялось от одного патрона аммонита N6 ЖВ огневым способом. Гранулит — НМ в настоящее время проходит стадию предварительных промышленных испытаний. Уместно отметить, что в тех же горно-геологических условиях при взрывании
граммонитом 79/21, при аналогичном способе инициирования шпуровых зарядов, сформированных пневмозарядчиком ЗП, КИШ составил 0,83. При этом время проветривания забоя после взрыва грану лита
— НМ сократилось вдвое по сравнению с граммонитом 79/21.
Одно из важных преимуществ гранулита
— НМ является его низкая стоимость при достаточно высокой работоспособности.
В настоящее время стоимость 1 тонны про миродукта — НМ составляет 60 млн.крб. При стоимости аммиачной селитры 22 млн.крб/т и рецептуре, где 82% аммиачной селитры и 18% промпродукта — НМ, стоимость одной тонны гранулита—НМ составляет 29 млн.крб./т. Граммонит 79/21 в это же время стоит 79 млн.крб./т. Разница ощутимая.
Из сказанного можно сделать следующие выводы.
1. В перспективе тротилосодержащие ВВ, применяемые на открытых и подземных работах, кроме шахт опасных по взрыву, газу и пыли, должны уступить место бестротило-вым взрывчатым веществам, приготавливаемым на местах производства взрывных работ.
2. Бестротиловые ВВ отличает экологическая чистота, эквивалентная работоспособность, недефицитность компонентов, простота приготовления, невысокая стоимость.
3- Бестротиловые взрывчатые вещества обладают низкой чувствительностью к механическим воздействиям, пониженной чувствительностью к инициирующему импульсу, более высокой степенью безопасности в обращения.
4. Перечисленные преимущества бестро-тиловых ВВ позволяют надеяться на снижение травматизма и профзаболеваний в горной промышленности, связанного с обращением со взрывчатыми веществами, который в настоящее время составляет 40% из общего производственного травматизма на горных предприятиях.
© Р.С.Крысин
