CC BY
65
Е. А. Петров
д-р техн. наук, проф., начальник отдела ОАО «ФНПЦ «Алтай», заведующий кафедрой ХТЭМИ Бийского технологического института ФГБОУ ВПО «АлтГТУ им. И. И. Ползунова»
П. и. савин
инженер II категории ОАО «ФНПЦ «Алтай»
УДК 622.235.2
влияние мочевины на термическую стабильность аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в сульфидных средах
Была исследована термическая стабильность аммонита и гранэмита, содержащих в составе мочевину в смеси с пиритом. Показано, что эмульсионные взрывчатые вещества более стабильны в смеси с пиритом, чем аммониты. Введение в состав мочевины повышает химическую стабильность аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в сульфидных средах.
Ключевые слова: АММОНИТ, ПИРИТ, ГРАНЭМИТ, МОЧЕВИНА, ТЕМПЕРАТУРА РАЗЛОЖЕНИЯ, СТАБИЛЬНОСТЬ
При добыче сульфидсодержащих руд известны случаи самопроизвольных взрывов зарядов в скважинах, заряженных взрывчатыми веществами (ВВ) на основе аммиачной селитры. Причиной тому является химическое взаимодействие аммиачной селитры с мелкодисперсной пылью сульфидов и самородной серой в сильнокислой среде, в результате которого выделяется тепло, достаточное для образования локальных точек разогрева и инициирования деструкции системы по механизму теплового взрыва. Для борьбы с данным явлением в составы аммиачно-селитренных ВВ добавляют различные ингибиторы химической стойкости, такие как мочевина, мел уротропин [1, 2].
В данной работе исследовалось влияние мочевины на термическую стабильность аммо-
нита 79/21 и эмульсионного ВВ типа гранэмита (25 % аммиачной селитры, 75 % эмульсионной матрицы «порэмит») в смеси с пиритом.
Образцы ВВ с мочевиной смешивались с пиритом в соотношении 80/20 % соответственно. Для обеспечения однородности смеси образцы перед исследованием тщательно измельчались в фарфоровой ступке. Термическая стабильность оценивалась термогравиметрическим анализом на термоанализаторе DTG-60 фирмы «SHUMADZU» в условиях линейного нагрева со скоростью 10 град/мин. в интервале температур от комнатной до 500 0С.
Результаты исследований аммонита, гра-нэмита как исходных, так и с добавками мочевины приведены на рисунках 1-4 и суммированы в таблице 1. На кривой потеря массы (DGA) аммо-
Экспериментальные составы, % Температура начала потери массы, 0С Тепловой эффект реакции, кДж/г Ттх 0С реакции
Гоанэмит Аммонит Пирит Карбамид (сверх 100 %)
- 100 - - 156 - 4,39 241
- 80 20 - 128 + 4,21 184
- 80 20 1 142 + 4,05 188
- 80 20 5 158 + 1,31 204
100 - - - 176 - 6,67 251
80 - 20 - 178 - 0,92 195
80 - 20 1 194 - 1,42 240
Рш ^^ научно-технический журнал № 1-2014
158 вестник
Таблица 1 - Результаты термогравиметрического анализа аммонитов и гранэмитов
нита (рис. 1) начинается при 156 0С и заканчивается при 250 0С. Потеря массы сопровождается суммарным эндоэффектом на кривой тепловых эффектов (ДТА) с максимумом температуры разложения (Ттах) при 240 0С. При добавлении пирита (рис. 2) снижается температура начала потери массы, а разложение ВВ сопровождается экзотермическим эффектом с максимумом при температуре 184 0С. Последнее свидетельствует о том, что аммонит не устойчив в среде пирита, а взаимодействие протекает с выделением тепла. При введении в состав мочевины повышаются устойчивость аммонита (рис. 3), температура начала потери массы аммонита и Ттах реакции
разложения, а тепловой эффект реакции снижается. Однако при добавлении даже 5 % мочевины в реакционную смесь (рис. 4) суммарный тепловой эффект реакции положительный.
Исследования гранэмита в этих условиях показало, что в присутствии пирита потеря массы начинается при 178 0С и заканчивается при 250 0С. На кривой DTA наблюдается небольшой экзотермический пик при 195 0С и эндотермический - при 240 0С. Суммарный тепловой эффект, составивший -0,92 кДж/г, свидетельствует о большей устойчивости эмульсионных ВВ в сравнении с аммонитами. Однако взаимодей-
Рисунок 1 - Термограмма разложения аммонита
Рисунок 2 - Термограмма аммонита в смеси с пиритом
научно-технический журнал № 1-2014 ^^^
вестник 159
ствие компонентов с пиритом происходит. При добавлении в гранэмит мочевины в количестве 1 % реакционная способность смеси понижается, так как повышается температура начала потери массы и Ттах реакции, а также увеличивается суммарный эндоэффект реакции (см. табл. 1). Сравнение полученных результатов с реакционной способностью исходного гранэ-
мита показывает взаимодействие компонентов с пиритом и в этом случае, но со значительно меньшей скоростью.
Таким образом, доказано, что эмульсионные ВВ более стабильны в сульфидных средах, чем аммониты. Введение в состав мочевины повышает химическую стабильность аммонитов и эмульсионных ВВ.
Рисунок 3 - Термограмма аммонита с 1 % карбамида в смеси с пиритом
Рисунок 4 - Термограмма аммонита с 5 % карбамида в смеси с пиритом
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Коваленко, И. Л. Взаимодействие эмульсионных взрывчатых веществ и их компонентов с сульфидными минералами / И. Л. Коваленко, В. П. Куприн // Взрывное дело. - 2010. - № 103/60. -С. 154-159.
2. Колинечев, А. Ю. Промышленные взрывчатые вещества на основе тринитротолуола и амми-
научно-технический журнал № 1-2014
вестник
ачной селитры, применяемые при разработке сульфидных руд / А. Ю. Колинечев, И. Л. Воронов, Ю. Г. Щукин // Взрывное дело. - 2009. - № 102/59. - С. 175-180.
EFFECT OF UREA ON THE THERMAL Петров Евгений Анатольевич
STABILITY OF AMMONIUM NITRATE e-mail: [email protected]
EXPLOSIVE IN SULPHIDIC ENVIRONMENTS
E. A. Petrov, P. I. Savin Савин Павел Иванович
Thermal stability of ammonite and granemite e-mail: [email protected]
containing urea in mix with pyrites in the structure
was investigated. It is shown that emulsion
explosives are stabler in mix with pyrites, than
ammonites. Incorporation into urea composition
increase chemical stability of ammonium nitrate
explosive in sulphidic environments.
Key words: AMMONITE, PYRITE,
GRANEMITE, UREA, BREAKING
TEMPERATURE, STABILITY
научно-технический журнал № 1-2014
ВЕстник
161
