CS229745B1 - Emulzní výbušina a způsob její přípravy - Google Patents

Abstract

Vynález se týká výbušinových .či trnavinových emulzí typu voda v oleji a způsobu jejích přípravy, v nichž je vnitřní fáze vytvořena diskrétními kapičkami vodního roztoku anorganických oxidovadel a vnější fáze organickými, ve vodě nemísitelnými látkami na bázi uhlovodíkových paliv. K této směsi je přidán fyzikální senzibilizátor pro dosažení požadovaných výbušinářských parametrů. Vynález se vyznačuje tím, že odstraňuje nutnost používání rychlého míšení složek za účelem vzniku emulze, což představuje značné zjednodušení přípravy takových trhavin v praxi.

Description

Vynález se týká výbušinových nebo trhavinových emulzi typu voda v oleji, v nichž je vnitřni diskontinuálni (vodni) fáze tvořena diskrétními kapičkami vodního roztoku anorganických oxidovadel a vnějái kontinuální (olejová) fáze organickými, ve vodě nemisitelnými látkami, vesměs na bázi uhlovodíkových paliv. Vynález se také týká způsobu jejich přípravy·

Trhaviny 8 obsahem kapalné (především vodni) fáze, označovaná v odborné literatuře jako alurry (vodní gely e různým stupněm vlakozity), jsou již dlouhou dobu a úspěchem používány při trhacích pracích na povrchu i v podzemí v nejrůznějěích hospodářských odvětvích. V zásadě se jedná o vodni roztoky různých anorganických oxidovadel, v nichž je rozptýlena ve formě drobných kapiček organická kapalná látka, ve vodě nerozpustná , nebo dispergována tuhá látka, přičemž tyto látky plni roli. paliva v systému oxidovadlo/palivo· Tyto systémy lze charakterizovat jako emulze či disperze typu olej ve vodě (emulze O/V). Pro doeaženi stability systému a kontaktu mezi palivem a oxidovadlem, tj. pro zábranu separace kapalných fázi nebo sedimenta- * ce tuhých částic je nutno použit želatinačni prostředky (látky schopné zahustit vodni roztok oxidovadle, např. různé typy * guarovó gumy) a dále prostředky, označované jako zeeitovadla, schopné vytvořit kompaktní gel pro dosaženi odolnosti systému proti účinkům vody (anorganické látky, ve vodě rozpustná sloučeniny bóru, chrómu, antimonu apod·)· Tyto systémy dále obsahuji senzibilizačni složku, kterou tvořila zpočátku brizantní trhavina (tritol, pentrit, bezdýmný prach apod.) a která byla později «· 3 *»

229 74S nahrazena nevýbuěným ssnzibilizátorem (látkami schopnými uvolnit plyn, provzdušňujícími přídavky, hliníkovým prachem a okludovanými vzduchovými bublinami apod·), čímž se vytvořil výbušný systém, složený výhradně z nevýbušných komponent.

V posledních letech se objevila nová generace trhavin alurry, označovaná jako emulznl alurry, která ae od předchozích generací liší tím, že pomocí speciálních emulgačnlch činidel je dosaženo Inverze fázi, tj. vytvořeni emulze typu voda v oleji (emulze V/O). Základní přednosti emulznlch výbuěin typu V/O ve srovnáni s trhavinami slurry předchozí generace ja odstraněni nezbytnosti používáni želatinačních a zesítňovacich prostředků pro vytvořeni fyzikálně stabilní výbušiny, odolné proti vodě. Množstvím a zejména viskozitou vnější kontinuální olejová fáze lze totiž vytvořit emulzi o různá viskozitě, která je - vzhledem k nemíeítelnoeti táto fáze e vodou - velmi dobře odolná proti vodě.

Vytvořený kontakt paliva s oxidovadlem na styčných plochách kapiček roztoku anorganického oxidovadla s kontinuální vnější olejovou fázi ja kvalitativně nový a podstatně dokonalejší^. než u předchozích typů trhavin slurry, V případě neidaálni detonace, běžné pro všechny typy praktických trhacích prací, dochází k vět šimu uvolněni energie výbuchu v důsledku velmi dobrého kontaktu paliva 8 oxidovadlem. Další významnou předností je snadnější, méně náročná příprava, respektive výroba, bez nutnosti používáni velmi přesného a choulostivého dávkováni zeeifovedel.

Tyto přednosti ae projevují ve svých důsledcích ve vyšší efektivnosti a v úsporách nákladů jak při výrobě těchto výbuěin, tak při jejich použiti při trhacích pracích,

Emulznl alurry typu V/O obvykle obsahují:

a) Oxidovadlo, tvořené dusičnanem amonným, v množství 40 až 90 % hmotových celé výbušiny, doplněná obvykle dusičnanem sodným v množství 5 až 30 % hmotových, eventuálně i chloristanem sod ným nebo dusičnanem vápenatým.

b) Vodu, v množství 5 až 20 %. 229 749

c) Palivo, tvořené ve vodě nemíeitelnými organickými látkami na bázi uhlovodíků, která jsou při obvyklé teplotě kapalné nebo tuhá (různá typy minerálních olejů a vosků s obsahem alifatických, aromatických, nasycených nebo nenasycených uhlovodíků a jejich derivátů), v množství 1 až 10 % hmotových.

d) Emulgátory, která umožňuji vznik emulze typu V/0, ionogennich i neionogennich typů (bliže viz například encyklopedie Kirk - Othmer, Vol.8 - Emulsione, e. 900 až 930), respektive emulgátory vytvořená ^Hin šitu” na základě reakce mastné kyseliny (kyselina olejová, atearová, palmitová apod.) hydroxidem sodným nebo draselným, jak bude objasněno dále, v množství 0,2 až 5 % hmotových.

e) Nevýbuěné eenzlbllizátory, jejichž přídavkem vzniká ze směsi nevýbušných komponent výbuěina. V podstatě se jedná o látky, která při rozkladu uvolňuji plyn, který může být vázán ve formě drobných bublin v emulzi (zplyňující přísady typu dusitanů, nitrozoeloučenin apod.) nebo o látky, které tyto plynové bubliny vhodné velikosti obsahují (malé duté částice 8 uzavřeným vzduchem nebo plynem, například skleněná mikrokuličky, expandované částice tepelně zpracovaných minerálů, mikrokuličky z plastických hmot apod.). Množstvím těchto látek se řidl citlivost (detonačni schopnost) výsledná výbuěiny a toto množství se pohybuje v rozmezí 0,001 až 10 % hmotových ve výbuěině. Určitého stupně zcitlivsni lze rovněž dosáhnout intenzívním mechanickým promícháváním vzniklá emulze V/0, při kterém se do emulze zapracovávají drobná vzduchové bubliny.

f) Další doplňková látky, organického i anorganického původu, dodávané zejména za účelem zvýšeni energie výbuěiny (například ve vodě rozpustná dusičnany methylaminu, ethylaminu, glykol, dále pevné látky jako práškový hliník, nebo va výjimečných případech brizantní výbušina typu tritol, pant rit apod.).' Množství těchto látek kolísá v rozmezí 1 až 30 % hmotových ve výbuěině.

228 745

Typickými představiteli těchto emulznich trhavin elurry jsou trhaviny, popsané například v patentech USA 3 164 503,

447 978, 3 715 247, 3 765 964, 4 110 134, 4 138 281, 4 141 767,

149 '917.

Emulze typu V/0 jsou připravovány obvykle tak, že se zhotoví roztok oxidovadel ve vodě a ohřeje se na teplotu 40 až .

100 °C, aby se rozpustily všechny tuhé látky nebo převážná jejich část. Poté ee smlsl emulgétor s palivem a ohřeje se (zejména v případě použiti vosků) na teplotu, při které jsou všechny látky tekuté. Obvykle se voli teplota, shodná s teplotou roztoku oxidovadel. Za intenzivního míchání se přidává postupně olejová fáze do fáze vodní nebo naopak a v míšeni se pokračuje, ež nastane inverze fází za *vzniku homogenní emulze typu V/0.

Pod pojmem intenzívni mícháni je míněno mícháni, e rychlosti více než 1000 ot/min., obvykle v rozsahu 1000 až 10 000 ot/min., přičemž mícháni v rozmezí 1000 až 1500 ot/min. se dosahuje obvyklými mechanickými michadly, zatímco vyšších otáček Je dosaženo pomocí speciálních mísičů^ nebo kololdnich mlýnů (homogenizátorů), velmi dobře známých v emulgačni technice, používané v průmyslu tuků a v kosmetickém průmyslu. Dostatečná rychlost mícháni Je základním předpokladem pro inverzi fázi a navíc se při rychlém mícháni snižuje hustota emulze z hodnoty ca 1,5 g/cm'* na hodnotu ca 1,3 až 1,4 g/cm a zlepšují ee reologickó vlastnosti emulze (fyzikální stabilita), což příznivě ovlivňuje i výbušinářeké vlastnosti (detonační schopnost). Po částečném vychladnuti vzniklé emulze se přidávají senzibillzétory, uvedené pod bodem e).

Emulze V/0 lze připravit také použitím emulgátorů na bázi soli mastných kyselin (především sodné soli kyseliny olejové, etearové, palaitovó, popřípadě směsi těchto solí), přičemž tyto soli jsou přidávány ještě před zahájením emulgačniho procesu do olejové fáze samotné nebo ve směsi s mastnou kyselinou (viz například patenty USA 3 706 607, 3 770 522, 4 008 108), nebo se použije odděleně příslušné mastné kyselina a hydroxid sodný (amonný) a emulgétor vzniká in sítu při emulgačním procesu (viz například patent USA 4 287 010).

- 6 229 745

Příprava emulze V/0 a emulgátoram, vznikajícím in šitu se provádí tak, že sa připraví roztok oxidovadel, ohřeje se na teplotu, při které se rozpustí tuhá fáze a do tohoto roztoku se přidá roztok hydroxidu sodného (amonného) a za intenzivního mícháni ae postupně dávkuje ohřáté palivo (oleje a vosky, mastná kyselina}· Roztok hydroxidu lze přidávat za intenzivního míchání i do kapalného paliva a po homogenizaci dávkovat roztok oxidovadla. Po vytvořeni emulze V/0 se přidává příslušný ssnzibilizátor, čímž vzniká výbušný systém, schopný detonace.

I, v tomto případě použiti emulgátoru “in sítu** je třeba poměrně intenzivního mícháni pro vznik emulze V/0. Rychlost míšení však není již tak kritická jako při použiti klasických emulgátorů a pohybuje se v rozmezí 500 až 3000 ot/min. Ukazuje se tady, že k vytvořeni emulze V/0 je nezbytné použít dostatečně rychlého míšeni, minimálně s 500 ot/min., což přináěí určité komplikace z hlediska volby michadel a zařízeni na přípravu takových emulzi.

Uvedená nevýhody odstraňuje emulznl výbušina, která je předmětem vynálezu, vyznačující se tím, ža obsahuje 50 až 80 hmotnostních % dusičnanu amonného, 5 až 20 hmotnostních % dusičnanu sodného, 7 až 17 hmotnostních % vody, 2 až 8 hmotnostních % minerálního oleje a/nebo vosku, 1 až 5 hmotnostních % směsi mastných kyselin Cjj - C₂₇» 1 až 5 hmotnostních % hydroxidu sodného, až 8 hmotnostních % expandovaného perlitu a/nebo 0,001 až hmotnostní % nltrozoaminů a která sa připraví tak, že se rozpustí 50 až 80 hmotnostních % dusičnanu amonného, 5 až 20 hmotnostních % dusičnanu sodného a 1 až 5 hmotnostních % hydroxidu sodného v 7 až 17 hmotnostních % vody, směs se ohřeje na 70 °C až 120 °C, poté se podchladi na 60 °C až 70 °C, rychle se přidá směs tvořená 1 až 5 hmotnostními % oleje a/nebo vosku a 1 až 5 hmotnostními % směsí mastných kyselin °11 - ^C27 v kapalném stavu a do vzniklé emulze se přidá 1 až 8 hmotnostních % expandovaného perlitu a/nebo 0,001 až 2 hmotnostní % nltrozoaminů.

Takto připravené emulznl výbušiny vykazuji i pM velmi malých otáčkách v procesu vzniku emulze velmi dobré výbuěinářská vlastnosti a podle množství použitého sanzibilizátoru lza připravit trhaviny, schopné detonovat o obvyklých průměrech

ŽZ9 74$ standardní rozbuškou č. 8 nebo počine® brizantní trhaviny.

Vzniklé výbušiny podle uvedeného vynálezu lze plnit do ná¹ ložek, jejíchž obal je z polyetylénu či jiných umělých hmot, nebo přímo čerpat mechanizovaným způsobem do vývrtů. Způsoby aplikace jsou dobře známy odborníkům v oblasti trhací techniky.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu jsou dál® uvedeny příklady provedení, rozsah vynálezu není přitom jimi nijak omezen. Zkouška citlivosti k iniciaci s® provádí standardní rozbuškou č. 8, nebo touto rozbuškou ve spojení s počinem 25 g brizantní trhaviny s detonačni rychlostí minimálně 5000 m/s. Uváděné díly jsou hmotnostní.

Příklady provedeni

Příklad 1

Ve 120 dílech vody se rozpustí 629 dílů dusičnanu amonného, 130 dílů dusičnanu sodného a 24,5 dílů hydroxidu sodného a roztok se ohřeje na teplotu 85 °C, při které s® rozpustí veškerá tuhá fáze. Při rychlosti míchání 200 ot/min, se tento roztok ochladí na 63 °C, aniž dojde ke krystalizaci rozpuštěných látek. Při této rychlosti mícháni se do roztoku rychle naleje směs 28 dílů minerálního oleje, 8 dílů parafinu (bod táni 52 °C) a 20 dílů technického oleinu (směs mastných kyselin s převahou kyseliny olejové), ohřáté na 60 °C, přičemž ihned vznikne emulze V/0. Po ochlazeni na 45 °C se do emulze přidá 40 dílů expandovaného perlitu a 0,5 dilů organických nitrozosloučenin (N,N'~dinitrosopentametylentetramin) a po homogenizaci se vznik- lá výbušina naplní do kartónových trubic k provedeni výbušinářských zkoušek, v

Výbušinéřské parametry:

dolní mezný průměr při iniciaci rozbuškou č. 8 25 mm detonačni rychlost v průměru nálože mm při iniciaci rozb. č. 8 4200 m/s brizance podle Hessa (stlačeni olověného válečku při použití 100 g výbušiny iniciované rozbuškou č. 8 19,2 mm

- 8 citlivost k iniciaci při snížené teplotě

229 745 detonuje rozbuškou č. 8 po expozici 4 h při teplotě -10 °C

Příklad 2

Ve 120 dílech vody ee rozpustí 629 dílů dusičnanu amonného, 130 dílů dusičnanu sodného a 25 dílů hydroxidu sodného a směs se ohřeje na teplotu 85 °C. Při rychlosti míchání 100 ot/min. se tento roztok ochladí na 63 °C a do roztoku se rychle naleje směs 28 dílů topného oleje a 28 dílů technického olšinu, které se neohřivá a má teplotu pouze 20 °C. Ihned vznikne emulze V/0, do které se po ochlazeni na 45 °C přidá 40 dílů expandovaného perlitu. Po homogenizaci se výbuěina naplní do polyetylenových hadic o průměru 30 respektive 65 mm.

Výbušinářské parametry:

detonačni rychlost při iniciaci rozbuškou č. 8: 0 30 mm

65 mm brizance podle Hessa (100 g výbuěiny rozb. č. 8) citlivost k iniciaci při snížené teplotě

3950 m/s 4650 m/s

18,2 mm detonuje počinem 25 g po expozici 8 h při teplotě -20 °C v prů_r měru nálože 65 mm

Příklad 3

Smíchá ee 3950 dílů dusičnanu amonného, 870 dílů dusičnanu sodného, 900 dílů vody a 110 dílů hydroxidu sodného a směs ss ohřeje na teplotu 85 °C. Při rychlosti míšeni 100 ot/min. se roztok ochladl na 63 °C a do roztoku se rychle naleje směs 180 dílů olšinu a 180 dílů topného oleje o teplotě 15 °C. Ihned po naliti vznikne emulze V/0, do které se zamíchá 120 dílů expandovaného perlitu. Vzniklá výbuěina se naplní do kartónových trubic o průměru 50 respektive 65 mm ke zkouškám.

- 9 Výbušinářské parametry:

iniciace rozbuškou č. 8: 0 50 mm

65 mm *

detonační rychlost (počin 25 9) i • 0 50 mm

65 mm

229 74S nedetonuje nedetonuje

3850 m/s 4320 m/s

Claims (2)

1/, Eraulzní výbuěina na bázi emulze typu voda v oleji, vyznačující se tiro, že obsahuje 50 až 80 hmotnostních % dusičnanu amonného, 5 až 20 hmotnostních % dusičnanu sodného, 7 až 17 hmotnostních % vody, 2 až 8 hmotnostních % minerálního oleje a/nebo vosku, 1 až 5 hmotnostních % směsí mastných kyselin ^cxi~^C27* 5 hmotnostních % hydroxidu sodného,

1 až 8 hmotnostních % expandovaného parlitu a/nebo 0,001 až

2 hmotnostní % nitrozoaminů.

2/ Způsob přípravy smulzni výbuéiny podle bodu 1/ vyznačující se tím, že se rozpustí 50 až 80 hmotnostních % dusičnanu amonného, 5 až 20 hmotnostních % dusičnanu sodného. 1 až 5 hmotnostních % hydroxidu sodného v 7 až 17 hmotrřích % vody, směs se ohřeje na 70 °C až 120 °C, poté se směs podchladi na 60 °C až 70 °C, rychle sa přidá směs 1 až 5 hmotnostních % olejové a/nebo voskové fáze a 1 až 5 hmotnostních % směsi mastných kyselin Cj₁-C₂₇ v kapalném stavu a do vzniklé emulze se přidé 1 až 8 hmotnostních % expandovaného psrlitu a/nebo 0,001 až 2 hmotnostní % nitrozoaminů·