Основной задачей, которая стояла перед участниками проекта, было детальное исследование возможности использования зольных полых микросфер (ценосфер) в качестве сенсибилизатора для современных промышленных эмульсионных взрывчатых веществ (ВВ).

Разработана лабораторная технология получения эмульсий типа «вода в масле» на основе аммиачной селитры, иногда с добавлением натриевой или кальциевой селитры, минерального масла и промышленных эмульгаторов. В качестве сенсибилизаторов использовались различные ценосферы из продуктов сгорания каменных углей Кузнецкого бассейна. Изучены основные физические характеристики, химический состав и структура выделяемых ценосфер(рис. 1).

Рисунок 1 – Микрофотография ценосфер, фракция 70-100 мкм

В качестве эталона в экспериментах использовались искусственные микросферы из стекла.

Основное внимание уделено экспериментальному изучению зависимости скорости детонации от плотности зарядов, которая менялась в зависимости от объемного содержания сенсибилизатора. Эксперименты проводились в основном на зарядах диаметром 55 мм и длиной 300 мм. Эмульсия размещалась в трубках из пластика с толщиной стенки 1 мм, скорость детонации измерялась с помощью контактных датчиков. Для инициирования использовали промежуточный заряд из более мощного литого ВВ. По характеру кривых зависимости скорости детонации от плотности заряда для различных сенсибилизаторов (рис. 2) видно, что скорость детонации имеет максимум при определенном значении плотности, которое для различных сенсибилизаторов находится в диапазоне 1,18–1,22 г/см3. Видно также, что при использовании ценосфер фракции 70–100 мкм (маркер 3) при плотности эмульсионных ВВ около 1,2 г/см3 скорость детонации в максимуме достигает 5,4–5,6 км/с, что близко к максимуму, достигаемому при использовании импортных микросфер из стекла (маркеры 1, 2). Из рис. 2 видно также, что использование ценосфер с минимальной сепарацией (маркеры 5, 6) может обеспечить скорость детонации порядка 4,2–4,5 км/с, что вполне достаточно для решения большинства задач по разрушению горных пород.

Проведены также экспериментальные исследования по определению величины критического диаметра зарядов ЭВВ с ценосферами, который равен 35–45 мм в зависимости от фракции микросфер. Предложена теоретическая модель расчета процесса детонации эмульсионных ВВ с сенсибилизаторами, объясняющая основные особенности детонации этого типа ВВ.

Рисунок 2 – Зависимость скорости детонации от плотности эмульсионных ВВ:
1,2 - микросферы ЗМ ИЗ СТЕКЛА, 3-6 - ценосферы фракций: 3 - 70+100, 4 - 80+180, 5 - 70+250, 6 - 50+450.

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что при достаточно дешевом способе отбора ценосфер они могут быть использованы в качестве сенсибилизаторов для эмульсионных ВВ при ведении взрывных работах на предприятиях горной промышленности.

Основные публикации

1. Дерибас А. А., Медведев А. Е., Решетняк А. Ю., Фомин В. М. Детонация эмульсионных взрывчатых веществ с полыми микросферами// Докл. Рис РАН. 2003. Т. 189, № 36. С. 747–748.
2. Аншиц A. Г., Аншиц Н. Н., Дерибас А. А. и др. Скорость детонации эмульсионных взрывчатыхвеществ с ценосферами// Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41, № 5. C. 119–127.
3. Anshits N .N., Mikhaylova O. A., Rabchevskiy E. V. et al. Morphology of narrow fractions of power fly ash cenospheres and utilization of this as sensitizing agents for emulsion explosives// Proc. Int. Conf. «Coal Science & Technology». 9–14 October. 2005. Okinawa, Japan. 2P603. P. 1–8.