Автори: Каряченко Г.О., Манжос Ю.В., Галіакберова Ф.Н.
Джерело: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Збірка доповідей XXIІ
Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 – Донецьк: ДонНТУ, 2012. – 229 с.
Україна за впровадженням емульсивних вибухових речовини (ЕВР) відстає від більшості країн СНД – таких як Росія, Узбекистан, Казахстан, Киргизія. Таким чином, мешканці гірничодобувних регіонів України продовжують відчувати додаткове екологічне навантаження. Нині назріла необхідність у створенні екологічно чистих вибухових речовин з малою чутливістю до механічного впливу. Такими можуть бути емульсивні вибухові речовини. Вони у час вибуху виділяють в десять разів менше газів NOx, CO, порівняно з речовинами, що містять тротил, а також вони є водонепроникними, що повністю виключає забруднення ґрунтових вод. Тому визначення оптимального складу емульсії для виробництва емульсійної вибухової речовини є актуальним.
Для того, щоб це зробити, треба здійснити експеримент, що полягає у визначенні часу емульгування і середнього розміру часток емульсій при різному вмісті емульгатору.
Емульсія складається з окислювача і пальної фази. Приготування окислювача здійснюється шляхом змішення селітри з водою: в 150 г води розчиняється 790 г аміачної селітри при постійному перемішуванні і нагріванні розчину від 20 ?C до 100 ?C.
Окремо змішується індустріальне масло з емульгатором Лубризол
. Процес відбувається при нагріванні до температури 90-103 °C.
Така суміш є горючою фазою.
Вміст масла індустріального з емульгатором складає 6 % від загальної кількості емульсії,
і співвідношення цих компонентів було різним в експерименті, а саме, емульгатора Лубризол
бралося 2,5; 2,0; 1,5; 1,0; 0,5; 0,3; 0,2 %.
Відповідно, індустріального масла ? 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 5,7; 5,8 %.
Обидва розчини змішуються і визначається час емульгування за допомогою секундоміра. Залежно від кількості емульгатора змінюється час емульгування, що наведено на рисунку 1.
Рис.1 ? Залежність середнього часу емульгування від вмісту емульгатора
При вмісті емульгатору від 1,0 % до 0,3 % спостерігається помітна зміна часу емульгування, крива проходить круто.
При вмісті Лубризола
1,5–2 % час емульгування змінюється більш монотонно, крива має більш пологий вигляд,
а при 2–2,5 % – круто. Таким чином, найбільш оптимальний вміст Лубризола
становить 2 %.
Чим більше кількість емульгатора, тим швидше відбувається емульгування. При вмісті Лубризола
0,2 % емульгування не відбувається.
Суміш розділяється на 3 шари: зверху – масло, оскільки його щільність складає 0.8-0.9 г/см3, потім – насичений водний
розчин селітри , а на дні – кристали селітри, їх щільність складає 1,56-1,74 г/см3 і залежить від модифікації.
Емульсії досліджувались під мікроскопом при збільшенні в 400 разів з фіксуванням розмірів часток емульсій за допомогою вимірювальної шкали. Графічну залежність середніх розмірів часток емульсії від вмісту емульгатора наведено на рисунку 2.
Рис.2 ? Залежність середніх розмірів часток емульсії від вмісту емульгатора
При вмісті емульгатору 2,5 % емульсія найбільш дрібнодисперсна (1 мкм). При зменшенні його змісту розмір часток зростає і досягає 18 мкм. При вмісті емульгатора 22,5 %% частки емульсії більші за розміром – 2 мкм. Емульсія з 1,52,5 %% емульгатору має середній розмір часток 62,5 %мкм. При подальшому зменшенні його вмісту розмір часток зростає і досягає 182,5 %мкм.
Таким чином, визначено вміст емульгатора, який складає 2 %, що дозволяє отримати оптимальний середній розмір часток емульсії і малий час емульгування – 72,5 %хвилин.
Експеримент проводився три рази.
Достовірність отриманих результатів оцінено знаходженням коефіцієнта кореляції, що складає R2=0.9816. Це свідчить про сильний зв’язок між отриманими даними паралельних експериментів.