ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

ЛЕБЕДЕВА Е.А. , ст. преподаватель ГАЛИАКБЕРОВА Ф.Н., доц. ПРАЗДНИКОВА Т.Н. (ДонНТУ), инж. ДЕНЬГА В.В. (МакНИИ).

Источник:С23 Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: "Гірничо-геологічна". Випуск №85 / Редкол.: Башков Є.О. (голова) та інші.- Донецьк, "ДонНТУ", 2005. с. 55 - 59

Наиболее экологически безопасными среди всех существующих ВВ, как с точки зре-ния применения, хранения и транспортирования, так и со стороны образующихся продук-тов взрыва, являются водонаполненные промышленные ВВ (ПВВ). Наша страна может претендовать на приоритет в области промышленных водонаполненных взрывчатых ве-ществ. Эффективность и безопасность взрывных работ в шахтах во многом зависит от ис-пользуемых ВВ. В последнее время во многих странах стали все больше использоваться водонаполненные или водосодержащие ВВ, представляющие собой механические смеси сенсибилизаторов с водным раствором окислителя и горючего.

Отсутствие водоустойчивости ограничивает область и масштабы применения гранули-тов. Переувлажнение зарядов в шпурах и скважинах неминуемо приводит к снижению эффективности взрывания. Таким образом, придание водоустойчивости гранулитам и снижение их пыления явилось актуальной задачей дальнейших технологических разрабо-ток.

Следует отметить сложность проблемы водоустойчивости водосодержащих ВВ (ВВВ). Желатинизацией воды различными гелеобразователями (загустителями) и структурирова-нием желатинированной смеси поперечной сшивкой широко разветвленных молекул геля можно обеспечить водоустойчивость ВВВ и их пригодность для применения в скважинах с любой степенью проточности воды. Однако технологическая трудность загущения и структурирования ВВ с сохранением текучести требует еще многих исследований для до-ведения процесса до совершенства.

Основное требование, предъявляемое к загустителю - его хорошая растворимость в концентрированных водных или неводных растворах аммиачной селитры и других щелочных нитратах, обеспечивающая образование вязких растворов или стабильных студней, в зависимости от условий применения изготовляемого ВВВ.

Для обеспечения изготовления ВВВ на месте применения, которое во многих случаях можно осуществлять непосредственно в процессе заряжания скважин, необходим легко растворяющийся загуститель, способный быстро (в течение нескольких минут) образовы-вать с водой гелеобразную массу. Для применения в таких условиях желательно использо-вать загуститель в виде мелкодисперсного порошка, который можно для упрощения дози-ровок предварительно смешивать с одним из твердых сыпучих компонентов суспензии.

По имеющимся сведениям, наилучшими загустителями для изготовления ВВВ являют-ся гуаровая мука, мука бобов рожкового дерева, некоторые разновидности модифициро-ванного крахмала, а также отдельные сорта карбоксиметилцеллюлозы и полиакриламид. В США, Канаде и других странах наиболее широко применяются галактоманнановые поли-сахариды, которые легко сохраняются в насыщенном растворе нитрата аммония, обладают хорошей загущающей способностью, образуют высоковязкие растворы, в определенных условиях превращаются в студни. Основу галактоманнановых полисахаридов составляют галактуроновые кислоты, способные полимеризоваться. От величины молекулярного веса этих кислот и степени полимеризации зависит студнеобразующая способность техниче-ского загустителя в целом [1].

В одном из патентов для изготовления пластичных ВВ суспензионного типа недавно в качестве дополнительного пластификатора к гуаровой муке предложено использовать лиг-носульфонаты, которые, по утверждению авторов патента, одновременно выполняют функции сенсибилизатора взрывчатых свойств. Эти соли, как и гуаровая мука, могут быть получены в виде сухого порошка, удобного для введения в состав ВВВ. В процессе растворения сухого порошка лигносульфоната в пластичной массе ВВ образуется большое количество воздушных пузырьков, благодаря которым повышается детонационная способ-ность системы.

Одним из способов получения водоустойчивости является применение парафинистого мазута. Добавка его в количестве до 1% от веса аммиачной селитры снижает скорость по-глощения влаги в несколько раз по сравнению с чистой селитрой.

Рисунок 9 – Зависимость бризантности от компонентного состава и влажности

Как видно из рис.1, наилучшим результатом для повышения водоустойчивости грану-литов имеет парафинистый мазут в количестве до 1,0%. Наряду с водоустойчивостью ВВВ необходимо решить проблему повышения их детонационной способности, путем введения сенсибилизаторов [2].

Более надежным способом получения водоустойчивых ВВ является покрытие гранул селитры сплошной водозащитной пленкой или слоем материала, выполняющего одновре-менно роль горючего и сенсибилизатора. Чтобы достигнуть равномерного покрытия гра-нул небольшим количеством пленкообразующего вещества, приходится наносить его на гранулы из летучего растворителя, индифферентного по отношению к селитре. В сочета-нии с припудриванием гранул алюминиевой пудрой, такая пленка способна предотвра-тить их растворение при погружении в воду, т.е. обеспечить высокую водоустойчивость и не вызвать чрезмерной флегматизации.

Однако технологически сложно получать водоустойчивые ВВ подобным способом. Применение летучего растворителя требует его рекуперации и повышает пожароопас-ность производства. Поэтому разработан другой технологический процесс более простой и производительный, для придания водоустойчивости гранулитам, в составе которых минеральное масло заменили специальным воскообразным термоплавким нефтепродуктом, обладающим гидрофобностью и хорошей адгезией к гидрофильной поверхности гранул селитры. Наносимый на гранулы особым технологическим приемом тонкий слой расплавленного воска, при соблюдении температурного режима, не только хорошо прилипает к поверхности гранул, но и более прочно, чем масляная пленка, закрепляет на ней частицы алюминиевой пудры, что делает ВВ практически не пылящим и не мажущимся [3].

В настоящее время на многих заводах проводится утилизация гексогенсодержащих боеприпасов. Поэтому представляется целесообразным использовать полученный при этом гексоген для создания ВВВ, наличия его обеспечивает повышение детонационной способности смесей, что определяет полноту химических реакций при взрывчатом пре-вращении и, следовательно, меньшее выделение ядовитых газов.

В лаборатории МакНИИ было изучено поведение различных сенсибилизаторов в вод-ной среде. Проведены эксперименты по определению их минимальных инициирующих импульсов. Соотношение сенсибилизатора и воды составляло 70:30 соответственно. Водо-наполненная взвесь помещалась в полиэтиленовую ампулу диаметром 38мм. Взрыв взвеси проводился от электродетонатора ЭД-8-Ж при наличии тротилового «свидетеля». Резуль-таты экспериментов приведены в табл.1.

В тех случаях, когда взрывчатая взесь не детонировала от электродетонатора, опреде-лилась навеска гексогена с интервалом в 5г, которая вызывала стойкую детонацию водо-наполненной смеси не меньше, чем в 3 опытах.



Сенсибилизатор Дисперсность сенси-билизатора,
величина частиц, мм		 Минимальный инициирующий импульс
Гексоген заводской 0,16-0,31 ЭД-8-Ж
Гексоген перекристализованный 0.05 15 г. гексогена
Тетрил заводской 0,16-1,315 10 г. гексогена
Тротил гранулированный 1,0-2,4 20 г. гексогена
Тротил перекристализованный 0,063-0,16 200 г. гексогена
СПЛАВ ТГ 50/50 0,6-2,2 10 г. гексогена
СПЛАВ ТГ 50/50 2.2 15 г. гексогена2


Результаты исследований свидетельствуют о том, что в воде дисперсность сенсибили-затора также имеет значительное влияние на чувствительность двухкомпонентных взрыв-чатых смесей к инициирующему импульсу. Как видим из приведенных в таблице данных, только водонаполненная взрывчатая система, содержащая в качестве сенсибилизатора гек-соген заводского изготовления, детонировала от электродетонатора. Остальные водона-полненные взвеси детонировали при наличии дополнительного детонатора. Следователь-но, для повышения детонационной способности ВВВ необходимо наличие такого мощно-го сенсибилизатора как гексоген.

Опыты также проводились с водонаполненной системой «тротил – вода» в соотноше-нии 70:30 соответственно. Подготовленная смесь тротилообразной дисперсности с водой помещалась в полиэтиленовую ампулу диаметром 38мм. В качестве дополнительного де-тонатора использовался заряд заводского гексогена, величина которого и определяла ми-нимальный инициирующий импульс «патрона - свидетеля». Результаты эксперимента приводятся в табл. 2. Плотность приведенных в таблице смесей колеблется в пределах 1,25 – 1,30 г/см3



Дисперсность тротила, мм Минимальный инициирующий импульс гексогена, г
1,6 - 2,5 20
1,0 – 1,6 20
0,63 – 0,10 15
0,40 – 0,63 20
0,315 – 0,4 15
0,25 – 0,315 15


Приведенные данные свидетельствуют о том, что со сменой дисперсности тротила в широком диапазоне чувствительность его к начальному импульсу в водной среде остается на низком уровне [4].

Перспективными направлениями совершенствования гранулированных и водосодер-жащих ВВ является следующее:
  1. Разработка рецептур высоководоустойчивых бестротиловых гранулированных ВВ, например, в виде гранул аммиачной селитры, покрытых водонепронецаемыми по-лимерными пленками различной химической природы;
  2. Снижение количества токсичных газов в продуктах взрыва может быть достигнуто за счет создания ВВВ на основе тонкодисперсного гексогена;
  3. Так как гексоген имеет высокую стоимость целесообразно снизить его содержание путем введения ВВ в качестве дополнительного сенсибилизатора газовых микро-пузырьков, повышающих детонационную способность ВВ.

    4. Библиографический список

    1. Демидюк Г.П. Направления развития гранулированных и водосодержащих взрывчатых ве-ществ. Сборник «Взрывное дело» №74/31. – М.: Недра, 1974 – с.5-14.
    2. Дубовицкий А.М., Кильман Я.И. Технология аммиачной селитры. – М.: Наука, 1949 – с.186-187.
    3. Дубнов Л.В., Росси Б.Д. Свойства взрывчатых материалов и их совершенствование. Сборник «Взрывное дело» №75/32. – М.: Недра, 1975– с.173-174.
    4. Рыбалов Е.А., Солнцева Р.К., Степанова И.В. О загустителях для водонаполненных взрывча-тых веществ - М.: Недра, 1975 – с.163-166.