Смесевые промышленные взрывчатые вещества

Плотные формы нитрида  бора - это кубический сфалеритоподобный и гексагональный вюртцитоподобный нитриды бора, названные так по структурной аналогии с минералами цинка – сфалеритом и вюртцитом. Плотные формы нитрида бора, как и алмаз, имеют плотность в 1,5 раза больше, чем обычный графитоподобный нитрид бора.

Вюртцитоподобный нитрид бора получают ударным сжатием графитоподобного нитрида бора в смеси с охлаждающей добавкой − водой. Он представляет собой порошок с размерами частиц 0,01–10 мкм, устойчивый к действию кислот и щелочей. Вюртцитоподобный нитрид бора является первым материалом, промышленное производство которого с использованием энергии взрыва освоено в нашей стране. Может использоваться непосредственно в виде абразивных порошков или паст в процессах шлифования и полирования, однако подавляющая его часть расходуется на изготовление поликристаллов твердого нитрида бора, используемых в лезвийном режущем инструменте и абразивных кругах.

Кубический нитрид бора, полученный детонационным способом, наряду с вюртцитоподобной формой с успехом может быть использован для изготовления поликристаллов твердого нитрида бора.

Возможность получения вюртцитоподобного нитрида бора ударным сжатием графитоподобной формы была обнаружена в результате совместных исследований, проводимых специалистами ИХФ РАН и Института новых химических проблем РАН (пос. Черноголовка) в 1965 г. Ими же были разработаны способы получения и очистки этой плотной формы, составившие впоследствии основу первой промышленной технологии получения материала с использованием энергии взрыва. Материал имеет торговое название чернобор. Учеными ИФВД РАН и ЦНИИ Миноборонпрома было показано, что на основе чернобора или его смесей с кубическим нитридом бора можно получать поликристаллы твердого нитрида бора (ПТНБ), в которых чернобор полностью превращается в кристаллический нитрид бора (КНБ), образуя особопрочные поликристаллы, способные в лезвийном инструменте выдержать ударные нагрузки.

НПО «Кристалл» совместно  с ИПМ АН Украины и ИХФ РАН  организовал промышленное производство вюртцитоподобного нитрида бора.

Штамповка и сварка взрывом. Принцип штамповки следующий. Заготовку (например, стальной лист) помещают в матрицу, закрепляют ее, располагают над ней заряд ВВ, опускают все это в воду и взрывают. От удара взрыва лист принимает форму матрицы. Таким способом можно готовить днища аппаратов сложной конфигурации, оболочки из сотовых моделей и многое другое. Стоимость взрывной штамповки в 50 раз ниже стоимости пресса.

Процесс штамповки взрывом  осуществляется в основном с помощью  порошкообразных ПВВ. Наибольшее применение нашел водоустойчивый аммонит 6ЖВ и акванит-2.

Сварка взрывом получила большое распространение как у нас в стране, так и за рубежом. Основное ее достоинство заключается в том, что она позволяет получить прочные металлы, которые не удается сварить иным способом (например, сталь с медью, сталь с титаном, нержавеющую сталь с алюминием, сталь со свинцом и т.д.) и обеспечивает высокую прочность швов.

Сваркой взрывом можно  наносить покрытия на листы стали, например, тонкого слоя титана, нержавеющей стали, т.е. получать биметаллические изделия, обеспечивая экономию дорогих легированных сплавов.

Сварка взрывом осуществляется следующим образом. На поверхности  метаемой пластины размещается заряд  из пластичного ВВ или баллиститного  пороха. Детонатор устанавливается  на краю заряда, а метаемая пластина фиксируется в воздухе или  вакууме на определенном расстоянии от основной пластины, с которой происходит сварка. Конечная скорость распространения детонации приводит к тому, что метаемая пластина под определенным углом соударяется с неподвижной. Весь процесс соединения продолжается в течение десятка микросекунд.

8. Принципы получения смесевых взрывчатых веществ

Изобретение относится  к области изготовления промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), в частности, к промышленному изготовлению взрывчатых веществ, содержащих гранулированную  аммиачную селитру, тротил и поваренную соль или алюминий. Согласно изобретению способ получения промышленного взрывчатого вещества включает подготовку компонентов - аммиачной селитры, тротила и поваренной соли или алюминия, двухстадийное смешение компонентов взрывчатого вещества. На первой стадии смешивают аммиачную селитру и тротил и измельчают в двух шаровых трехкамерных мельницах-смесителях до дисперсности примерно 100-270 мкм, на второй стадии полученную смесь смешивают с поваренной солью или алюминием в шаровой трехкамерной мельнице-смесителе с измельчением до дисперсности примерно 60-620 мкм, после чего подают смесь на патронирование пневмотранспортными средствами при 273oС. Установка для получения промышленного взрывчатого вещества содержит узел подготовки компонентов, узел приготовления смеси аммиачной селитры и тротила, включающий весовой дозатор, смеситель и две шаровые трехкамерные мельницы-смесители, узел приготовления смеси аммиачной селитры, тротила и поваренной соли или алюминия, включающий шаровую трехкамерную мельницу-смеситель, и пневмотранспортное средство для подачи смеси на патронирование, причем угол наклона шаровых трехкамерных мельниц в сторону выхода смеси равен 1o, масса пластмассовых шаров составляет 900 кг в каждой камере, диаметр шаров 40-60 мм, а пневмотранспортное средство для подачи смеси на патронирование дополнительно снабжено системой подогрева рубашки и системой продувки раствора из рубашки. Изобретение направлено на создание способа получения промышленного взрывчатого вещества и установки для его осуществления, позволяющих получить взрывчатое вещество с устойчивыми взрывчатым и энергетическими характеристиками и оптимальными условиями патронирования в любое время года. 2 с.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

 Изобретение относится  к области изготовления промышленных взрывчатых веществ (ПВВ), в частности, к промышленному изготовлению предохранительных взрывчатых веществ на основе гранулированной аммиачной селитры, чешуированного тротила и в качестве пламегасителя - поваренной соли, используемых для взрывных работ в рудниках и шахтах, опасных по метано-воздушной смеси и угольной пыли.

 Смесевые взрывчатые  вещества на основе аммиачной  селитры и тротила в различных  соотношениях широко используются  как за рубежом, так и в  России.

 На детонационную  способность и энергетические  характеристики взрывчатых смесей  большое влияние оказывает не  только химсостав входящих в  них компонентов, но и абсолютный  размер частиц, соотношение между  размерами различных компонентов,  равномерность их перемешивания. Чем меньше частицы разнородных компонентов и равномернее их распределение в объеме, тем быстрее протекают реакции в детонационной волне, а следовательно, и выше детонационная способность ВВ. Однако чрезмерное переизмельчение частиц отрицательно влияет на взрывчатые характеристики составов, что связано с увеличением плотности и уменьшением свободной поверхности горения частиц. Кроме того, переизмельчение пламегасителя в составах предохранительных ПВВ приводит к снижению их работоспособности и предохранительных свойств, т.е. измельчение составов должно быть в определенном диапазоне. Поэтому для смесевых ПВВ важным фактором является степень измельчения (дисперсность) компонентов.

 Известны различные  способы получения ПВВ методом  смешения отдельных компонентов (периодическое, полунепрерывное, непрерывное смешение) с присущими им положительными и отрицательными факторами.

 Известен, например, способ  изготовления промышленных взрывчатых  веществ (ПВВ) по патенту RU 2107056 от 25.08.95, в котором, наряду с простотой использования оборудования, существенным недостатком является низкое качество дозирования компонентов.

 Известен также  способ изготовления аммонийно-селитренных  взрывчатых веществ по авторскому  свидетельству RU 221550 от 08.08.67, в котором  смешение компонентов производится в горячем состоянии, а именно, перед смешением аммиачная селитра нагревается до температуры 7080oС, а тротил подается в аппарат смешения в расплавленном состоянии. В рубашку смесителя подается теплоноситель, а перед упаковкой изготовленная смесь охлаждается холодным воздухом.

 Недостатки данного  способа 1. При нагревании аммиачной  селитры свыше 32oС происходит  перекристаллизация ее кристаллов, что отрицательно сказывается  на слеживаемости готовой продукции,  т.е. слеживаемость увеличивается.

В процессе охлаждения расплавленного тротила после фазы смешения происходит укрупнение частиц тротила, что отрицательно влияет на взрывчатые и энергетические характеристики ПВВ.

 Наиболее близким  по технической сущности к  предлагаемому изобретению является "Способ и установка для получения аммонитов или аммоналов по малогрузной технологии" по патенту RU 2096397 от 13.09.95, который принят авторами за прототип.

 Способ заключается  в следующем: приготовление аммонитов  и аммоналов производится в две стадии - сначала готовится двойная смесь (аммиачная селитра - тротил) в рамно-лопастном смесителе дискретного действия и трехкамерной шаровой мельнице с предварительным взвешиванием компонентов. Подача всех компонентов и готового ПВВ осуществляется пневмотранспортом с одновременным их охлаждением, затем в двойную смесь вводится соль или алюминий и трехкомпонентная смесь перемешивается в рамно-лопастном смесителе дискретного действия. Пневмотранспорт оснащен прерывателем детонации, средствами обнаружения пламени и прерывания процесса горения.

 Недостатками данного  способа изготовления ПВВ являются: 1) отсутствие требований по степени  измельчения компонентов, что  значительно влияет на плотность  патронов при патронировании, на  энергетические и взрывчатые  характеристики, на каталитические реакции продуктов взрыва (ПВ) с горючей (взрывоопасной) шахтной средой; 2) использование пневмотранспорта для межфазной подачи компонентов требует расхода большого количества сжатого воздуха, что в свою очередь требует монтажа дополнительного оборудования (компрессорной установки); 3) cуществующие пылеулавливающие установки не обеспечивают полной очистки загрязненного воздуха, что ухудшает экологическую обстановку окружающей среды; 4) указанный способ изготовления ПВВ не обеспечивает возможность подогрева порошка перед патронированием в зимнее время, что существенно влияет на качество патронирования, в частности на запыжовку и плотность патронов.

 Предлагаемый способ  изготовления предохранительных  ПВВ исключает или значительно снижает вышеперечисленные недостатки.

 Задачей предлагаемого  изобретения является изготовление  промышленных взрывчатых веществ  (ПВВ) на основе гранулированной  аммиачной селитры, чешуированного  тротила и соли (аммонитов) с  устойчивыми взрывчатыми и энергетическими характеристиками и оптимальными условиями патронирования в любое время года.

 Поставленная задача  решается за счет того, что  в известном способе получения  промышленных взрывчатых веществ,  включающем подготовку исходных  компонентов (аммиачной селитры, тротила и поваренной соли) и двухстадийный процесс получения трехкомпонентной смеси, при этом на первой стадии готовят двухкомпонентную смесь (аммиачной селитры и тротила), на второй стадии в двойную смесь вводят поваренную соль, отвод готового продукта осуществляют пневмотранспортом на патронирование, двухкомпонентную смесь измельчают в двух шаровых трехкамерных мельницах до дисперсности Ддв100270 мкм, трехкомпонентную смесь измельчают также в шаровой трехкамерной мельнице-смесителе до дисперсности Дтр60620 мкм, а готовый продукт при пневмотранспортировании в зимнее время подогревают до температуры 273oС.

Кроме того, задача решается и за счет того, что в известной  установке для получения ПВВ, содержащей узлы подготовки компонентов, узел приготовления двухкомпонентной смеси (аммиачной селитры и тротила), включающий весовой дозатор и трехкамерную шаровую мельницу-смеситель, узел приготовления трехкомпонентной смеси (аммиачная селитра, тротил, поваренная соль или алюминиевая пудра) и пневмотранспортное средство отвода готового ВВ и подачи его на патронирование, причем узел приготовления двухкомпонентной смеси включает две шаровые трехкамерные мельницы-смесители, узел приготовления трехкомпонентной смеси содержит также шаровую трехкамерную мельницу-смеситель, причем мельницы-смесители имеют угол наклона в сторону выхода смеси, равный 1o, масса пластмассовых шаров составляет 900 кг в каждой камере, диаметр шаров 4060 мм, а пневмотранспортное средство подачи готового ПВВ на патронирование дополнительно снабжено системой подогрева порошка и системой продувки раствора из рубашки пневмотранспорта.

На фиг.1 представлена установка для приготовления  промышленных взрывчатых веществ на основе гранулированной аммиачной  селитры, чешуированного тротила и  поваренной соли.

Установка содержит узлы подготовки компонентов, бункер-ворошитель 1, разгрузители 2, двухвинтовые питатели 3, весовые дозаторы 4, двухвальные смесители 5, винтовые конвейеры 6, трехкамерные мельницы-смесители 7, винтовые конвейеры 8, каскадный конвейер 9, двухвинтовые питатели 10 и 11, дозирующие шнеки 12, дозирующий ленточный конвейер 13, винтовой конвейер 14, трехкамерную мельницу 15, каскадный винтовой конвейер 16, шнековый питатель 17, дозирующие шнеки 18, питатели с вибропобудителями 19, магистральную трубу пневмотранспорта 20, отсекатели 21 и 22, разгрузитель 23, прерыватели детонации 24, узел ликвидации завалов 25, датчик прохода поршня 26.

Установка унифицирована  и может быть использована для  изготовления как предохранительных, так и непредохранительных ПВВ с различным содержанием компонентов.

Сущность предлагаемого  способа и установки для его  осуществления заключается в  следующем: аммиачная селитра и  соль проходят предварительную подготовку (просейку, сушку, предварительное измельчение) в отдельных зданиях подготовки и ленточными транспортерами подаются на дозировку в здание смешения, тротил подвергается дроблению и просейке также в отдельном здании и пневмотранспортом передавливается в бункер-накопитель здания смешения.

 Смешение компонентов  проводится в две стадии, сначала готовится двойная смесь (аммиачная селитра-тротил): аммиачная селитра из бункера с ворошителем 1 и тротил из разгрузителя 2 двухвинтовым питателем 3 подаются в весовой дозатор 4, из весового дозатора навески аммиачной селитры и тротила в заданном соотношении сбрасываются в двухвальный смеситель 5, где производится предварительное их смешение.