Совершенствование технологий управления реологических показателей энергоемких эмульсий. Дипломная (ВКР). Химия.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Совершенствование технологий управления реологических показателей энергоемких эмульсий
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Основные технико-экономические задачи предприятий горно-металлургического
комплекса заключаются в обеспечении эффективности буровзрывных работ,
конкурентоспособности и снижении себестоимости конечной продукции. Основными
направлениями в области промышленных взрывов являются применение новых
энергоёмких и экологически безопасных взрывчатых веществ, рациональных схем и
надёжных средств взрывания. Обеспечение заданных объёмов взрывания и увеличения
при этом эффективности работ становится в современных условиях производства
невозможным при использовании старых технологий, ориентированных главным
образом на вещества, содержащие тротил.
Среди основных требований индустрии промышленных взрывчатых веществ можно
выделить следующие. Во-первых, она должна быть недорога и удобна в применении,
то есть не должна содержать дорогих и дефицитных компонентов, должна позволять
механизацию зарядных работ и обеспечивать их безопасность. Во-вторых, она
должна быть стабильна и универсальна для сухих и обводненных скважин (закупать
несколько видов ВВ для разных условий горнякам не выгодно). В-третьих, она
должна быть достаточно мощной. И, наконец, должна нести минимальный
экологический вред (экономически он выражается во времени простоя для
проветривания карьера после взрыва). Анализируя эти показатели, можно увидеть,
что эмульсионные ВВ водоустойчивы, как гранолутол, но дешевле его в два раза и
более (в зависимости от состава), однако выделяют в несколько раз меньше
ядовитых газов.
ЭВВ превосходят тротил и тротилсодержащие вещества по целому ряду
характеристик. В частности, исследования показали, что эмульсионные взрывчатые
вещества при взрыве выделяют в десять раз меньше газов по сравнению с тротилом.
Они водоустойчивы, что полностью исключает загрязнение грунтовых вод.
Кроме того, использование ЭВВ способно исключить возможности совершения
диверсий или несчастных случаев во время транспортировки (эмульсионное
взрывчатое вещество как конечный «взрывной продукт» образуется только в
заряженных скважинах). Компоненты взрывного вещества, перевозимые к месту
проведения взрывов на специальных машинах, не являются взрывоопасными. Похищать
готовые ЭВВ в случае их отказа при ведении взрывных работ бессмысленно, так как
они имеют весьма непродолжительный срок хранения.
Помимо всего перечисленного важную роль влияет экономическое обоснование
выбора компонентов и высокая энергоэффективность. Индивидуальные взрывчатые
вещества, такие как тротил и гексоген, дорогостоящие, поэтому не применяются в
качестве промышленных ВВ. Однако, их используют в качестве добавок -
модификаторов, повышающих КПД взрыва.
Новизна данной дипломной работы заключается в исследовании взрывчатых
веществ, обладающих характеристиками эмульсионных ПВВ и способных к загущению
ПАА, как гелеобразные ПВВ.
Актуальность работы состоит в том, что выпускаемые в настоящее время ПВВ
не в полной мере удовлетворяют всем предъявленным к ним требованиям. До сих пор
остаётся важной проблема дальнейшего совершенствования технологии производства
ВВ, а именно освоение методик управления реологическими свойствами
непосредственно при заряжании эмульсионных взрывчатых веществ.
Изготовление взрывчатых веществ на основе матричных эмульсий
непосредственно на горных предприятиях, а также их использование, является
приоритетным направлением в области освоения недр с применением взрывных
технологий.
Таким образом, целью работы является совершенствование технологий
управления реологических показателей энергоёмких эмульсий.
) изучить существующие в настоящее время методики управления
реологическими показателями ЭВВ;
) экспериментально проследить изменения показателей вязкости и ёмкости от
компонентного состава эмульсии;
) обеспечить контролируемую вязкость и структуру смеси за счёт введения
«сшивающих агентов» и загустителей;
) изучить характеристики эмульсии, обеспечивающие её стабильность
) провести работу по созданию эмульсии, применение которой будет
соответствовать требованиям безопасности;
Объектом исследования послужат энергоёмкие эмульсионные составы,
применяемые в горноподрывных и подземных буровзрывных работах.
.1 Классификация и области применения промышленных ВВ
Профессор Л.В. Дубнов [1] считает, что взрывчатыми называют вещества
(химические соединения) или их смеси, способные к крайне быстрому
самораспространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и
образованием газообразных продуктов. Взрывчатыми могут быть вещества любого
агрегатного состояния - твердые, жидкие, газообразные, в том числе суспензии,
эмульсии, коллоидные растворы, взвеси твердых или жидких веществ в газах. В
сравнении с обычными видами топлив, при сгорании которых расходуется
газообразный кислород, большинство ВВ содержит связанный кислород и выделяет
тепло в результате внутримолекулярных окислительно-восстановительных реакций
распада или реакции взаимодействия между составными частями взрывчатой смеси,
продуктами их разложения или газификации. Вторая особенность ВВ состоит в
большой скорости выделения энергии при взрыве. Выделившаяся тепловая энергия
преобразуется в кинетическую энергию первоначально сильно сжатых газообразных
продуктов взрыва, которые, расширяясь, способны произвести механическую работу
и оказать сильное разрушающее действие в окружающей плотной среде (или на
сооружение). В результате быстрого расширения газообразных продуктов взрыва в
окружающей среде возникает ударная волна.
По имеющимся данным из Горной энциклопедии [2], промышленные взрывчатые
вещества - бризантные взрывчатые вещества, применяемые в горном деле при
вскрытии и эксплуатации месторождений, в строительстве при сооружении плотин и
насыпей, прокладке авто- и железнодорожных магистралей, водных каналов, нефте-
и газопроводов, особенно в труднодоступных для техники местностях, при проходке
тоннелей, шахтных стволов, а также при взрывных способах обработки металлов в
машиностроении и металлургии, при сейсморазведке, при тушении лесных пожаров,
уплотнении грунтов, в гидромелиоративном строительстве, расчистке и
выравнивании местности и для других технических нужд. При анализе источников можно
выделить промышленные взрывчатые вещества, различающиеся по составу, свойствам,
структуре или агрегатному состоянию (жидкие, пластичные, пенообразные,
малоплотные, газообразные и др.), по параметрам детонации (в узком диапазоне
или с предельно низкой или максимально высокой скоростью детонации), по
критическому диаметру.
Множество научных работ сходится на том мнении, что наибольшее значение
имеет классификация ПВВ по назначению и условиям безопасного применения,
описанная в [3]. С этой точки зрения ПВВ, различные по физическому состоянию и
составу, пригодные к применению в определённых условиях целесообразно разделить
на несколько классов.
По этой классификации промышленные взрывчатые вещества подразделяют на
допущенные к взрывным работам только для открытых работ (1-й класс), допущенные
для открытых и подземных работ, кроме шахт, опасных по газу или пыли (2-й
класс), и предохранительные взрывчатые вещества, допущенные в шахты, опасные по
пыли и газу (3-7-й классы).
Промышленные взрывчатые вещества 1-го класса не имеют ограничений, кроме
общих требований по безопасности обращения. Промышленные взрывчатые вещества
2-го класса не должны выделять при взрыве токсичных газов больше допущенной
нормы. Этот показатель регулируется кислородным балансом промышленных взрывчатых
веществ и технологией изготовления. Чем ближе баланс к нулевому, тем меньше в
продуктах взрыва ядовитых газов. Предохранительные промышленные взрывчатые
вещества разбиты на классы по степени предохранительности (чем выше класс, тем
выше степень предохранительности). В соответствии с этой классификацией и с
учётом обводнённости забоев и крепости горных пород Межведомственная комиссия
по взрывному делу периодически публикует Перечень рекомендуемых промышленных
взрывчатых веществ, допущенных Ростехнадзором к применению. В других странах
принято от 3 до 5 классов, но принципы классификации примерно те же.
В соответствии с вышеуказанной классификацией учёный Дубнов Л.В. [1]
приводит свойства промышленных взрывчатых веществ, относительно которых мы сравниваем
более современный вид ПВВ - эмульсионные ВВ в таблице 1, 2.
Из нижеприведённых таблиц следует, что недавно появился новый класс
веществ (эмульсионные промышленные взрывчатые вещества, ЭмПВВ), который по
своим рабочим взрывчатым характеристикам (температура и теплота взрыва) следует
относить к III классу промышленных
предохранительных ВВ. Однако, при этом ЭмПВВ, относящиеся к водонаполненным ВВ,
не содержат в своем составе тротила, гексогена, нитроэфиров и никаких добавок,
что делает их наиболее взрывобезопасными.
Таблица 1. Классы опасности и взрывчатые свойства промышленных ВВ ПВВ I-II класса (для открытых взрывных работ)
Таблица 2. Предохранительные составы (для подземных взрывных работ)
Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества
После эпохи динамита, взрывчатых веществ на основе нитроглицерина, АС-ДТ,
наступило время новых открытий в области ПВВ - появление водонаполненных систем.
Водонаполненные ВВ (ВВВ) - однородные смеси представляющие собой
загущенный водный раствор аммиачной селитры или смесей аммиачной и натриевой
(кальциевой) селитр. Смеси нитратов натрия и аммония образуют более
концентрированные водные растворы и обеспечивают меньшую температуру
замерзания, чем растворы этих солей, взятые по отдельности. Водный гель
заполняет промежутки между частицами ВВ, в результате чего водосодержащие ВВ
выгодно отличаются от порошкообразных повышенной плотностью и лучшими взрывчатыми
характеристиками. Также они обладают пластичностью или текучестью, пригодны для
подачи по шлангу и к механическому заряжанию с помощью специальных машин.
Однако, при определенных условиях, вода может флегматизировать ВВ, поэтому
состав комбинируют таким образом, чтобы соотношение между взрывчатыми
характеристиками и механическими были оптимальными. Обычно содержание воды не
превышает 20-25 % [4].
Найдено несколько разделений ВВВ по функциональным признакам. По способу
транспортирования ВВВ подразделяют на бестарные, или льющиеся, и
патронированные.
По виду эмульсии существуют 2 типа водонаполненных ВВ: «масло в воде» и
«вода в масле». Составы типа «масло в воде» (прямая эмульсия) по составу и
свойствам можно отнести к гелеобразным ВВ, они тоже содержат загуститель и
структурирующий агент, однако горючим компонентом является эмульсия жидкого
топлива в водном растворе солей-окислителей. Составы типа «вода в масле»
(обратная эмульсия), называемые эмулитами представляют собой эмульсию
высококонцентрированного (пересыщенного) водного раствора солей окислителя в
углеводородном горючем. Обратные эмульсии обладают лучшей водостойкостью чем
прямые эмульсии, т.к. микрокапли раствора окислителя окружены тонкой
водонепроницаемой пленкой углеводородного горючего. Эта пленка также в
определенной мере препятствует кристаллизации нитратов, что увеличивает
жизнеспособность эмульсии и позволяет использовать пересыщенные растворы и
эвтектические смеси.
Разбор источника [5], показал, что же первые опыты применения ЭВВ
показали их неоспоримые преимущества перед другими классами промышленных
взрывчатых веществ:
· высокая безопасность по отношению к механическим и тепловым
воздействиям (удару, трению, теплу, огню, прострелу пулей);
· возможность регулирования взрывчатых характеристик с широким
интервалом рабочих плотностей от 0,5 до 1,5 кг/см 3 ;
· превосходная водоустойчивость, в результате чего сохраняются
взрывчатые характеристики в проточных водах и даже на большой глубине;
· избирательная чувствительность при инициировании от
стандартного капсюля и при необходимости от промежуточного детонатора;
· отсутствие пыления, электролизации компонентов и контакта с
токсичными продуктами;
· полная механизация процесса заряжания скважин при взрывных
работах;
· близкий к нулевому кислородный баланс системы за счёт
сбалансированного содержания окислителя и горючего, что обеспечивает при взрыве
газовыделение с низкой токсичностью;
· возможность создания комбинированных и смесевых составов на
основе матричной эмульсии, введение различных добавок и утилизация маточных
растворов окислителей и переработанных нефтепродуктов;
· универсальная технология изготовления для выпуска различных
типов ЭВВ, включая невзрывчатые товары народного потребления;
· варьирование реологических свойств эмульсий позволяет
выпускать их в виде патронов разнообразного типа и размера, изготавливать на
местах применения с зарядкой на полное сечение и получать в виде утвержденных
монолитов;
· доступная и дешевая сырьевая база даёт возможность получить
одно из самых недорогих ПВВ с высокой технико-экономической эффективностью
применения;
· разнообразные области использования ЭВВ на открытых и
подземных работах, в том числе категорийных шахтах по газу и пыли, контурное
взрывание, сварка и резка металлов, промежуточные детонаторы, специальные
взрывные работы.
При получении ЭВВ и ведении взрывных работ с их применением возможны
полная механизация и автоматизация производственных процессов и автоматизация
производственных процессов изготовления, транспортирования и заряжания взрывных
выработок. Всё вышеуказанное также говорит и о безопасности проведения
буровзрывных работ с применением ЭВВ.
История эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) началась в 1961 году, когда
Ричард Эгли и Альберт Некар из Коммерческой Корпорации растворителей подали
заявку на патент в патентное ведомство США на взрывчатое вещество, состоящее из
смеси эмульсии «масло в воде» и твердого окислителя - нитрата аммония. Это было
предоставлено в 1964 году как патент США №3161551. Но вместо того чтобы искать
новый вид взрывчатого вещества в виде эмульсии, они пытались сделать
водонепроницаемым ANFO. Последующее развитие событий в 1960-х и начале 1970-х
привело к созданию эмульсионных взрывчатых веществ с минимальным критическим
диаметром детонации, скоростью, сравнимой с различными сортами динамита.
Анализ патентной литературы показывает, что в конце 60-х годов начались
исследования в области разработки нового класса ПВВ на принципе обратных
эмульсий. Особенно интенсивно они проводились фирмой Atlas, которая стала в 1969 году держателем первого патента
на состав и способ получения ЭВВ современного типа с основным автором Н.Е.
Блюмом. Он впервые описал воспроизводимые способы получения эмульсионных ПВВ, и
поэтому большинство исследователей считают, что впервые эмульсионные взрывчатые
вещества появились в мире 3 июня 1969 года благодаря Н.Е. Блюму. Данные ЭВВ
были еще нечувствительны к капсюлю-детонатору и их инициировали с помощью
промежуточного заряда, а заряды из них еще трудно было использовать даже в
скважинах большого диаметра, но с этого момента началась активная разработка
новых типов эмульсионных ВВ, оборудования и технологии их получения, получения
различных эмульгаторов и т.п. с опубликованием множества патентов.
В России долгое время основную часть применяемых ПВВ составляли
гранулированные и порошкообразные патронированные аммиачно-селитренные
вещества, сенсибилизированные тротилом, т.к. производство гранулированных
веществ основывалось на более простой технологии и главное на доступном и
дешёвом в России сырье - таком, как тротил. Таким образом, в СССР, а потом
некоторое время и в России при наличии больших мощностей тротила и его
невысокой цены в основном применялись смесевые ПВВ на его основе с аммиачной
селитрой. В последнее время стоимость тротила в России, основного компонента
заводских ПВВ, значительно возросла, и, как следствие этого, возросли цены на
традиционные граммониты и порошкообразные аммониты. Это способствовало развитию
производства других классов ПВВ, в том числе нового поколения - водосодержащих
и эмульсионных взрывчатых веществ.
Сложившийся отечественный ассортимент ПВВ, механизация применения и
заряжания их на горных предприятиях при отсутствии промышленной технологии
применения водосодержащих веществ привели к тому, что разработка эмульсионных
составов велась в направлении получения гранулированных сыпучих материалов.
Вследствие этого в 1972 году были получены водоустойчивые эмульсионные вещества
гранитолы, представляющие собой обратную эмульсию раствора солей окислителей в
расплаве взрывчатого горючего с последующим переводом её в гранулированный
продукт. Поэтому разработка эмульсионных составов велась в направлении
возможности переведения льющихся эмульсий в гранулированные сыпучие материалы.
С учётом существующего на тот период в СССР дефицита гранулотола в новом
составе гранитола, разработанном на основе эмульсии «вода в масле», более 50%
тротила было заменено на раствор аммиачной селитры, и его промышленное
внедрение было осуществлено на Исфаринском химзаводе. Эго позволило частично
решить данную проблему и значительно увеличить выпуск водоустойчивых ПВВ, что
на тот период имело важное государственное значение. Таким образом, в СССР были
получены первые эмульсионные составы обратной структуры и отработана их
промышленная технология изготовления [5].
Эмульсия - это система из двух жидких фаз, где в одной жидкости во
взвешенном состоянии мельчайшие капельки другой жидкости. Система, в которой
одно вещество распределено в виде мелких частиц в другом веществе называется
дисперсной системой, а распределённое вещество - дисперсной фазой системы,
окружающее вещество - дисперсной средой. Эмульсии относят к грубодисперсным системам,
так как дисперсная фаза эмульсии состоит из сравнительно больших частиц.
Эмульсии на основе аммиачной селитры, как окислителя, и машинных масел,
как горючего, широко используются при приготовлении эмульсионных взрывчатых
веществ (ЭВВ).
Сравнение многочисленных источников указывает на то, что в общем виде
состав эмульсии выглядит таким образом (компоненты расположены по уменьшению
концентрации содержания):
. окислительная фаза (неорганические соли);
. горючая фаза (твердые и жидкие виды топлива);
. аэрирующие и модифицирующие агенты.
Для всех типов ЭВВ характерно однородное распределение компонентов по
массе вещества и заметно большая (по сравнению с простейшими смесями типа
аммиачная селитра - дизельное топливо (АС-ДТ) площадь контакта окислителя и
горючего. Их особенность состоит в том, что в отличие от смесей АС-ДТ, в
которых ДТ или другое низковязкое горючее покрывает гранулы аммиачной селитры и
частично впитывается внутрь гранул, в ЭВВ жидкое горючее покрывает тонкой пленкой
капли насыщенного раствора АС (иногда смешанных растворов АС и натриевой
селитры), образуя так называемую обратную эмульсию «вода в масле». Процесс
эмульгирования осуществляется в смесителях с быстро вращающейся мешалкой в
присутствии эмульгаторов.
Между водной и масляной фазами образуется большая поверхность раздела
фаз. Внутри находится насыщенный и стабилизированный границей поверхности
раздела фаз высококонцентрированный раствор аммиачной селитры, а окружающие его
оболочки в местах соприкосновения капелек состоят из топлива с очень большой
теплотой сгорания. С этим связано важное свойство эмульсионных ВВ - высокая
скорость детонации (более 5000 м/с) при сравнительно невысокой плотности заряда
(1,2 г/ см 3 ) [6].
Основой всех составов является матричная эмульсия, образующаяся путём
смешения в специальных аппаратах раствора окислителя и горючей жидкой фазы, где
внешнюю фазу образуют различные нефтепродукты.
Исследования русских и зарубежных патентов говорят о том, что по
консистенции ЭВВ могут быть твердыми, пастообразными, и текучими в зависимости
от состава и типа эмульгатора. Вязкость их определяется в большинстве случаев
вязкостью топливной фазы.
Технология эмульсионных взрывчатых веществ имеет принципиальное отличие
от технологии получения порошкообразных, гранулированных ВВ. Если в их
производстве лежат физико-химические процессы (измельчение, сушка, смешивание
компонентов, укупорка), то производство эмульсионных ВВ, состоящих из
высококонцентрированного водного раствора АС и жидкого нефтепродукта (ДТ,
индустриальное масло), базируется на гидромеханических процессах. Раствор АС,
нагретый до 60-90 о С, диспергируется в нефтепродукте за счёт
интенсивного перемешивания. В образовавшуюся смесь для стабилизации добавляют
эмульгатор, и масса приобретает свойства устойчивой эмульсии, в которой каждая
капля (глобула) раствора АС покрыта тонкой плёнкой нефтепродукта (эмульсия
«вода в масле») [7].
Известно, что в коллоидных системах могут существовать 2 группы сил
взаимодействия [4]:
. Дальнодействующие поверхностные силы:
· ванн-дер-ваальсовы силы притяжения между частицами;
· силы электрического двойного слоя (отталкивания между
поверхностями одинакового знака, притяжения для противоположных знаков)
. Ближнедействующие поверхностные силы:
· химические связи молекул с поверхностными группами
посредством ионной, ковалентной и водородной связей;
· физическая связь молекул посредством дипольного
взаимодействия;
· гидрофобная связь при ассоциации двух негидратированных
частиц в водной среде;
· борновские силы отталкивания между атомами.
В обратных эмульсиях серьёзных доказательств существования двойного
электрического слоя не имеется. На расстоянии большем порядка 1 нм глобулы
эмульсии не притягиваются друг к другу ван-дер-ваальсовыми силами. Вопрос о
силах притяжения и отталкивания капель обратных эмульсий можно считать открытым
и требующим экспериментального и теоретического решений. При стабилизации
эмульсий следует учитывать не только силы отталкивания-притяжения между
каплями, но и адсорбционные явления, связанные с действием ПАВ, т.е.
эмульгатора.
На качество эмульсии большое влияние оказывает качество окислителя,
горючего и эмульгатора. Наличие примесей затрудняет получение эмульсии и делает
ее неустойчивой. Чем выше качество эмульсии, тем больше циклов «нагревание -
охлаждение» она выдерживает без расслоения. Чем эффективнее эмульгатор, тем
меньше его нужно для получения качественной эмульсии. Например, всего 0,2 %
сорбитолеата нужно для получения эмульсии, которая остается стабильной после
четырех циклов «нагревание - охлаждение» от -20 до +20 °С.
При определенной интенсивности перемешивания капли дробятся только до
какого-то предела. Чтобы более тонко раздробить капли за короткое время, нужно
интенсивное перемешивание в высокоскоростных мешалках, создающих большие
значения скоростей сдвига, и, следовательно, большие затраты мощности. Так,
эмульсия, полученная в смесителе при 1500 об/мин, разрушается после одного
цикла «нагревание - охлаждение», в то время как аналогичная по составу
эмульсия, полученная
при 10000 об/мин, не только оставалась неизменной после пяти циклов
«нагревание - охлаждение», но имела намного большую вязкость, чем в первом
случае [8].
Эмульсионные ПВВ обычно содержат 94-95% дисперсной фазы (раствор АС в
воде) и 5-6 % дисперсной среды (горючее и эмульгатор). Представителями этого
типа ВВ являются порэмиты и гранэмиты различных марок.
Сравнительная характеристика порэмитов разработки Гос НИИ «Кристалл» [5]
(таблица 3).
Объемная концентрация
энергии, МДж/ дм 3 (ккал/дм 3 )
Водоустойчивость за 24
часа, кг/м 2
Сравнительная характеристика ЭВВ разработки Гос НИИ «Кристалл» [5]
(таблица 4).
Основным компонентом окислителя, а чаще и единственным, в рецептурах ВВ
является аммиачная селитра. Ее высококонцентрированные растворы владеют
достаточным количеством кислорода для завершения химических реакций во время
взрыва. Поэтому большинство водонаполненных ВВ базируется на моноокислителе -
аммиачной селитре.
В качестве основной части эмульсионных рецептур (до 95
% вес.) используются водные растворы окислителей на основе нитратов, хлоратов и
перхлоратов неорганических веществ. Особенно важным и популярным окислителем,
практически применяемым во всех ЭВВ, является нитрат аммония или аммиачная
селитра. Часто ЭВВ содержат эвтектические смеси нескольких солей окислителей,
из которых предпочтительными являются нитраты кальция и натрия. Также возможно
применение других неорганических кислородсодержащих солей, которые могут
выступать в качестве компонентов окислительной фазы эмульсии, к ним могут быть
отнесены калийные соли - нитрат, хлорат и перхлорат калия; натриевые соли -
хлорат и перхлорат натрия; соли кальция - нитрат, хлорат и перхлорат кальция;
соли аммиака - хлорат и перхлорат аммония; соли лития - хлорат и перхлорат
лития; соли магния - нитрат, хлорат и перхлорат магния; соли алюминия - нитрат,
хлорат и перхлорат алюминия; соли бария - нитрат, хлорат и перхлорат бария;
соли цинка - нитрат, хлорат и перхлорат цинка или смеси этих веществ, взятых в
различных пропорциях [5].
В зависимости от температурных режимов получения и
применения ЭВВ используют растворы окислителей различной концентрации. В
большинстве составов используются пересыщенные растворы с высокой концентрацией
вплоть до расплавов, так как вода является балластом взрывчатой системы.
Количество и тип окислителей также определяется необходимостью поддержания
близкого к нулевому кислородного баланса ПВВ, что ставит проблему введения
большого количества аммиачной селитры и обуславливает наличие раствора
окислителей с высокой температурой кристаллизации.
Массовая доля основного окислителя (аммиачной селитры)
составляет 50-95 %, а другие соли добавляются не более 40 % от его массовой
доли.
Наиболее удобно использовать комбинации нескольких
солей окислителей, которые образуют растворы или расплавы при температурах ниже
плавления индивидуальных солей, или эвтектические смеси. Поэтому большинство
известных ЭВВ содержат эвтектические смеси окислителей с водой, что позволяет
снизить содержание воды и улучшить технологичность получения при более низких
температурах. Кроме того, применение нитратов натрия и кальция улучшает
кислородный баланс ЭВВ и даёт возможность увеличить содержание горючего в
эмульсии, что положительно сказывается на стабильности системы. Одновременно
эти окислители увеличивают плотность составов и замедляют процесс
кристаллизации внутренней фазы эмульсии. В то же время введение большого
количества дополнительных окислителей нежелательно, так как это уменьшает объём
газообразных продуктов взрыва из-за образования твёрдых окислов и снижает
теплоту взрывчатого превращения.
Важное значение для обеспечения надёжной детонации в
скважинах и при хранении в патронах принадлежит явлению кристаллизации солей в
эмульсиях, особенно при отрицательной температуре, которое приводит к
разрушению эмульсионной структуры. Для снижения эксплуатационной температуры
вводят различные добавки, влияющие на процесс кристаллизации. Капли окислителя
в эмульсии по своей природе метастабильны и обнаруживают тенденцию к слиянию и
кристаллизации, что сопровождается блокировкой кристаллической решётки и
отверждением составов.
Кристаллизация солей - процесс вполне естественный,
поскольку при охлаждении эмульсии водный раствор окислителей находится в
пересыщенном состоянии. Одним из способов замедления процесса является снижение
температуры кристаллизации раствора окислителей. Этого можно добиться путём
подбора соотношения солей-окислителей, близкого к эвтектическому. Так,
использование соотношения нитратов аммония и кальция, равного 1:1, позволило
снизить температуру кристаллизации до температуры окружающей среды. Для
снижения температуры кристаллизации в состав включают 4-15 % мочевины. Большой
эффект даёт введение нитрата монометиламина, и в данном случае температуру
кристаллизации солевого раствора можно снизить до минус 18 о С [9].
В ходе исследований научных публикаций выявлено, что одним из недостатков
ее при разработке рецептур ВВ есть особенность насыщать растворы при повышении
температуры и рекристализоваться при ее снижении. Это принуждает применять
высокотермальные технологии при изготовлении большинства водонаполненных
взрывных веществ и заряжании их в буровые скважины. В анализе источников
найдена следующая закономерность - при снижении температуры 90 % раствора
аммиачной селитры до 80 о С начинается его кристаллизация, которая
при дальнейшем снижении температуры к такой степени повышает вязкость, что
приводит к закупорке трубопроводов. Это особенно неблагоприятно в зимнее время,
поскольку ликвидация таких пробок должна проводиться кипятком или острым паром.
Для предотвращения кристаллизации снижают концентрацию раствора
окислителя до таких значений, при которых он остается текучим и при минусовых
температурах, а нехватку кислорода компенсируют введением в раствор
гранулированной аммиачной селитры.
Второй путь снижения температуры кристаллизации окислителя состоит в
создании эвтектических смесей аммиачной селитры с другими веществами: натриевой
или кальциевой селитрами, мочевиной. Эвтектические смеси способствуют не только
снижению температуры кристаллизации, но и температуры замерзания. Так,
например, эвтектика аммиачной и кальциевой селитр обеспечивает снижение
температуры начала кристаллизации до 40-50 о С, а температуры
замерзания до - 20 о С.
Кальциевая селитра при такой температуре может насыщать растворы до
концентрации 45,3 %, а при введении в состав ВВ 10-30 % кальциевой селитры
температура замерзания состава снижается до - 58 о С.
Растворы аммиачной селитры 55% - ной концентрации, кристаллизуются при
минусовых температурах. Наиболее низкую температуру замерзания (-16,9 о С)
имеет раствор 45,3 % - ной концентрации [13].
Таким образом, мы делаем вывод, что эвтектические смеси повышают
текучесть взрывчатых веществ, но при этом могут привести к снижению их
энергетического потенциала. Так, например, добавка кальциевой селитры приводит
к появлению твердых окислов в продуктах детонации (СаО), которые во время
охлаждения отбирают часть тепловой энергии реакции взрывчатого разложения.
Исключением является добавка мочевины
Похожие работы на - Совершенствование технологий управления реологических показателей энергоемких эмульсий Дипломная (ВКР). Химия.
Реферат: Физическая подготовка юных пловцов на суше
Дипломная работа по теме Анализ финансовой устойчивости предприятия по данным бухгалтерской финансовой отчетности (на примере ЗАО 'Курский электроаппаратный завод')
Доклад: Концепция философа-чудотворца в произведении Флавия Филострата
Контрольная Работа Признаки Равенства Треугольника
Понятие Социальных Прав Реферат
Волоконно-оптические датчики
Контрольные Работы По Русскому Языку Кузнецова
Курсовая Работа На Тему Методика Преподавания Эпоса В Школе На Примере Произведений Гоголя
Сочинение Описание Природы
Символы Изобразительного Искусства Реферат
Реферат по теме 'Сатанинские' группы: история возникновения и социальная сущность
Станционный Смотритель Сочинение На Тему Маленький Человек
Контрольная работа: Міжкристалічна корозія – найбільш шкідливий вид корозійних руйнувань
Курсовая работа по теме Проект строительства асфальтобетонного завода
Сочинение По Литературе Гринев И Швабрин
Реферат На Тему Танская Империя В Viii-Х Вв.
Профессиональное самосознание
Дипломная работа: Формирование инновационного потенциала Дальнего Востока
Доктрина Информационной Безопасности Реферат
Технология Практическая Работа 7 Класс
Реферат: Формирование системы мотивации трудовой деятельности подсистемы трудовых отношений
Отчет по практике: Основы программирования в среде Delphi
Реферат: Методические рекомендации для педагогов образовательных учреждений по профилактике основных групп заболеваний в условиях учебно-воспитательного процесса предисловие