Розробка і дослідження гетерогенних систем на основі нітратів кальцію та амонію для одержання вибухових матеріалів

 

 

Коваленко І. Л. Розробка і дослідження гетерогенних систем на основі нітратів кальцію та амонію для одержання вибухових матеріалів. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 17. 01 – технологія неорганічних речовин. – Український державний хіміко-технологічний університет. Дніпропетровськ, 2002

Дисертація присвячена розробці і вивченню багатофазних систем на основі нітратів кальцію й амонію як основи для одержання безтротилових екологічно чистих вибухових речовин.

Досліджена взаємодія тротилвмісних плавів аміачної селітри з кремнеземом, що містить пірит. Встановлено, що при вмісті піриту більш 2, 5% відбувається мимовільне екзотермічне розкладання аміачної селітри в інтервалі 423-453 К. Показаний каталітичний вплив піриту на розкладання 2, 4, 6-тринітротолуолу за стандартних умов.

Обґрунтований якісний склад і розроблені рецептури водостійких мікроемульсій плавів кальцієвої й аміачної селітри в дизельному паливі, стабілізованих оксиетильованими ПАР тваринного і рослинного походження з ГЛБ =3-6. Концентраційні межі ПАР в основній фазі 28±0, 5% мас. Розроблена технологія одержання мікроемульсій (розмір часток дисперсної фази 30-40 нм) одностадійним емульгуванням в реакторі з пропелерним чи турбінним відкритого типу перемішуючим пристроєм (інтенсивність не менше 600 хв-1). На основі одержаних емульсій розроблені рецептури нових ефективних водостійких емульсійних ВР, призначених для заряджання в сильно обводнені свердловини.

Розроблені рецептури і технологія одержання нових високостабільних вибухових систем на основі непористої аміачної селітри і комплексного пального невибухового компонента (суміш дисперсних промислових відходів). Модифіковані рецептури тротилвмісних плавів аміачної селітри з одержанням ефективних ВР зі зниженим вмістом тротилу (4-10%).

Ключові слова: Гетерогенна система, плав, селітра, емульсія, стабільність, водостійкість, технологія, вибуховий матеріал.

 

 

Коваленко И. Л. Разработка и исследование гетерогенных систем на основе нитратов кальция и аммония для получения взрывчатых материалов. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 17. 01 – технология неорганических веществ. – Украинский государственный химико-технологический университет. Днепропетровск, 2002

Диссертация посвящена разработке и исследованию многофазных систем на основе нитратов кальция и аммония как основы для получения бестротиловых экологически безопасных взрывчатых веществ.

Исследовано взаимодействие тротилсодержащих плавов аммиачной селитры с кремнеземом, содержащим пирит. Установлено, что при содержании пирита более 2, 5% происходит самопроизвольное экзотермическое разложение аммиачной селитры в интервале 423-453 К. Показано каталитическое влияние пирита на разложение 2, 4, 6-тринитротолуола при стандартных условиях.

Обоснован качественный состав и концентрационные пределы микроэмульсий плавов нитратов кальция и аммония как основы для создания бестротиловых эмульсионных ВВ (состав дисперсной фазы: NH4NO3 – 40, 200, 5%; Ca (NO3) 2 – 43, 60, 5%; H2O – 16, 2 0, 5%).

Установлено, что высококонцентрированные микроэмульсии стабилизируются оксиэтилированными жирами животного и растительного происхождения (жириноксы, рипоксы) с ГЛБ = 3-6. Концентрационные пределы ПАВ в основной фазе 282, 5%. Исследовано влияние типа перемешивающего устройства, интенсивности перемешивания и добавок гидрофобной фазы (индустриальное масло И-30) на физическую стабильность и водоустойчивость обратных эмульсий.

Разработана технология получения микроэмульсий (размер частиц дисперсной фазы 30-40 нм) одностадийным эмульгированием в реакторе с пропеллерным или турбинным открытого типа перемешивающим устройством при интенсивности не менее 600 мин-1. Полученные микроэмульсии сохраняют физическую стабильность более 30 суток при содержании неорганических солей в системе 74-75% мас., и характеризуются высоким удельным сопротивлением (45МОмсм).

Разработаны и оптимизированы рецептуры новых бестротиловых эмульсионных ВВ, которые характеризуются высокой работоспособностью (QВЗР=2810- 3927 кДж/кг), и водоустойчивостью (плотность 1450-1600 кг/м3, динамическая вязкость 2-5 Пас).

Показана возможность получения высокостабильных взрывчатых систем содержащих 4-9% мас. жидкого горючего компонента на основе непористой гранулированной аммиачной селитры (гравитационная миграция жидкой фазы за 40 суток не превысила 1, 5%). Разработаны и оптимизированы рецептуры, а также технология получения новых бестротиловых ВВ на основе непористой аммиачной селитры и комплексного невзрывчатого горючего компонента (смесь дисперсных промышленных отходов), который обеспечивает получение высокостабильных, эффективных (QВЗР=3677-4569 кДж/кг) взрывчатых материалов.

Экономический эффект внедрения разработанных ВВ (относительно применяемых тротилсодержащих) – около 25-26 тыс. дол. США с 1000 тон BВ, или 30-43 тыс. дол. CША на добычу 1 млн. м3 горной массы.

Модифицированы рецептуры тротилсодержащих плавов аммиачной селитры с получением эффективных ВВ (QВЗР = 3450-3607 кДж/кг) с пониженным содержанием тротила (4-10%).

Ключевые слова: Гетерогенная система, плав, селитра, эмульсия, стабильность, водоустойчивость, технология, взрывчатый материал.

 

 

Kovalenko I. L. Development and investigation of heterogeneous systems based on calcium and ammonium nitrates for producing explosive materials. – Manuscript.

The thesis submitted for competition of scientific degree of candidate of technical sciences on speciality 05. 17. 01- technology of inorganic substances. – Ukrainian State University of Chemical Engineering. Dnipropetrovsk, 2002

Thesis is devoted to working out and studying multiphase systems based on calcium and ammonia nitrates as basis for producing nontrotyl ecologically safe explosive materials.

The interaction of trotyl-containing fusion cakes of ammonium saltpetre with silica dioxide, containing pyrite is investigated. It was found that spontaneous exotermic destruction of ammonium saltpetre takes place in interval 423-453 K at the pyrite containt more then 2, 5%. It was shown the catalytic influence of pyrite on decomposition of 2, 4, 6-trinitrotoluene under standart conditions

The qualitative composition is proved and the formulas of water-tight microemulsions of fusion cakes of calcium and ammonium saltpetre in diesel fuel stabilized by oxyethylic SAS of animal and plant origin with GLB=3-6 were worked out. Concentration limits of SAS in the basic phase is 280. 5%. the technology of producing of microemulsion (size of particles in dispersed phase are 30-40 nm) is designed. The emulsions used by single-stage emulgation in reactor with propeller and turbine mixing set with intensity not less than 600 min-1. On the basis of obtained emulsions the formulas of new effective water-tight emulsive explosives are created.

The formulas and technology of producing new highstable explosive systems based on the nonporous ammonium saltpetre and complex combustible non-explosive material (mixture of dispersed industrial wastes) are worced out. The formulas of trotyl-containing fusion cakes of ammonium nitrate were modified and the effective explosive substances with low trotyl contain (4-10%) were designed.

Key words: heterogeneous system, fusion cake, saltpetre, emulsion, stability, water-tight, technology, explosive material.