Каряченко - А

Автор:Джеймс Дж. Бейкер

Переклад з англійської:Каряченко А.А.

Винайдено емульсійну вибухову речовину (ЕВР), яка є дисперсною фазою, диспергованою в дисперсійному середовищі рідкого палива. Дисперсна фаза містить рідкий окислювач, який відрізняється від неорганічної солі-окислювача. Також видано статті, які містять опис виробництва емульсійної вибухової речовини.

1. Емульсійна вибухова речовина включає дисперсійне середовище, що містить рідке паливо, та дисперсну фазу, дисперговану в дисперсійному середовищі. Дисперсна фаза являє собою безліч крапель, що містять окислювач, який відрізняється від неорганічної солі-окислювача, представлений у рідкому стані. Дисперсна фаза емульсійної вибухової речовини містить менше 20 % води.

2. Рідке паливо емульсійної вибухової речовини містить частину, відокремлену від мінеральної та силіконової олії.

3. Окислювач знаходиться у рідкому стані в межах температур від 5 °C до 32 °C.

4. Окислювач містить перекис водню.

5. Рідке паливо становить від 4 % до 30 % вибухової речовини емульсійної речовини, і рідкий окислювач становить від 70 % до 96 % емульсійної вибухової речовини.

6. Рідке паливо становить від 5% до 15% емульсійної вибухової речовини і рідкий окислювач становить від 85% до 95% емульсійної вибухової речовини.

7. Окислювач знаходиться у рідкому стані в межах температур від 5 °C до 20 °C.

8. Окислювач містить чотирикіс азоту.

9. Емульсійна вибухова речовина містить емульгатор.

Заява Федеральному Союзу дослідження та розвитку

1. Область винаходу

Звичайні емульсійні вибухові речовини засновані на емульсіях типу вода в маслі, в яких краплі дисперсної фази розсіюються у безперервній фазі органічного палива. Краплі, які є дисперсією або емульсійною фазою, утримуються в рівновазі за допомогою емульгатора, який забезпечує стабільність емульсії. Емульгатор (або поверхнево-активна речовина), як правило, вводиться в емульсію для формування та забезпечення стабільності дисперсної фази.

Чудова швидкість детонації емульсійних вибухових речовин робить цей клас вибухових речовин особливо важливим та сприяє їх широкому використанню. Наприклад, швидкість детонації надчутливих емульсійних вибухових речовин була наближена до значень в діапазоні від 5490 до 7620 м/с. Причиною високої швидкості детонації вибухових емульсійних речовин є щільне перемішування емульсійних вибухових речовин. Безперервна фаза палива оточує кожну краплю фази неорганічного окислювача, забезпечуючи велику поверхню між двома фазами.

Три основні недоліки знижують ефективність та використання емульсійних вибухових речовин.

Першим недоліком є те, що звичайні емульсійні вибухові речовини мають відносно низьку густину, що обмежує тиск детонації вибухової речовини. Низька щільність пояснюється додаванням скляних мікросфер підвищення чутливості емульсії.

Другий недолік полягає у використанні води для розчинення неорганічної солі-окислювача. Вода є інертною речовиною і, отже, знижує чутливість ЕВР.

Третій недолік у тому, що неорганічні окислювачі, такі як нітрат амонію, перебувають у метастабільному стані, коли утворюється емульсія (якправило, за підвищеної температури). Температура навколишнього середовища нижче точки насичення багатьох комерційно доступних емульсійних вибухових речовин, таким чином, потрібно, щоб вибухові речовини зберігалися в теплих атмосферних умовах, щоб уникнути кристалізації окислювача. Поверхневий натяг крапель потрібно зберегти в розчині нітрату амонію. Якщо температура стає надто низькою, рушійна сила кристалізації перевищує поверхневий натяг. Таким чином, кристалізація особливо ймовірна у холодному кліматі. Кристалічна аміачна селітра має голчасту структуру. Голки можуть проколювати довколишні краплі, у результаті вони руйнуються, і кристали нітрату амонію утворюють агломерат. Врешті-решт емульсія зруйнується, і користь емульсійної вибухової речовини зменшиться або буде втрачена, наприклад, емульсійна вибухова речовина може дати відмову в детонації.

Об'єктом цього винаходу є виробництво емульсійної вибухової речовини, яка може ефективно функціонувати без мікросфер (або зі зменшенням їх кількості) або іншими сенсибілізуючими компонентами.

Ще одним об'єктом цього винаходу є виробництво емульсійної вибухової речовини, яка стійка до кристалізації окислювача за різних температурних умов.

Відповідно до цілей винаходу, перший його аспект – виробництво емульсійної вибухової речовини, що містить безперервну фазу – рідке паливо, та дисперсну фазу, дисперговану у безперервній фазі. Дисперсна фаза складається з безлічі крапель, що містять окислювач, який знаходиться в рідкому стані.

Відповідно до цілей винаходу, другий його аспект – створити регламент виробництва емульсійної вибухової речовини.

Детальний опис варіантів та методів винаходу

Безперервна фаза рідкого палива містить аліфатичні, аліциклічні або ароматичні органічні рідини. Органічні рідини можуть бути насиченими або ненасиченими, доки рідке паливо не змішується з дисперсною фазою. Приклади видів палива, які можуть бути обрані для отримання ЕВР: мінеральне, силіконове, парафінове масло, віск, складні ефіри, суміші рідких вуглеводнів такі, як бензин, гас і дизельне паливо, а також рослинні олії, такі як кукурудзяна, бавовняна, арахісова, соєва олія та їх суміші. Аліфатичні, ароматичні нітросполуки та хлоровані вуглеводні можуть використовуватися самостійно або у комбінації з іншими видами рідкого палива. Бажано, однак, щоб рідке паливо складалося, в основному або повністю, з неагресивної нафти, яка залишається стабільною у присутності рідких окислювачів емульсійних вибухових речовин. Особливо переважними є мінеральне та силіконове масло.

При необхідності, на додаток до рідкого органічного палива ЕВР, вводяться тверді або інші рідкі палива. Приклади твердих палив, які можуть бути використані: дрібнодисперсні частинки алюмінію, подрібнені вуглецеві матеріали, такі як бітум, вугілля, дрібнодисперсне рослинне зерно, наприклад, пшениця. Ці додаткові тверді або рідкі палива можуть бути додані до 25 %.

Дисперсна фаза складається з безлічі крапель, що містять окислювач. Рідкий окислювач відрізняється від інших неорганічних солей, що окислюють (наприклад, амонію, калію, натрію, перхлоратів і нітратів). Переважно, щоб рідкий окислювач, в основному або повністю, був вільний від неорганічних солей-окислювачів, і ще більшебажано – від розчинених твердих окислювачів.

Найкраще, якщо окислювач перебуває у рідкому стані в інтервалі температур від 5 до 20 °С (при атмосферному тиску), тобто. має температуру замерзання нижче, ніж 5 °С та температуру кипіння вище 20 °С. Іншим кращим варіантом перебування окислювача в рідкому стані в інтервалі температур від 5 до 32 °С (при атмосферному тиску), тобто. має температуру замерзання нижче, ніж 5 °С та температуру кипіння вище 32 °C. Цим вимогам задовольняє перекис водню, що залишається у рідкому стані в усьому діапазоні температур від 5 до 32 °С, тобто. твердне при температурі -0,41 °С. Іншим окислювачем, який знаходиться в рідкому стані в діапазоні температур від 5 °С до 20 °C, є чотирикіс азоту (або діоксид азоту), який знаходиться в рідкому стані в межах від -9,3 °С до 21,1 °C.

При формуванні емульсії використовується емульгатор. Прикладами таких емульгаторів є сорбітанмоноолеат, винна кислота, складні ефіри жирних кислот, інші ланолін матеріали.

Концентрація рідкого палива безперервної фази та рідкого окислювача дисперсної фази може змінюватись в залежності від конкретного виду палива та окислювача, та за наявності інших видів палива та компонентів, якщо такі є. Як правило, паливо має становити від 4% до 30% ЕВР, але оптимальний варіант – від 5% до 15%. Бажано, щоб рідкий окислювач (за винятком неорганічних солей) становив від 70% до 96% ЕВР, але оптимальний варіант – від 85% до 95%. Зміст емульгатора - 0,25-5% ЕВР.

Композиції мають такі склади:

склад А (13% мінеральної олії, 2% поверхнево-активних речовин, 85% перекису водню (90% концентрат));
Склад B (10%мінеральної олії, 2% поверхнево-активних речовин, 88% перекису водню (75% концентрат).

Емульсійні вибухові речовини можуть бути отримані за допомогою звичайних процедур, відомих у цій галузі. Однак є деякі відступи від традиційних методів. Наприклад, у кращому варіанті цього винаходу, в якому ЕВР позбавлено неорганічної солі-окислювача, немає необхідності розчиняти сіль у воді. Натомість, рідкий окислювач може бути доданий безпосередньо в розчин емульгатора та органічного палива. Бажано, щоб рідина окислювача та пального, мали рівні температури при змішуванні. Температура повинна бути в діапазоні, коли окислювач залишатиметься в рідкому стані. Таким чином, вибрана температура залежатиме від конкретного окислювача. Отриману суміш інтенсивно перемішують для отримання емульсії. Перемішування повинно тривати доти, доки не утворюється емульсія.

Можливі різні модифікації описаної вище технології. Наприклад, доцільно попередньо розчинити емульгатор рідкому органічному паливі до об'єднання органічного палива з рідким окислювачем для утворення емульсії. Цей метод дозволяє формувати емульсії швидко. Також емульгатор може бути доданий окремо, як третій компонент, або попередньо змішаний з рідким окислювачем.